第一章現(xiàn)代生物制藥緒論

1、現(xiàn)代生物制藥技術(shù)現(xiàn)代生物制藥技術(shù)137936623702014.10課程大綱課程大綱第一章第一章 生物制藥技術(shù)概念生物制藥技術(shù)概念第二章第二章 生化分離技術(shù)與血液制品生化分離技術(shù)與血液制品第三章第三章 天然生物材料與天然藥物天然生物材料與天然藥物第四章第四章 發(fā)酵工程技術(shù)與發(fā)酵藥物發(fā)酵工程技術(shù)與發(fā)酵藥物第五章第五章 酶工程技術(shù)與生化反應(yīng)制藥酶工程技術(shù)與生化反應(yīng)制藥第六章第六章 細(xì)胞工程技術(shù)與免疫技術(shù)藥物細(xì)胞工程技術(shù)與免疫技術(shù)藥物第七章第七章 基因工程技術(shù)與基因藥物基因工程技術(shù)與基因藥物課程基本情況 & 課程設(shè)置情況 以生物藥物的制備技術(shù)為主線，依據(jù)由易到難、循序漸進(jìn)的次序，分為基本概念

2、、生物提取制藥和生化反應(yīng)制藥三個(gè)模塊 分別講授： 生化分離技術(shù)與血液制品制備 天然生物材料提取與天然藥物制備 發(fā)酵工程技術(shù)與發(fā)酵藥物制備 酶工程技術(shù)與生化反應(yīng)制藥 細(xì)胞工程技術(shù)與免疫技術(shù)藥物制備 基因工程技術(shù)與基因藥物制備等概念概念工藝特征工藝特征實(shí)際操作技能實(shí)際操作技能 要求學(xué)生在熟悉生物技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用、掌握生物制藥技術(shù)的發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，掌握天然藥物、生化藥物、發(fā)酵藥物的制備原理和典型藥物的生產(chǎn)工藝，熟悉和了解基因藥物、細(xì)胞與免疫藥物、分子診斷試劑的生產(chǎn)方法與工藝流程，未將來從事生物制藥及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的崗位工作奠定良好的職業(yè)技能基礎(chǔ)。第一章第一章 生物制藥技術(shù)概念生物制藥技術(shù)概念 知識(shí)要

3、求：掌握現(xiàn)代生物技術(shù)、生物制藥技術(shù)的基本概念與內(nèi)涵，了解現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展歷史，掌握和熟悉生物藥物的原料來源與分類。 能力要求：掌握現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)涵和發(fā)展特征，熟悉現(xiàn)代生物技術(shù)在制藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。生物生物制藥制藥技術(shù)技術(shù)生物技術(shù)(biotechnology),有時(shí)也被稱為生物工程(bioengineering)，或是生物工藝學(xué)，是生命科學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合的綜合性科學(xué)。 定義：直接或間接地利用生物體的機(jī)能來生產(chǎn)物質(zhì)的技術(shù)。 包括：基因工程: (基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù))，是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來源的基因按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在體外構(gòu)建雜種

4、DNA分子，然后導(dǎo)入活細(xì)胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品。細(xì)胞工程：應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法，按照人們的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，進(jìn)行在細(xì)胞水平上的遺傳操作及進(jìn)行大規(guī)模的細(xì)胞和組織培養(yǎng)。酶工程: (蛋白質(zhì)工程學(xué))，是指工業(yè)上有目的的設(shè)置一定的反應(yīng)器和反應(yīng)條件，利用酶的催化功能，在一定條件下催化化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)人類需要的產(chǎn)品或服務(wù)于其它目的的一門應(yīng)用技術(shù)。a) 發(fā)酵工程：采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù) （包括菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純）。積雪草Cent

5、ella asiatica (L.) Urban 又稱崩大碗、落得打、連錢草、半邊錢等，為傘形科積雪草屬，廣泛分布于長江流域以南各地，是廣東民間地區(qū)常用中草藥，我國醫(yī)藥商用積雪草外用及內(nèi)服治病已有兩千多年歷史。積雪草性寒、味苦、辛，具有清熱利濕、活血止血、解毒消腫清熱利濕、活血止血、解毒消腫之功效。全草主含三萜類，多炔烯烴類，揮發(fā)油等成分。臨床多用于濕熱黃疸、癰腫瘡毒、跌打損傷、傳濕熱黃疸、癰腫瘡毒、跌打損傷、傳染性肝炎、皮膚病、流行性腦脊髓膜炎染性肝炎、皮膚病、流行性腦脊髓膜炎等。傘形科植物積雪草Centella asiatica (L.)Urban的干燥全草為原料，乙醇提取、系統(tǒng)溶劑萃取、

6、減壓回收正丁醇部分得積雪草總皂苷，采用現(xiàn)代提取現(xiàn)代提取、純化純化、分離分離、鑒定鑒定手段,從積雪草總皂苷中分離得到7個(gè)化合物，經(jīng)理化常數(shù)測定經(jīng)理化常數(shù)測定和波譜數(shù)據(jù)分析波譜數(shù)據(jù)分析鑒定了6個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)，它們分別為積雪草酸()、6-羥基積雪草酸()、積雪草單糖苷()、積雪草二糖苷()、積雪草苷()和-L-鼠李糖()。采用紫外分光光度法紫外分光光度法，以積雪草苷為對(duì)照品，通過正交試驗(yàn)法進(jìn)行了積雪草原藥材提取工藝的優(yōu)選研究，利用從種植人參的土壤中分離鑒定的稀有菌種Fusarium sacchari對(duì)積雪草苷單體進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化，經(jīng)TLCTLC、HPLCHPLC分析與HPLC制備分離得到積雪草單

7、糖苷及苷元積雪草酸；通過體外抗腫瘤活性實(shí)驗(yàn)，研究了積雪草系列化合物的抗腫瘤活性關(guān)系。生物技術(shù)的發(fā)展生物技術(shù)的發(fā)展一兩千年以前：釀酒、釀醋、面粉發(fā)酵等。一兩千年以前：釀酒、釀醋、面粉發(fā)酵等。釀酒與釀醋的方法釀酒與釀醋的方法有什么不同呢？有什么不同呢？相同：浸米，蒸飯，冷卻，糖化酵母發(fā)酵，將沉粉在跟霉菌酵母菌的共同作用下完成糖化相同：浸米，蒸飯，冷卻，糖化酵母發(fā)酵，將沉粉在跟霉菌酵母菌的共同作用下完成糖化發(fā)酵而成酒，這一階段是釀酒釀醋都必須的工藝。發(fā)酵而成酒，這一階段是釀酒釀醋都必須的工藝。釀酒釀醋釀酒一般完成上述后使進(jìn)入（發(fā)酵酒）后熟陳化或（蒸餾酒）蒸餾階段完成上述后還要添加醋曲（醋酸桿菌），進(jìn)

8、行醋酸發(fā)酵，將酒（乙醇）發(fā)酵成醋（乙酸），然后才進(jìn)入（紅醋）后熟陳化或（白醋）蒸餾階段無氧發(fā)酵有氧發(fā)酵只用酒藥（酒曲）酒藥+醋曲釀酒醋酸桿菌是有害菌釀醋醋酸桿菌是必須的益菌釀酒產(chǎn)釀太多事壞酒劣酒叫酸敗釀醋產(chǎn)釀太少是發(fā)酵不完全叫失敗，產(chǎn)酸越多越好，越酸越好19世紀(jì)：細(xì)胞學(xué)說、達(dá)爾文生物進(jìn)化論、孟德爾遺傳定律世紀(jì)：細(xì)胞學(xué)說、達(dá)爾文生物進(jìn)化論、孟德爾遺傳定律1928：青霉素被發(fā)現(xiàn)：青霉素被發(fā)現(xiàn)1953：脫氧核糖核酸（：脫氧核糖核酸（DNA）雙螺旋結(jié)構(gòu)模型被建立）雙螺旋結(jié)構(gòu)模型被建立 （從分子水平揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的新紀(jì)元）（從分子水平揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的新紀(jì)元）20世紀(jì)世紀(jì)70年代：重組年代：重組DNA

9、技術(shù)和淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)出現(xiàn)技術(shù)和淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)出現(xiàn) （現(xiàn)代生物技術(shù)誕生的標(biāo)志）（現(xiàn)代生物技術(shù)誕生的標(biāo)志）生物技術(shù)的應(yīng)用生物技術(shù)的應(yīng)用農(nóng)業(yè)品種改良提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增強(qiáng)抗逆性（抗病毒轉(zhuǎn)基因黃瓜、抗蟲的轉(zhuǎn)基因棉花）2. 畜牧養(yǎng)殖業(yè)畜禽疾病防治細(xì)菌基因工程疫苗、病毒基因工程疫苗3. 醫(yī)藥衛(wèi)生基因工程藥品、疾病診斷與治療4. 食品、化工利用生物發(fā)酵和生化酶反應(yīng)等改進(jìn)傳統(tǒng)化學(xué)工藝?yán)蒙锛夹g(shù)開發(fā)單細(xì)胞蛋白（解決全球蛋白質(zhì)缺乏的一條重要途徑）5. 環(huán)境保護(hù)最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害、穩(wěn)定的物質(zhì)生物過濾法、生物洗滌法、生物吸收法生物過濾法生物過濾法基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)

10、 轉(zhuǎn)基因魚 -生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚（中國）。 轉(zhuǎn)基因牛 -乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛（阿根廷）。 轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒 轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄 轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯 不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆 超級(jí)動(dòng)物 -導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠 特殊動(dòng)物 -導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠 抗蟲棉 -蘇云金芽胞桿菌可合成毒蛋白殺死棉鈴蟲，把這部分基因?qū)朊藁ǖ碾x體細(xì)胞中，再組織培養(yǎng)就可獲得抗蟲棉生物制藥技術(shù)（生物制藥技術(shù)（Biomedical Technology)的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢生物藥物(Biological pharmaceutical) 是指運(yùn)用微生物學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)

11、學(xué)、生物化學(xué)等的研究成果，從生物體、生物組織、細(xì)胞、器官、體液等，綜合利用微生物學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)、生物技術(shù)、藥學(xué)等科學(xué)的原理和方法制造的一類用于預(yù)防、治療和診斷的制品抗生素抗生素(antibiotics)生化藥物生化藥物生物制品生物制品微生物微生物(細(xì)菌、真菌、放線菌）或高等動(dòng)植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有細(xì)菌、真菌、放線菌）或高等動(dòng)植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病抗病原體原體或其它活性的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)或其它活性的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。（利用發(fā)酵工程等技術(shù)生產(chǎn)的一類主要用于治療感染性疾病的藥物）物質(zhì)。（利用發(fā)酵工程等技術(shù)生產(chǎn)

12、的一類主要用于治療感染性疾病的藥物）以生物化學(xué)方法為手段從生物體中分離、純化、精制所得的一類具有調(diào)節(jié)人以生物化學(xué)方法為手段從生物體中分離、純化、精制所得的一類具有調(diào)節(jié)人體生理功能、達(dá)到預(yù)防和治療疾病目的的物質(zhì)。體生理功能、達(dá)到預(yù)防和治療疾病目的的物質(zhì)。(e.g. 氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、酶類酶類)v利用生物制品如病原微生物（細(xì)菌、病毒、立充次體）、病原微生物的代謝產(chǎn)利用生物制品如病原微生物（細(xì)菌、病毒、立充次體）、病原微生物的代謝產(chǎn)物（毒素）以及動(dòng)物和人血漿等制成的制品。通過刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生免物（毒素）以及動(dòng)物和人血漿等制成的制品。通過刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生免疫物質(zhì)（如抗

13、體）才發(fā)揮其功效，在人體內(nèi)出現(xiàn)體液免疫、細(xì)胞免疫或細(xì)胞介疫物質(zhì)（如抗體）才發(fā)揮其功效，在人體內(nèi)出現(xiàn)體液免疫、細(xì)胞免疫或細(xì)胞介導(dǎo)免疫，用于人類免疫性疾病的預(yù)防、診斷和治療的一類制品。導(dǎo)免疫，用于人類免疫性疾病的預(yù)防、診斷和治療的一類制品。v可用于預(yù)防、治療和診斷疾病。用于防治傳染病的生物制品可分為人工自動(dòng)免可用于預(yù)防、治療和診斷疾病。用于防治傳染病的生物制品可分為人工自動(dòng)免疫制品（如疫苗和類毒素等）和人工被動(dòng)免疫制品（如丙種球蛋白、白喉抗毒疫制品（如疫苗和類毒素等）和人工被動(dòng)免疫制品（如丙種球蛋白、白喉抗毒素、破傷風(fēng)機(jī)毒素等）素、破傷風(fēng)機(jī)毒素等）抗生素抗生素抗生素以前被稱為抗菌素，事實(shí)上它不僅能

14、殺滅細(xì)菌而且對(duì)霉菌、支原體、衣原體、螺旋體、立克次氏體等其它致病微生物也有良好的抑制和殺滅作用，近年來通常將抗菌素改稱為抗生素。抗生素可以是某些微生物生長繁殖過程中產(chǎn)生的一種物質(zhì)，用于治病的抗生素除由此直接提取外；還有完全用人工合成或部分人工合成的。通俗地講，抗生素就是用于治療各種非病毒感染的藥物。 但是在臨床使用中已經(jīng)顯現(xiàn)了許多副作用。自自19431943年以來，青霉素應(yīng)用于臨床，現(xiàn)抗生素的種類已達(dá)幾千種。在臨床上常用的亦有幾百種。其主要是從微生物年以來，青霉素應(yīng)用于臨床，現(xiàn)抗生素的種類已達(dá)幾千種。在臨床上常用的亦有幾百種。其主要是從微生物的培養(yǎng)液中提取的或者用合成、半合成方法制造。其分類有

15、以下幾種：的培養(yǎng)液中提取的或者用合成、半合成方法制造。其分類有以下幾種：-內(nèi)酰胺類：青霉素類和頭孢菌素類的分子結(jié)構(gòu)中含有內(nèi)酰胺類：青霉素類和頭孢菌素類的分子結(jié)構(gòu)中含有-內(nèi)酰胺環(huán)。近年來又有較大發(fā)展，如硫酶素類內(nèi)酰胺環(huán)。近年來又有較大發(fā)展，如硫酶素類(thienamycins)(thienamycins)、單內(nèi)酰環(huán)類、單內(nèi)酰環(huán)類(monobactams)(monobactams)，-內(nèi)酰酶抑制劑內(nèi)酰酶抑制劑(-lactamadeinhibitors)(-lactamadeinhibitors)、甲氧青霉素類、甲氧青霉素類(methoxypeniciuins)(methoxypeniciuins)

16、等。等。氨基糖苷類：包括鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小諾霉素、阿斯氨基糖苷類：包括鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素、小諾霉素、阿斯霉素等。霉素等。酰胺醇類：包括氯霉素、甲砜霉素等。酰胺醇類：包括氯霉素、甲砜霉素等。大環(huán)內(nèi)酯類：臨床常用的有紅霉素、白霉素、無味紅霉素、乙酰螺旋霉素、麥迪霉素、交沙霉素等、阿奇霉素。大環(huán)內(nèi)酯類：臨床常用的有紅霉素、白霉素、無味紅霉素、乙酰螺旋霉素、麥迪霉素、交沙霉素等、阿奇霉素。多肽類抗生素：萬古霉素、去甲萬古霉素、替考拉寧，后者在抗菌活性、藥代特性及安全性方面均優(yōu)于前兩者。多肽類抗生素：

17、萬古霉素、去甲萬古霉素、替考拉寧，后者在抗菌活性、藥代特性及安全性方面均優(yōu)于前兩者。作用于作用于G-G-菌的其他抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、環(huán)絲氨酸、利福平等。菌的其他抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、環(huán)絲氨酸、利福平等。作用于作用于G+G+細(xì)菌的其他抗生素，如林可霉素、克林霉素、桿菌肽等細(xì)菌的其他抗生素，如林可霉素、克林霉素、桿菌肽等. .抗真菌抗生素：分為棘白菌素類、多烯類、嘧啶類、作用于真菌細(xì)胞膜上麥角甾醇的抗真菌藥物、烯丙胺類、氮唑抗真菌抗生素：分為棘白菌素類、多烯類、嘧啶類、作用于真菌細(xì)胞膜上麥角甾醇的抗真菌藥物、烯丙胺類、氮唑類。類?？鼓[瘤抗生素：如絲裂霉素、放線菌素抗腫

18、瘤抗生素：如絲裂霉素、放線菌素D D、博萊霉素、阿霉素等。、博萊霉素、阿霉素等?？菇Y(jié)核菌類：利福平、異煙肼、吡嗪酰胺等?？菇Y(jié)核菌類：利福平、異煙肼、吡嗪酰胺等。具有免疫抑制作用的抗生素如環(huán)孢霉素。具有免疫抑制作用的抗生素如環(huán)孢霉素。1.1.四環(huán)素類：包括四環(huán)素、土霉素、金霉素及強(qiáng)力霉素等。四環(huán)素類：包括四環(huán)素、土霉素、金霉素及強(qiáng)力霉素等。生化藥物生化藥物解熱鎮(zhèn)痛藥?；撬岚被犷愃幗M氨酸祛痰藥乙酰半胱氨酸細(xì)胞代謝改善藥三磷酸腺苷二鈉抗病毒藥阿昔洛韋細(xì)胞呼吸改善藥細(xì)胞色素C溶液蛋白分解酶胰蛋白酶降血糖藥胰島素生長激素類藥重組人生長激素注射液生物制品生物制品根據(jù)生物制品的用途可分為：1. 預(yù)防用生物

19、制品預(yù)防用生物制品 均用于傳染病的預(yù)防。包括疫苗、類毒素和 -球蛋白三類。2. 治療用生物制品治療用生物制品 包括各種血液制劑、免疫制劑如干擾素。按治療作用機(jī)理可分為特異的（如抗毒素和-球蛋白）和非特異的（如干擾素和人白蛋白等）。3. 診斷用生物制品診斷用生物制品 大都用于檢測相應(yīng)抗原、抗體或機(jī)體免疫狀態(tài)，屬于免疫學(xué)方法診斷。隨著免疫學(xué)技術(shù)的發(fā)展,診斷用生物制品的種類不斷增多,不僅用于傳染病,也用于其他疾病。主要包括兩類：診斷血清診斷血清,包括細(xì)菌類、病毒立克次氏體類、抗毒素類、腫瘤類、激素類、血型及 HLA、免疫球蛋白診斷血清、轉(zhuǎn)鐵蛋白、紅細(xì)胞溶血素、生化制劑等。診斷抗原，診斷抗原，包括細(xì)菌

20、類、病毒立克次氏體類、毒素類、梅毒診斷抗原、鼠疫噬菌體等。此外還有紅細(xì)胞類、熒光抗體、酶聯(lián)免疫的酶標(biāo)記制劑、放射性核標(biāo)記的放射免疫制劑、妊娠診斷制劑（激素類）、診斷用單克隆抗體。生物制藥技術(shù)體系生物制藥技術(shù)體系生物化學(xué)工程進(jìn)行分離、純化和精制獲得由細(xì)胞/病毒、生化成分或其混合物組成的用于制備各種生物藥物的原料產(chǎn)品這些原料產(chǎn)品在經(jīng)過制劑工程的加工，成為各類生物藥物制劑（傳統(tǒng)的生化藥物、發(fā)酵藥物、基因藥物等，）將化學(xué)材料和將化學(xué)材料和動(dòng)植物材料，動(dòng)植物材料，通過一系列細(xì)通過一系列細(xì)胞生化代謝反胞生化代謝反應(yīng)后，貨的生應(yīng)后，貨的生物藥物的原料物藥物的原料將動(dòng)物、植物等生將動(dòng)物、植物等生物材料，不經(jīng)過細(xì)物材料，不經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)的生化代謝反胞內(nèi)的生化代謝反應(yīng)，而是通過提取應(yīng)，而是通過提取組織或細(xì)胞內(nèi)的生組織或細(xì)胞內(nèi)的生化物質(zhì)而獲得生物化物質(zhì)而獲得生物藥物的原料藥物的原料生物制藥技術(shù)的發(fā)展歷程生物制藥技術(shù)的發(fā)展歷程生物制藥技術(shù)發(fā)展到今天，大體經(jīng)歷了如下三代變化：第一代，從遠(yuǎn)古到20世紀(jì)中葉，使用天然活性物質(zhì)加工的制劑（胎盤制劑）未經(jīng)分離、純化，制造工藝簡便，確有一定療效。第二代，利用近代生化技術(shù)從生物材料中分離、純化獲