生化制藥第1講-概論課件

1、生化制藥技術(shù)石磊1 第一章 生物制藥技術(shù)概論2一、現(xiàn)代生物技術(shù)的定義與主要內(nèi)容生物技術(shù)(Biotechnology or Bioengineering）: 對(duì)生物有機(jī)體（微生物至高等動(dòng)、植物）或其組成部分（器官、組織、細(xì)胞或細(xì)胞器等），運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)手段，研究、設(shè)計(jì)、改造，以改良生物乃至創(chuàng)造新的生物品種的一種技術(shù)體系。 現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展到高通量組學(xué)（omics）、芯片技術(shù)、基因與基因組人工設(shè)計(jì)與合成生物學(xué)等系統(tǒng)生物技術(shù)。3現(xiàn)代生物技術(shù)包括五個(gè)方面（1）基因工程（2）細(xì)胞工程（3）發(fā)酵工程（微生物工程）（4）酶工程（5）蛋白質(zhì)工程5(1) 基因工程 genetic engineering; gen

2、e engineering 狹義的基因工程僅指用體外重組DNA技術(shù)去獲得新的重組基因；廣義的基因工程則指按人們意愿設(shè)計(jì)，通過改造基因或基因組而改變生物的遺傳特性。 生物遺傳物質(zhì)核酸的分離、提取、體外剪切、拼接重組以及擴(kuò)增與表達(dá)等技術(shù)。6 如用重組DNA技術(shù)，將外源基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌中表達(dá)，使大腸桿菌能夠生產(chǎn)人所需要的產(chǎn)品；將外源基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物，構(gòu)建具有新遺傳特性的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；用基因敲除手段，獲得有遺傳缺陷的動(dòng)物等。 7克隆羊-多莉8轉(zhuǎn)基因生物及轉(zhuǎn)基因食品之弊對(duì)人、動(dòng)物、植物，微生物 潛在危害的不確定性例如：將土壤細(xì)菌的一個(gè)抗蟲害的一個(gè)基因轉(zhuǎn)移到玉米中后，可抗一種螟蛉的侵害。當(dāng)轉(zhuǎn)基因玉米的花粉落到臨

3、近的乳草植物的花上，王蝶在采集該花之后而導(dǎo)致其幼蟲的死亡增加了七倍。但是：農(nóng)藥的使用不僅成百倍地殺死非有害昆蟲，而且導(dǎo)致了更多的具有抗藥性的害蟲的擴(kuò)增。10（2） 細(xì)胞工程 Cell engineering是指以細(xì)胞為對(duì)象，應(yīng)用生命科學(xué)理論，借助工程學(xué)原理與技術(shù)，有目的地利用或改造生物遺傳特性，以獲得特定的細(xì)胞、組織產(chǎn)品或新型物種的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。 包括上、下游技術(shù)。12種類染色體過程 將一種生物的特定染色體，按照人們的意圖予以消除、添加、或同別的生物的染色體置換、或改造的技術(shù)。染色體組過程 誘導(dǎo)增加或減少一個(gè)生物體內(nèi)整套染色體組數(shù)的技術(shù)。14應(yīng)用糧食與蔬菜生產(chǎn) 園林花卉 臨床醫(yī)學(xué)與藥物繁

4、育優(yōu)良品種 細(xì)胞融合抗鹽堿耐干旱葡萄15紫杉醇（11個(gè)手性中心）1.天然提取2.化學(xué)全合成3.化學(xué)半合成4.生物合成 美國(guó)Phyton公司在2002年通過細(xì)胞培養(yǎng)獲FDA認(rèn)證，04年獲總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)！16（3）發(fā)酵工程 Fermentation engineering 是指采用現(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)。發(fā)酵工程的內(nèi)容包括菌種的選育、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)品的分離提純等方面。 17應(yīng)用 1、在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用：基于發(fā)酵工程技術(shù)，開發(fā)了種類繁多的藥品，如人類生長(zhǎng)激素、重組乙肝疫苗、某

5、些種類的單克隆抗體、白細(xì)胞介素2、抗血友病因子等。 2、在食品工業(yè)上的應(yīng)用：主要有三大類產(chǎn)品，一是生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生產(chǎn)食品添加劑；三是幫助解決糧食問題。 18內(nèi)容蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)、功能的設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)創(chuàng)造和改造20應(yīng)用提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性融合蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)活性的改變治癌酶的改造嵌合抗體和人緣化抗體21 它包括酶制劑的制備,酶的固定化,酶的修飾與改造及酶反應(yīng)器等方面內(nèi)容。酶工程的應(yīng)用，主要集中于食品工業(yè)，輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。 23現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品改良中的應(yīng)用畜牧養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用醫(yī)藥衛(wèi)生（中醫(yī)藥現(xiàn)代化等）食品環(huán)境工程24生物制藥的發(fā)展沿革 1 傳統(tǒng)生物制藥發(fā)展階段公

6、元前597年就有麴（曲）的使用記載。公元4世紀(jì)，就有用海藻（含碘）酒治療癭?。ǖ胤叫约谞钕倌[）的記載。孫思邈（公元581-682年）首先用含維生素A豐富的羊肝治療“雀目”（一種眼疾）。神農(nóng)用羊靨（包括甲狀腺的頭部肌肉）治療甲狀腺腫，用紫河車（胎盤）作強(qiáng)壯劑，用蟾酥治創(chuàng)傷。早期的生物藥物多數(shù)來自動(dòng)物臟器，有臟器制劑之稱。26 2 近代生物制藥發(fā)展階段20世紀(jì)20年代，純化胰島素、甲狀腺素、多種維生素等開始用于臨床或保健。40-50年代發(fā)現(xiàn)和提純了腎上腺皮質(zhì)激素和腦垂體激素。 50年代開始應(yīng)用發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸類藥物。60年代酶類藥物得到廣泛應(yīng)用。 生物制品方面，14世紀(jì)末，法國(guó)巴斯德創(chuàng)制了狂犬病疫

7、苗，1796年英國(guó)醫(yī)生琴納發(fā)明了預(yù)防天花的牛痘疫苗。到了20世紀(jì)中期，疫苗種類日益增加。所以，人類利用生物藥物的歷史相當(dāng)悠久。27 2 近代生物制藥發(fā)展階段目前生化藥物已達(dá)600多種。還有100多種臨床診斷試劑。我國(guó)生化藥物的發(fā)展也十分迅速，并獨(dú)創(chuàng)一些新品種。如天花粉蛋白（中期引產(chǎn)藥），人工牛黃（感冒藥的主要成分，天然牛黃是牛的膽結(jié)石）28中國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)起步于20 世紀(jì)80 年代初期，1989年我國(guó)研發(fā)出第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物醫(yī)藥產(chǎn)品重組人干擾素-1b，國(guó)家已批準(zhǔn)20種基因工程藥物和5種基因工程疫苗上市，包括重組人干擾素、促紅細(xì)胞生成素、白細(xì)胞介素2、人生長(zhǎng)素、尿激酶、重組改構(gòu)人腫瘤壞

8、死因子、神經(jīng)生長(zhǎng)因子、人胰島素等，其中近1/3為國(guó)家創(chuàng)新藥物，另有10多個(gè)品種在臨床研究之中。全國(guó)進(jìn)入臨床研究的生物新藥已達(dá)150多個(gè)，其中1 /5為I類新藥。2005 年中國(guó)生物藥品市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到近400億元。 3 現(xiàn)代生物制藥發(fā)展階段30目前, 中國(guó)有超過500家生物醫(yī)藥相關(guān)企業(yè)，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的銷售額占整個(gè)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的銷售額比率已經(jīng)達(dá)到10%左右。生物技術(shù)藥物已成為藥品市場(chǎng)中一大類重要的品種，主要用于癌癥、人類免疫缺陷病毒性疾病、心血管疾病、糖尿病、貧血、自身免疫性疾病、基因缺陷病癥和許多遺傳疾病等的治療。 3 現(xiàn)代生物制藥發(fā)展階段31 生化藥物的來源天然的生物材料：人體、動(dòng)植物、微生物和各種

9、海洋生物。 隨著生物技術(shù)的發(fā)展，有目的人工制得的生物原料成為當(dāng)前生物制藥原料的重要來源，如用基因工程技術(shù)制得的微生物或細(xì)胞。32 生物藥物的特性藥理學(xué)特性（1）、治療的針對(duì)性強(qiáng) 細(xì)胞色素c用于治療組織缺氧所引起的一系列疾病。 （2）、藥理活性高 注射用的純ATP可以直接供給機(jī)體能量。 （3）、毒副作用小、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高 蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類等生物藥物本身就直接取自體內(nèi)。 （4）、生理副作用時(shí)有發(fā)生33生產(chǎn)、制備中的特殊性（1）原料中的有效物質(zhì)含量低 激素、酶在體內(nèi)含量極低。 （2）穩(wěn)定性差 （3）易腐敗 生物藥物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，易染菌、腐敗。生產(chǎn)過程中應(yīng)低溫、無菌。 （4）注射用藥有特殊要求 34

10、檢驗(yàn)上的特殊性 由于生物藥物具有生理功能，因此生物藥物不僅要有理化檢驗(yàn)指標(biāo)，更要有生物活性檢驗(yàn)指標(biāo)。 35三、生物制藥技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)制取天然來源少、過去難以獲得的生物活性物質(zhì)蛋白質(zhì)工程藥物和基因工程藥物大分子物質(zhì)片段的制取和化學(xué)修飾發(fā)展的分子藥物制劑36四、我國(guó)生化制藥工業(yè)的成就生產(chǎn)速度迅速增長(zhǎng)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改變生物醫(yī)藥十二五規(guī)劃37五、生物藥物的分類與來源1、按化學(xué)結(jié)構(gòu)和特性分類（生化藥物）氨基酸及其衍生物多肽和蛋白類藥物酶類藥物核酸及其降解產(chǎn)物糖類藥物脂類藥物動(dòng)物器官或組織液382、按來源分類人體組織來源動(dòng)物組織來源植物組織來源微生物來源海洋生物來源393、按生理功能和用途分類治療藥物 腫瘤、愛滋病、心腦血管疾病等。 預(yù)防藥物 傳染性強(qiáng)的疾病，疫苗、菌苗、類毒素。 診斷藥物 免疫診斷、酶診斷、放射性診斷、基因診斷試劑。 其它40六、生物制藥的主要研究?jī)?nèi)容 微生物制藥基因工程制藥酶工程制藥細(xì)胞工程制藥抗體工程制藥生物藥物的分離純化技術(shù)41參考教材郭勇，生物制藥技術(shù)