生物技術(shù)制藥(緒論)課件

1、生物技術(shù)制藥（Biotechnological Pharmaceutics）生物工程系呂鋒TelEmail:內(nèi) 容 及 安 排 緒論（2）天然生物材料的提取制藥（8）發(fā)酵工程制藥（10）細(xì)胞工程制藥（10） 酶工程制藥（8）基因工程制藥（10）第一章 緒 論Chapter 1 Introduction第一節(jié) 生物技術(shù)的發(fā)展史Section 1 Development history of biotechnology當(dāng)代生命科學(xué)de四大前沿?zé)狳c(diǎn)CloneHGPBiodiversityGMO Bio-safety克隆動(dòng)物到底是怎么產(chǎn)生的？其具體方法是：先將動(dòng)物的卵母細(xì)胞或

2、受精卵的核去掉；然后把體細(xì)胞核移到這個(gè)已無(wú)核的卵細(xì)胞中，重新組成一個(gè)新的“胚”，如果這枚人造胚胎能夠發(fā)育，可移植到“寄養(yǎng)動(dòng)物”子宮中，在“養(yǎng)母”體內(nèi)成長(zhǎng)發(fā)育成一個(gè)新的個(gè)體，通過(guò)這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的動(dòng)物就是克隆動(dòng)物。生產(chǎn)克隆動(dòng)物是一個(gè)復(fù)雜的操作過(guò)程，步驟多，難度大，要借助一系列精密儀器，主要是顯微操作儀和細(xì)胞融合儀。就目前來(lái)說(shuō)動(dòng)物克隆技術(shù)遠(yuǎn)未成熟，這主要表現(xiàn)在效率較低，實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)，尚缺乏成熟的理論指導(dǎo)。相信隨著動(dòng)物克隆基礎(chǔ)理論研究地不斷深入，該技術(shù)定會(huì)日臻完善，將在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮其巨大潛能?？寺≈更S禹錫 克隆狗史納比和它的 父親 克隆技術(shù)的倫理之爭(zhēng) 你能接受自己的愛(ài) 人是克隆人么？ HGP對(duì)

3、醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)基因診斷、基因治療（P53基因）和基于基因組知識(shí)的治療、基于基因組信息的疾病預(yù)防、疾病易感基因的識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)人群生活方式、環(huán)境因子的干預(yù)?；蛑委煟夯蛑委熓侵笇⑷说恼；蚧蛴兄委熥饔玫幕蛲ㄟ^(guò)一定方式導(dǎo)入人體靶細(xì)胞以糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用，從而達(dá)到治療疾病目的的生物醫(yī)學(xué)新技術(shù)。P53基因人體抑癌基因該基因編碼一種分子量為53kDa的蛋白質(zhì)，命名為P53。p53基因的失活對(duì)腫瘤形成起重要作用。引起腫瘤形成或細(xì)胞轉(zhuǎn)化的P53蛋白是P53基因突變的產(chǎn)物，是一種腫瘤促進(jìn)因 子，它可以消除正常P53的功能，而野生型P53基因是一種抑癌基因，它的失活對(duì)腫瘤 形成起重要作用.國(guó)產(chǎn)的重組人

4、p53腺病毒注射液（商品名今又生），2003年國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)重組人p53腺病毒注射液新藥證書(shū)，意味著世界上第一個(gè)癌癥基因治療藥物在中國(guó)誕生，標(biāo)志著我國(guó)基因治療癌癥臨床和基因藥物產(chǎn)業(yè)化方面都走在世界前列。 重組人p53腺病毒是一種基因工程改造過(guò)的活病毒，在結(jié)構(gòu)上由兩部分組成：一是抑癌基因p53，二是載體。載體是改造過(guò)的無(wú)復(fù)制能力的腺病毒。就像火箭攜帶衛(wèi)星上太空一樣，這種攜帶p53的腺病毒特異感染腫瘤細(xì)胞，它能有效地將治病的p53基因轉(zhuǎn)入腫瘤細(xì)胞內(nèi)，而對(duì)正常細(xì)胞無(wú)害。 GMO轉(zhuǎn)基因生物關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物的安全性的爭(zhēng)論食品安全性：轉(zhuǎn)入的基因來(lái)自病毒和細(xì)菌，可能會(huì)對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生影響，嚴(yán)重者可能

5、導(dǎo)致某些遺傳類(lèi)疾病。環(huán)境安全性：生物技術(shù)產(chǎn)生的新物種，可能造成環(huán)境污染和自然生態(tài)物種的失衡。轉(zhuǎn)基因是指利用分子生物學(xué)手段，將某些物種的基因轉(zhuǎn)移到其他物種上，使后者出現(xiàn)原先不具備的特性。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，人們可以得到產(chǎn)量更高、抗病能力更強(qiáng)的物種。但也有人擔(dān)心轉(zhuǎn)基因食品會(huì)帶來(lái)新的健康和環(huán)境問(wèn)題。動(dòng)物藥廠乳汁中分泌人凝血因子IX的轉(zhuǎn)基因山羊 世界各國(guó)對(duì)GMO走向市場(chǎng)的態(tài)度美國(guó)：大量生產(chǎn)，出口到中國(guó)等；日本：研究嚴(yán)格控制，不準(zhǔn)銷(xiāo)售；歐洲：GMO-free Market中國(guó)：支持，謹(jǐn)慎審核（二）生物技術(shù)的范疇 基因工程 核心和關(guān)鍵、主導(dǎo)技術(shù) 細(xì)胞工程 基礎(chǔ) 酶工程 條件 發(fā)酵工程 產(chǎn)品獲得手段 生化工程

6、分離、純化、衍生第二代“基因工程”第二/第三代“蛋白質(zhì)工程”第三代“生物技術(shù)”（海洋生物技） （三）生物技術(shù)相關(guān)學(xué)科生物學(xué)（微生物、分子生物、遺傳）化學(xué)（生物化學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué) ）工程學(xué)：（化學(xué)工程、電子工程）醫(yī)學(xué)藥學(xué)農(nóng)學(xué)生物技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科與分支分子生物學(xué) 醫(yī)藥生物技術(shù) 微生物學(xué) 生物技術(shù)疫苗 生物化學(xué) 現(xiàn)代生物技術(shù) 生物技術(shù)診斷 遺傳學(xué) 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)細(xì)胞生物學(xué) 家畜生物技術(shù) 化學(xué)工程 海洋生物技術(shù)二、生物技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史傳統(tǒng)、近代、現(xiàn)代 三個(gè)階段1、傳統(tǒng)生物技術(shù)階段20世紀(jì)30年代簡(jiǎn)單釀造技術(shù)微生物工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，大多屬嫌氣發(fā)酵或表面培養(yǎng)，生產(chǎn)設(shè)備要求不高，產(chǎn)品的化學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬微生物的初

7、級(jí)代謝產(chǎn)物。特點(diǎn):自然發(fā)酵、全憑經(jīng)驗(yàn)公元前6000年古代巴比倫人釀造啤酒公元前4000年埃及人發(fā)酵面包殷朝 制醬周朝 制醋1860年荷蘭微生物學(xué)家安東.列文虎發(fā)明顯微鏡發(fā)現(xiàn)了微生物1865年法國(guó)科學(xué)家巴斯德證明了發(fā)酵原理1928年英國(guó) Fleming 發(fā)現(xiàn)青霉素2、近代生物技術(shù)階段20世紀(jì)40年代1953年微生物發(fā)酵技術(shù)是近代生物技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)產(chǎn)品類(lèi)型多，生物技術(shù)要求高，生產(chǎn)設(shè)備規(guī)模巨大，技術(shù)發(fā)展速度快1940年英國(guó)Florey、Chain 分離出青霉素1953年 Watson 、Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1973年 建立DNA重組技術(shù)1975年 建立單克隆抗體技術(shù)1978年 大腸桿菌表達(dá)

8、出胰島素1988年 PCR方法1997年 英國(guó)克隆羊多莉1998年 美國(guó)批準(zhǔn)艾滋病疫苗進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)2000年 繪制出人類(lèi)基因組草圖人類(lèi)基因組計(jì)劃 現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容 1、重組DNA技術(shù)及其它轉(zhuǎn)基因技術(shù)； 2、細(xì)胞和原生質(zhì)體融合技術(shù)； 3、酶或細(xì)胞的固定化技術(shù)； 4、植物脫毒和快速繁殖技術(shù)； 5、動(dòng)、植物細(xì)胞的大量培養(yǎng)技術(shù)； 6、動(dòng)物胚胎工程技術(shù)； 7、現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)（高密度、連續(xù)和其它新 型發(fā)酵技術(shù)）； 8、現(xiàn)代生物反應(yīng)工程和分離工程技術(shù)； 9、蛋白質(zhì)工程技術(shù)；10、海洋生物技術(shù)，等等。6、新的生物技術(shù)將給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)新的飛 躍；7、生物體基因組及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能是研 究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)；8、

9、基因治療取得重大進(jìn)展，可能革新預(yù)防 治療領(lǐng)域；9、蛋白質(zhì)工程10、生物信息學(xué)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程最快的領(lǐng)域生物醫(yī)學(xué)國(guó)際上生物技術(shù)領(lǐng)域已取得得研究成果中60%以上是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的：西歐800多家現(xiàn)代生物技術(shù)公司中有600家以上是醫(yī)學(xué)行業(yè)，主要從事生物醫(yī)藥的開(kāi)發(fā)；美國(guó)從事醫(yī)藥生物技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)營(yíng)的公司占42%。一、概念1、生物藥物（biological drugs）指利用生物體、生物組織或其成分，綜合應(yīng)用生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、生物分離與純化技術(shù)和藥學(xué)的原理與加工方法進(jìn)行加工、制造而成的一大類(lèi)預(yù)防、診斷、治療疾病的物質(zhì)。2、生物技術(shù)藥物（biotechnological drugs）采

10、用DNA重組技術(shù)或其它生物新技術(shù)研制的蛋白質(zhì)或核酸類(lèi)藥物。二、生物藥物的來(lái)源A.動(dòng)、植物和微生物的組織、器官、細(xì)胞代謝物主要來(lái)源B.細(xì)胞培養(yǎng)和微生物發(fā)酵重要途徑C.基因工程技術(shù)、細(xì)胞工程技術(shù)、和酶工程技術(shù)新途徑主要來(lái)源（一）動(dòng)物臟器（豬）（二）血液、分泌物和其它代謝產(chǎn)物人、動(dòng)物血液，尿液，膽汁，蛇毒和蜂毒。（三）海洋生物殼多糖（蝦蟹），腦磷脂，卵磷脂（魚(yú)），蝦青素（藻類(lèi)）。（四）植物:提取蛋白、多糖等。（五）微生物：AA,糖，核苷酸，維生素，酶，蛋白等。中藥“夜明砂”:蝙蝠的干燥糞便;中藥“五靈脂”:復(fù)齒鼯鼠的干燥糞便;中藥 “望月砂”:東北兔、草兔、雪兔、高原兔、華南兔及藏鼠兔等的干燥糞便;

11、名貴中藥“龍涎香”:抹香鯨大腸內(nèi)結(jié)腸拐角處的一種異物入藥；中藥 “狗寶”:狗的膽結(jié)石;舉例中藥“膃肭臍”:海狗的腎,實(shí)為海狗及海豹的雄性生殖器（陰莖和睪丸）；中藥 “馬寶”：馬的胃腸膽石；中藥 “阿膠”：驢皮熬制的膠；中藥 “猴棗”：猴的膽結(jié)石；偶蹄目動(dòng)物中的珍稀名貴動(dòng)物藥有麝香、麝茸、牛黃等則最為著名。生物藥物的特性1.藥理學(xué)特性疾病的產(chǎn)生：代謝失常 治療的針對(duì)性強(qiáng)、療效高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、毒副作用小免疫性副作用常有發(fā)生 生物藥物的特性2.原料的生物學(xué)特性A.原料中有效成分低，雜質(zhì)多B.原料的多樣性C.原料的易腐敗性生物藥物的特性3.生產(chǎn)制備的特殊性熱、酸、堿、重金屬及PH變化等各種理化因素都比較

12、敏感；機(jī)械攪拌、壓片機(jī)沖頭的壓力、金屬器械、空氣、日光對(duì)生物活性都有影響。生物藥物的特性4.檢驗(yàn)的特殊性理化檢驗(yàn)指標(biāo)生物活性指標(biāo)安全性檢驗(yàn)指標(biāo)5. 劑型要求的特殊性人體胃腸道環(huán)境變性、酶解，給藥途徑可直接影響其療效的發(fā)揮 注射劑、緩釋劑生物藥物的特性6.保藏及運(yùn)輸?shù)奶厥庑源髮?duì)數(shù)生物藥物的生產(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸，均需要低溫條件下進(jìn)行三、生物制藥的發(fā)展過(guò)程天然生物材料的提取制藥發(fā)酵工程制藥酶工程制藥細(xì)胞工程制藥基因工程制藥天然生物材料的提取制藥早期主要來(lái)源于動(dòng)物臟器 胰島素、甲狀腺素、必需氨基酸、脂肪酸 腎上腺激素、腦垂體激素 氨基酸藥物 酶類(lèi) 生化藥物A.微生物生產(chǎn)菌種 現(xiàn)代工程手段 臨床使用價(jià)值 B

13、.以抗生素為代表 青霉素（最早）工藝改進(jìn)新藥研制 其它藥物：AA，維生素等菌種改造發(fā)酵工程制藥酶工程:酶學(xué)和工程學(xué)相互滲透發(fā)展形成。1、利用酶或細(xì)胞、細(xì)胞器具有的催化功能2、細(xì)胞固定化技術(shù)動(dòng)物培養(yǎng)制藥3、酶抑制劑降血糖藥物4、生物轉(zhuǎn)化對(duì)已有藥物添加基團(tuán)，增加藥效酶工程制藥動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)制造重要的蛋白質(zhì)類(lèi)藥物1.單克隆抗體技術(shù)2.人體生理活性物質(zhì)3. 疫苗植物細(xì)胞培養(yǎng) 奎寧、嗎啡、可卡因、蟲(chóng)菊酯細(xì)胞工程制藥 途 徑重組DNA技術(shù)表達(dá)生產(chǎn)有用的肽類(lèi)和 蛋白質(zhì)類(lèi)藥物或疫苗主要開(kāi)發(fā)治療癌癥、心腦血管疾病、AIDS、遺傳病等重大疾病?；蚬こ讨扑?內(nèi) 容1、基因工程藥物品種的開(kāi)發(fā)2、基因工程疫苗3、基因工

14、程抗體4、基因診斷與基因治療5、應(yīng)用基因工程技術(shù)建立新藥篩選模型6、應(yīng)用基因工程技術(shù)改良菌種產(chǎn)生新的微 生物藥物7、應(yīng)用基因工程技術(shù)改進(jìn)藥物生產(chǎn)工藝8、利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類(lèi)藥物基因工程制藥四、生物藥物的分類(lèi)按照藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和特性分類(lèi)按原料來(lái)源分類(lèi)按生理功能和用途分類(lèi)按照藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和特性分類(lèi)1.氨基酸類(lèi)藥物及其衍生物 Glu,Met,Lys產(chǎn)量較大 臨床：?jiǎn)我缓蛷?fù)方氨基酸制劑（P6）2.多肽和蛋白類(lèi)藥物主要包括多肽和蛋白類(lèi)激素和細(xì)胞生長(zhǎng)因子3.酶類(lèi)藥物 促進(jìn)消化酶類(lèi)、消炎酶類(lèi)、抗腫瘤酶類(lèi)、輔酶類(lèi)。4.核酸及其降解物和衍生物核酸、核苷酸、堿基。5.糖類(lèi)藥物黏多糖為主6.細(xì)胞因子類(lèi)近

15、年來(lái)發(fā)展最迅速的生物藥物細(xì)胞分泌具有生物活性促紅細(xì)胞生成素7.生物制品類(lèi)動(dòng)物、微生物或人體直接制備或其他方法制成。按原料來(lái)源分類(lèi)1.人體組織來(lái)源的生物藥物人血液制品、胎盤(pán)制品、尿液制品2.動(dòng)物組織來(lái)源來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、批量生產(chǎn)缺點(diǎn)：藥理毒性試驗(yàn)3.植物來(lái)源中草藥4.微生物來(lái)源抗生素、AA, 維生素，酶。5.海洋生物來(lái)源種類(lèi)繁多，資源豐富按生理功能和用途分類(lèi)1.治療藥物 常見(jiàn)病、多發(fā)病生物藥物療效好 腫瘤、AIDS、心腦血管疾病、免疫性疾病2.預(yù)防藥物 天花、麻疹、百日咳3.診斷藥物 大部分臨床診斷試劑來(lái)自生物藥物4.其它生物醫(yī)藥用品 生化試劑、保健品、化妝品生物制藥的發(fā)展方向我國(guó)的生物醫(yī)藥技

16、術(shù)在較短時(shí)間內(nèi)得到快速發(fā)展，取得明顯成果；差距相當(dāng)大（創(chuàng)新性、自主開(kāi)發(fā)新品種、上/下游關(guān)系、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展）。國(guó)外的發(fā)展方向Clone技術(shù)血管生長(zhǎng)艾滋病疫苗藥物基因組學(xué)我國(guó)生物醫(yī)藥發(fā)展展望1.天然植物有效成分的發(fā)酵生產(chǎn)2.改造抗生素工藝技術(shù)3.研發(fā)疫苗與酶診斷試劑4.開(kāi)發(fā)活性蛋白與多肽藥物5.開(kāi)發(fā)靶向藥物6.氨基酸工業(yè)、腦垂體激素7.單克隆抗體8.血液替代品9.人類(lèi)基因組的研究 生物藥物的質(zhì)量管理與控制一、生物藥物質(zhì)量的評(píng)價(jià)1.生物藥物質(zhì)量檢驗(yàn)的程序與方法A.藥物的取樣 均勻、合理B.藥物的鑒別試驗(yàn) 對(duì)照試驗(yàn)C.藥物的雜質(zhì)檢查D.藥物的安全性檢查E.藥物的含量測(cè)定 % ；效價(jià)或酶活力單位F.檢查報(bào)告的書(shū)寫(xiě)生物藥物的質(zhì)量管理與控制二、藥物的ADMEA. 吸收 absorptionD. 分布 distributionM. 代謝 netabolismE. 排泄 excretiom 藥物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國(guó)藥典 簡(jiǎn)稱(chēng)中國(guó)藥典中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部藥品標(biāo)準(zhǔn) 簡(jiǎn)稱(chēng)部頒標(biāo)準(zhǔn)地方藥品標(biāo)準(zhǔn)藥典的內(nèi)容1.國(guó)家藥典2.部頒標(biāo)準(zhǔn)3.地方藥品標(biāo)準(zhǔn)生物藥物常用的定量分析法1.酶法酶活力測(cè)定法、酶分析法2.電泳法自由界面電泳、區(qū)帶電泳和高效毛細(xì)管電泳3.理化測(cè)定法重量分析法、滴定分析法、分光光度法、高效液相色譜法生物藥物常