制藥工程專業(yè)導論04.生物制藥

制藥工程專業(yè)導論04.生物制藥第一頁，共25頁。一、生物技術藥物的定義和分類1、生物技術藥物的定義生物技術藥物目前還沒有統(tǒng)一的界定，比較廣義的生物技術藥物的一般概念是：利用生物技術生產(chǎn)的在生物體內(nèi)存在的天然活性物質(zhì)。這一定義有兩個關鍵詞：一是生物技術，包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細胞工程、酶工程、微生物發(fā)酵工程、生物電子工程、生物信息技術與生物芯片、生物材料、生物反應器、大規(guī)模蛋白純化制備技術等；二是天然活性物質(zhì)，即生物技術藥物的來源是細菌、酵母、昆蟲、植物和哺乳動物細胞等各種生物內(nèi)的特征細胞產(chǎn)物。第二頁，共25頁。更廣義的生物制藥是指利用現(xiàn)代生物技術發(fā)現(xiàn)、篩選或生產(chǎn)得到的藥物。這種界定既包括利用生物技術作為發(fā)現(xiàn)藥物的研究工具而發(fā)現(xiàn)的小分子藥物，如利用基因技術或高通量藥物篩選技術等確定藥物靶標，篩選得到的小分子藥物；又包括利用生物技術作為藥物生產(chǎn)新技術方法得到的藥物。第三頁，共25頁。目前生物制藥比較流行的界定是狹義的生物技術藥物，主要指基因重組的蛋白質(zhì)分子類藥物。狹義的生物技術藥物是指利用基因工程、抗體工程或細胞工程技術生產(chǎn)的源自生物體內(nèi)的天然物質(zhì)，用于體內(nèi)診斷、治療或預防的藥物。第四頁，共25頁。2、生物技術藥物的分類生物技術藥物主要包括：激素、酶、生長因子、疫苗、單克隆抗體、反義寡核苷酸或核酸、細胞治療或組織工程產(chǎn)品等。第五頁，共25頁。(1)天然生物藥物：如生化藥物、微生物藥物和海洋藥物；(2)基因重組多肽和蛋白質(zhì)治療劑(包括基因工程和蛋白質(zhì)工程藥物)，如用DNA重組技術制造的多肽、蛋白質(zhì)、激素、酶、細胞因子、單克隆抗體和疫苗等；(3)基因藥物，即以遺傳物質(zhì)DNA、RNA及核苷酸衍生物為基礎研制而成的基因治療劑，如基因疫苗、反義藥物、干涉核酸和核酶等；(4)合成與部分合成的生物藥物。第六頁，共25頁。二、中國生物制藥的發(fā)展近20年來，國內(nèi)的生物醫(yī)藥領域以基因工程、細胞工程、酶工程為代表的現(xiàn)代生物技術迅猛發(fā)展，人類基因組計劃等重大技術相繼取得突破，現(xiàn)代生物技術在醫(yī)學治療方面廣泛應用，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)化進程明顯加快。第七頁，共25頁。1、中國生物制藥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)1）中小型生化制藥企業(yè)：在上世紀五六十年代逐步建成和發(fā)展起來，主要生產(chǎn)臟器制品和生化藥物，如從豬胰臟中生產(chǎn)胰酶和胰島素，從豬腦垂體中生產(chǎn)后葉針、縮宮素和加壓素等。到上世紀80年代以后，隨著生物分離工程技術的發(fā)展，這類企業(yè)逐步壯大、整合、發(fā)展成為現(xiàn)代生化制藥企業(yè)。第八頁，共25頁。2）大型微生物制藥企業(yè)：以發(fā)酵工程和酶工程為主體，大批量生產(chǎn)抗生素、有機酸、維生素和氨基酸類藥物，如華北制藥、山東魯抗制藥、東北制藥總廠等。中國的氨基酸工業(yè)年生產(chǎn)能力已達20多萬噸，其生產(chǎn)企業(yè)近百家，如湖北八峰氨基酸公司。第九頁，共25頁。3）現(xiàn)代生物工程制藥企業(yè)：據(jù)不完全統(tǒng)計，中國國內(nèi)目前有300多家單位從事生物工程研究，有200余家現(xiàn)代生物醫(yī)藥企業(yè)，50多家生物工程技術開發(fā)公司，其中有60余家已投入生產(chǎn)，技術水平較高，基因工程研究技術相對成熟，已上市近30種生物技術藥物，主要有基因工程藥物、疫苗和單克隆抗體，并開始步入自主創(chuàng)新研發(fā)階段。如沈陽三生制藥、海南新大洲藥業(yè)、深圳海王藥業(yè)、珠海麗珠制藥、北京四環(huán)生物制藥等。第十頁，共25頁。三、世界生物制藥的發(fā)展近年來，以基因工程、細胞工程、酶工程為代表的現(xiàn)代生物技術迅猛發(fā)展，人類基因組計劃等重大技術相繼取得突破，現(xiàn)代生物技術在醫(yī)學治療方面廣泛應用，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)化進程明顯加快。20世紀90年代以來，全球生物藥品銷售額以年均30%以上的速度增長，大大高于全球醫(yī)藥行業(yè)的增長速度。2003年全球生物醫(yī)藥銷售額約為400億美元，2004年達到600億美元。生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)正快速地由最具發(fā)展?jié)摿Φ母呒夹g產(chǎn)業(yè)向高技術支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。第十一頁，共25頁。第十二頁，共25頁。第十三頁，共25頁。四、生物制藥的內(nèi)容1、基因工程（geneticengineering）如果將一種生物的DNA中的某個遺傳密碼片斷連接到另外一種生物的DNA鏈上去，將DNA重新組織一下，就可以按照人類的愿望，設計出新的遺傳物質(zhì)并創(chuàng)造出新的生物類型，這與過去培育生物繁殖后代的傳統(tǒng)做法完全不同。第十四頁，共25頁。

這種做法就像技術科學的工程設計，按照人類的需要把這種生物的這個“基因”與那種生物的那個“基因”重新“施工”，“組裝”成新的基因組合，創(chuàng)造出新的生物。這種完全按照人的意愿，由重新組裝基因到新生物產(chǎn)生的生物科學技術，就稱為“基因工程”，或者說是“遺傳工程”。

第十五頁，共25頁?；蚬こ淌巧锕こ痰囊粋€重要分支，它和細胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程共同組成了生物工程。

目前已研制成功近百種基因工程藥物和疫苗：紅細胞生成素（EPO）、重組胰島素、生長激素（rhuGH）、干擾素、粒細胞集落刺激因子（G-CFS）、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GbI-CFS）等。第十六頁，共25頁。2、微生物工程（發(fā)酵工程，fermentationengineering）發(fā)酵工程是指采用工程技術手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品，或直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術。

第十七頁，共25頁。現(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類飲料、醋酸和面包，而且生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健藥物，生產(chǎn)天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)資料，在化學工業(yè)上生產(chǎn)氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細胞蛋白等。第十八頁，共25頁。3、細胞工程（cellengineering）指應用現(xiàn)代細胞生物學、發(fā)育生物學、遺傳學和分子生物學的理論與方法，按照人們的需要和設計，在細胞水平上的遺傳操作，重組細胞的結(jié)構(gòu)和內(nèi)含物，以改變生物的結(jié)構(gòu)和功能，即通過細胞融合、核質(zhì)移植、染色體或基因移植以及組織和細胞培養(yǎng)等方法，快速繁殖和培養(yǎng)出人們所需要的新物種的生物工程技術。根據(jù)細胞類型的不同，可以把細胞工程分為植物細胞工程和動物細胞工程兩大類。

第十九頁，共25頁。自1975年英國劍橋大學的科學家利用動物細胞融合技術首次獲得單克隆抗體以來，許多人類無能為力的病毒性疾病遇到了克星。用單克隆抗體可以檢測出多種病毒中非常細微的株間差異，鑒定細菌的種型和亞種。這些都是傳統(tǒng)血清法或動物免疫法所做不到的，而且診斷異常準確，誤診率大大降低。例如，抗乙型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）的單克隆抗體，其靈敏度比當前最佳的抗血清還要高100倍，能檢測出抗血清的60％的假陰性。

第二十頁，共25頁。單克隆抗體的應用：“生物導彈”，將藥物定向帶到癌細胞所在部位，消滅了癌細胞不傷害健康細胞。

把單克隆抗體與抗癌藥物結(jié)合起來，就成為威力強大的抗體“導彈”。把這種抗體“導彈”注射到癌癥患者的血液中，它就會發(fā)揮導彈樣的作用，在患者體內(nèi)追蹤并附著于癌細胞上，然后與抗體結(jié)合的抗癌藥物殺傷和破壞癌細胞，而且很少損傷正常組織細胞。第二十一頁，共25頁。這種抗體“導彈”具有高度選擇性，對癌細胞命中率高，殺傷力強的優(yōu)點，沒有一般化學藥物那樣不分好壞細胞，格殺勿論的缺點。美國約翰·霍普金斯醫(yī)院應用抗體“導彈”治療晚期肝癌病人，收到驚人效果。肝臟腫癌顯著縮小，生存期延長，而且沒有副作用。第二十二頁，共25頁。植物細胞工程

常用技術手段：植物組織培養(yǎng)，植物體細胞雜交。

理論基礎：植物細胞的全能性。植物組織培養(yǎng)

植物組織培養(yǎng)技術的應用范圍：快速繁殖、培育無病毒植物，通過大規(guī)模的植物細胞培養(yǎng)來生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑等。第二十三頁，共25頁。4、酶工程（enzymeengineering）酶工程