基因工程藥物模板

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除?；蚬こ趟幬镏荛L征第一部分概述一、基因工程藥物(一)基因工程藥物的概念基因工程藥物是以基因組學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)的功能性基因或基因的產(chǎn)物為起始材料,經(jīng)過生物學(xué)、分子生物學(xué)或生物化學(xué)、生物工程等相應(yīng)技術(shù)制成的、并以相應(yīng)分析技術(shù)控制中間產(chǎn)物和成品質(zhì)量的生物活性物質(zhì)產(chǎn)品,臨床上可用于某些疾病的診斷和治療?；蛩幬镱愋蛷V泛,包括重組蛋白質(zhì)藥物、人源化單克隆抗體、基因治療藥物、重組蛋白質(zhì)疫苗、核酸藥物等10多種類型。生產(chǎn)基因工程藥物的基本方法是:將目的基因用DNA重組的方法連接在載體上,然后將載體導(dǎo)入靶細(xì)胞(微生物、哺乳動物細(xì)胞或人體組織靶細(xì)胞),使目的基因在靶細(xì)胞中得到表示,最后將表示的目的蛋白質(zhì)提純及做成制劑,從而成為蛋白類藥物或疫苗。若目的基因直接在人體組織靶細(xì)胞內(nèi)表示,就稱為基因治療。例如,乙肝表面抗原(HBSAg)的產(chǎn)生也受DNA調(diào)控。利用基因剪切技術(shù),用一種”基因剪刀”將調(diào)控HBSAg的那段DNA剪裁下來,裝到一個表示載體中(所謂表示載體,是因為它能夠把這段DNA的功能發(fā)揮出來)再把這種表示載體轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞內(nèi),如大腸桿菌或酵母菌等;最后再經(jīng)過這些大腸桿菌或酵母菌的快速繁殖,生產(chǎn)出大量我們所需要的HBSAg(乙肝疫苗)。把一定量的HBSAg注射入人體,就使機(jī)體產(chǎn)生對HBV抗衡的抗體。機(jī)體依靠這種抗體,能夠清除入侵機(jī)體內(nèi)的HBV。過去,乙肝疫苗的來源,主要是從HBV攜帶者的血液中分離出來的HBSAg,這種血液是不安全的,可能混有其它病原體的污染。另外,血液來源也是極有限的,使乙肝疫苗的供應(yīng)猶如杯水車薪,遠(yuǎn)不能滿足全國的需要。基因工程疫苗解決了這一難題。干擾素具有廣譜抗病毒的效能,是一種治療乙肝的有效藥物,國際上批準(zhǔn)唯一一種治療丙型病毒性肝炎的藥物。一般情況下人體內(nèi)干擾素基因處于休眠狀態(tài),血中一般檢測不到。只有在發(fā)生病毒感染或受到干擾素誘導(dǎo)物的誘導(dǎo)時,人體內(nèi)的干擾素基因才會產(chǎn)生干擾素,但其數(shù)量微乎其微。即使經(jīng)過誘導(dǎo),從人血中提取1mg干擾素,需要人血8000ml,其成本高得驚人。獲取1磅(453g)純干擾素,其成本高達(dá)200億美元。1980年后,采用基因工程進(jìn)行生產(chǎn),其基本原理及操作流程與乙肝疫苗十分類似?，F(xiàn)在要獲取1磅純干擾素,其成本不到1億美元。(二)基因工程藥物的發(fā)展1973年,Cohen等人首次將帶有Tetr基因和鏈霉素抗性基因(Strr)的兩種大腸桿菌質(zhì)粒成功地進(jìn)行了重組,獲得了能夠復(fù)制并只有雙親質(zhì)粒遺傳信息的重組質(zhì)粒,拉開了基因工程研究的序幕。1974年她們對具有Ampr和紅霉素抗性基因(Empr)的金黃色葡萄球菌質(zhì)粒和大腸桿菌質(zhì)粒進(jìn)行了重組,重組質(zhì)粒在轉(zhuǎn)化至大腸桿菌后,能夠復(fù)制并表示出金黃色葡萄球菌的抗青霉素抗性。同年她們又使非洲爪蟾的基因在大腸桿菌中成功地獲得表示,從此定向改造生物的嶄新領(lǐng)域—基因工程正式誕生。1976年世界第一家應(yīng)用DNA重組技術(shù)研制新藥的公司—美國Genentech公司成立,開創(chuàng)了基因工程制藥的新紀(jì)元。1982年歐洲首先批推DNA重組的動物疫苗—抗球蟲病疫苗的生產(chǎn)和使用;同年英國和美國批準(zhǔn)生產(chǎn)和使用了第一個基因藥物—人胰島素,美國Eli-lilly公司從Genentch公司轉(zhuǎn)讓獲得了生產(chǎn)基因工程胰島素的權(quán)利,同時Novo和BiogenS.A(瑞士)也獲得了生產(chǎn)該產(chǎn)品的權(quán)利,自此世界范圍內(nèi)基因藥物的研制和生產(chǎn)得到了飛速發(fā)展。從20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的基因工程技術(shù)在短短的30多年中己成為生物技術(shù)的核心技術(shù)。當(dāng)前基因工程技術(shù)及其應(yīng)用已進(jìn)入了人類生活的各個領(lǐng)域,包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)藥衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域,而以基因工程藥物為代表的醫(yī)藥生物技術(shù)則是生物技術(shù)領(lǐng)域最為活躍、發(fā)展最為迅速的部分。隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展,基因工程藥物發(fā)展前景將會越來越廣闊。當(dāng)前,全球上市的基因工程藥物有140多種,有1700多種還處于臨床研究階段,2600多種在實驗室研究階段。其中促紅細(xì)胞生成素、人重組胰島素、人重組干擾素、乙肝疫苗、葡萄腦苷酯酶、生長激素等每年銷售額都在5000萬美元以上,僅促紅細(xì)胞生成素1個藥銷售額就達(dá)到32.7億美元。美國的Eli-Lilly公司又提出了生物技術(shù)在醫(yī)藥上的更大應(yīng)用,這是在新藥研究篩選方法上的革命,即用基因工程受體實驗代替?zhèn)鹘y(tǒng)的動物實驗,所有這一切都表明了醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)正在發(fā)生戰(zhàn)略性的變革。世界各大醫(yī)藥企業(yè)已瞅準(zhǔn)目標(biāo),紛紛投入巨資圍繞以現(xiàn)代生物技術(shù)為核心的產(chǎn)品和技術(shù)結(jié)構(gòu)開拓,展開了面向21世紀(jì)的空前激烈的競爭。中國生物工程藥物研究雖起步較晚,基礎(chǔ)較差,但一開始就受到黨和國家的高度重視。為跟蹤世界新技術(shù)革命迅猛發(fā)展的浪潮,1986年3月中國一批著名科學(xué)家倡導(dǎo)起草了”高技術(shù)研究計劃”—”863計劃”,并將現(xiàn)代生物技術(shù)列為”863計劃”最優(yōu)先發(fā)展的項目和國家”七五”,”八五”攻關(guān)項目。經(jīng)過廣大科技工作者的艱苦努力,已取得了鼓舞人心的進(jìn)展,一批基因工程產(chǎn)品的上游研究正在努力展開;一些產(chǎn)品正逐步進(jìn)入開發(fā)研究階段,不少產(chǎn)品已步入臨床試驗階段或已獲新藥證書,進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)。這一領(lǐng)域發(fā)展迅速,逐步縮短了與先進(jìn)國家的差距。1989年中國批準(zhǔn)了第一個在中國生產(chǎn)的基因工程藥物—重組人干擾素αlb,標(biāo)志著中國生產(chǎn)的基因工程藥物實現(xiàn)了零的突破。重組人干擾素α1b是世界上第一個采用中國人基因克隆和表示的基因工程藥物,也是到當(dāng)前為止唯一的一個中國自主研制成功的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因工程一類新藥。從此以后,中國基因工程制藥產(chǎn)業(yè)從無到有,不斷發(fā)展壯大。1998年中國基因工程制藥產(chǎn)業(yè)銷售額已達(dá)到了72億元。截止1998年底,中國已批準(zhǔn)上市的基因工程藥物和疫苗產(chǎn)品共計15種,它們是:一類新藥重組人干擾素α1b、一類新藥重組bFGF(外用)、重組人表皮生長因子(外用)、重組人干擾素α2a、重組人干擾素α2b、重組人干擾素γ、重組人白細(xì)胞介素-2、重組人G-CSF、重組人GM-CSF、重組人紅細(xì)胞生成素、重組鏈激酶、重組人胰島素、重組人生長激素、重組乙肝疫苗、痢疾菌苗。國內(nèi)已有30余家生物制藥企業(yè)取得基因工程藥物或疫苗試生產(chǎn)或正式生產(chǎn)批準(zhǔn)文號。至,中國已有200多家生物技術(shù)公司,有20多家生產(chǎn)銷售人干擾素、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等12種基因工程藥物。中國生物制品需求巨大,過去的幾年中國企業(yè)一直能保持年均15％以上增幅,而且近年來銷售的增長速度有加快的趨勢。據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)生物制品銷售收入總額為157.4億元人民幣,銷售利潤總額為38.7億元人民幣。預(yù)計到總產(chǎn)值可達(dá)1100億到1300億元。中國的生物制藥業(yè)將進(jìn)入一個快速發(fā)展的階段,生物醫(yī)藥工業(yè)將成為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)增長最快的部分。當(dāng)前,中國許多省市已將生物制藥作為本地的支柱產(chǎn)業(yè)重點扶持。一大批生物醫(yī)藥科技園相繼在各地高新技術(shù)開發(fā)區(qū)建成。面對入世帶給中國生物制藥業(yè)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,專家們預(yù)測,在未來若干年,中國的生物制藥業(yè)將以超過全球平均增長的速度步入高速發(fā)展軌道,前景十分廣闊。(三)基因工程藥物產(chǎn)業(yè)的特點1、高技術(shù)生物制藥是一種知識密集、技術(shù)含量高、多學(xué)科高度綜合相互滲透的新興產(chǎn)業(yè)。以基因工程為例,上游技術(shù)涉及基因的合成、純化與測序、基因的克隆與導(dǎo)入、工程菌的培養(yǎng)與篩選等;下游技術(shù)涉及發(fā)酵工程、目標(biāo)蛋白的純化及工藝放大,產(chǎn)品的質(zhì)量檢測和保證,制劑的選擇和貯藏。以上還不包括藥物的篩選和機(jī)制研究。2、高投入生物醫(yī)藥是一個投入相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè),主要用于新產(chǎn)品的研究開發(fā)和醫(yī)藥廠房的建造和各種儀器設(shè)備的配置方面,當(dāng)前國外開發(fā)一個新的生物藥品平均費(fèi)用在10～30億美元,并隨新藥開發(fā)的難度增加而增加,有的高達(dá)60億美元。雄厚的資金是開發(fā)成功的必要保障。3、周期長生物藥品從開始研制到最終轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品要經(jīng)過很多環(huán)節(jié),實驗室研究階段、試生產(chǎn)階段、臨床研究階段(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期)、規(guī)?；a(chǎn)階段、市場商品化階段以及監(jiān)督,每個環(huán)節(jié)都要經(jīng)過嚴(yán)格復(fù)雜的藥政審批程序,而且產(chǎn)品培養(yǎng)和市場開發(fā)較難,因此開發(fā)一種新藥周期較長,一般需要8～,甚至以上。4、高風(fēng)險生物醫(yī)藥的開發(fā)存在較大的不確定性風(fēng)險,新藥的投資從生物篩選、藥理、毒理等臨床前實驗,制劑處方確定性實驗,生物利用度測試,直到用于人體的臨床實驗,以及注冊上市和售后監(jiān)督,一系列的步驟,可謂耗資巨大的系統(tǒng)工程,任何一個環(huán)節(jié)的失敗都將前功盡棄。一般來講,一個基因工程藥品的成功率僅有5～10%,時間要8～,另外市場競爭的風(fēng)險也在日益加劇。5、高回報巨大風(fēng)險背后蘊(yùn)藏著高額的回報,生物工程藥物的回報率都很高,一種新生物藥品一般上市后2～3年即可回收全部投資。特別是擁有新產(chǎn)品、專利產(chǎn)品的企業(yè),一旦開發(fā)成功便形成技術(shù)壟斷優(yōu)勢,利潤回報高達(dá)10倍以上。美國Amgen公司1989年推出的促紅細(xì)胞生成素(EPO)和1991年推出的粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF),在1997年的銷售額已分別超過和接近200億美元,生物藥品一旦開發(fā)成功投放市場將獲暴利。(四)基因工程藥物研制和利用存在的問題基因工程藥物的研究與開發(fā),發(fā)展最快和最活躍,同時,也存在著爭議。爭論的焦點主要集中在基因工程藥物的安全性及相關(guān)的倫理學(xué)問題。1、重組DNA試驗過程中的隱患實驗室重組DNA操作的對象主要是病毒、細(xì)菌及實驗動植物。這些試驗材料的致病性、抗藥性、轉(zhuǎn)移能力及其生態(tài)效應(yīng)千差萬別,一旦在策劃和操作上發(fā)生意外,后果不堪設(shè)想。實驗室重組DNA試驗過程中的潛在危害主要有兩個方面:病原體特別是重組病原體對操作者所造成的污染;病原體或帶有重組DNA的載體及受體逃逸出實驗室,對自然與社會環(huán)境造成污染。2、基因工程藥物產(chǎn)業(yè)化的潛在危險大規(guī)?；蚬こ趟幬锏墓I(yè)化生產(chǎn)涉及的安全性問題比重組DNA試驗更復(fù)雜。主要包括:病原體及其代謝產(chǎn)物經(jīng)過接觸可能使人或其它生物被感染;產(chǎn)品對人或其它生物的毒性、致敏性或其它尚不預(yù)知的生物學(xué)反應(yīng);小規(guī)模試驗的情況下原本是安全的供體、載體、受體等實驗材料在大規(guī)模生產(chǎn)時完全有可能產(chǎn)生對人和其它生物及其生存環(huán)境的危害;在短期研究和開發(fā)利用期間內(nèi)是安全的基因工程藥物很可能在長期使用后產(chǎn)生無法預(yù)料的危害。后兩種情況一旦發(fā)生,將會是不可逆的。3、基因工程疫苗的安全性有些病毒具有導(dǎo)致靶組織損傷的基因,如肝炎病毒親肝基因,決不能用于重組活疫苗的研制。該種基因可能使原本無害的微生物變得極其危險。另外,質(zhì)粒DNA疫苗的安全性問題有:注入體內(nèi)的質(zhì)粒DNA可能會導(dǎo)致插入突變,從而引起腫瘤基因的活化;由于對接種所用DNA表示抗原的持續(xù)時間尚不甚了解,外源蛋白的長期表示有可能導(dǎo)致免疫病理反應(yīng);為提高免疫力而聯(lián)合使用多種基因也可能導(dǎo)致免疫病理反應(yīng);接種質(zhì)粒DNA時,可能導(dǎo)致宿主體內(nèi)高水平抗DNA抗體,并誘發(fā)異常的自身免疫應(yīng)答;體內(nèi)合成的抗原可能會有不必要的生物學(xué)活性。4、基因治療的安全性基因治療雖然不同于基因工程藥物治療,但從基因治療的實際效果看,它是經(jīng)過轉(zhuǎn)入體內(nèi)的基因產(chǎn)生特定的功能分子(如細(xì)胞因子)而起作用,這相當(dāng)于向人體導(dǎo)入一個具有治療作用的給藥系統(tǒng),因此,可將導(dǎo)入的基因看作廣義的基因藥物?；蛑委煹陌踩詥栴}主要有:逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)入縮主后可能產(chǎn)生插入突變,從而使細(xì)胞生長調(diào)控異?；虬l(fā)生腫瘤變;導(dǎo)入的目的基因一般不具有表示調(diào)控系統(tǒng),故導(dǎo)入基因的表示水平高低可能會影響機(jī)體的一些生理活動;經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄病毒—包裝細(xì)胞系產(chǎn)生的帶有目的基因的假病毒顆粒導(dǎo)入受體細(xì)胞的同時,也有將其污染的潛在危險。5、基因工程藥物與生態(tài)環(huán)境經(jīng)過重組DNA技術(shù),人們已經(jīng)能將動植物和微生物的基因引入各種生物的細(xì)胞中,甚至還能夠人工合成一些自然界中原本不存在的基因。然而,在基因工程藥物的研制過程中,那些經(jīng)過重組而攜帶各種外源基因的生物體,一旦逃逸到環(huán)境中,將會引起生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而打破其在長期進(jìn)化過程中所形成的平衡體系。例如,轉(zhuǎn)抗性基因生物的逃逸會因其競爭力的增強(qiáng)而使該物種過量繁殖,這將會使與之有競爭關(guān)系的其它物種更快的滅絕,從而破壞物種的多樣性。如果重組DNA過程所用的病原體一旦逃逸到到環(huán)境中,便會直接危害自然界中的生物。另外,人們還擔(dān)心用于人類疾病治療的基因工程藥物是否會對人類以外的非目標(biāo)生物產(chǎn)生危害。6、關(guān)于基因工程藥物引起的社會倫理問題基因工程引發(fā)的的社會倫理問題主要包括:資金、資源和人力的巨大消耗甚至浪費(fèi)。當(dāng)前,全球生物技術(shù)制藥業(yè)已表現(xiàn)出過熱趨勢。有研究表明,人們對基因工程藥物的需求雖然迫切但用量卻極少。為此,社會倫理學(xué)家認(rèn)為,如此巨大的投資如用于疾病的常規(guī)防治上,其社會效益會更大;基因工程藥物的價格雖已大幅度下降,但仍非一般公眾所能長期承受。這種醫(yī)療資源和資金不公平的分配,將加重社會的不平等現(xiàn)象并增加其不穩(wěn)定因素;一般公眾對基因工程藥物知之甚少,在使用時基本上處于被動,這明顯違背了醫(yī)學(xué)倫理學(xué)上的”知情同意”原則;接受基因工程藥物者首先要將自己的”遺傳隱私”公布于醫(yī)生,人們擔(dān)心由此而導(dǎo)致的個人信息公開化將會對自己在求職、婚姻、保險甚至人際交往方面產(chǎn)生不利的影響。7、基因工程藥物與國際安全在全球恐怖活動日益猖獗的今天,人們最擔(dān)心的就是生化武器的擴(kuò)散。有專家指出,只要20平方米的空間,1萬美元的資金,就能夠建立一座一流的生物武器庫。生物武器研制技術(shù)已不存在什么秘密,利用重組DNA技術(shù)能夠使許多疫苗和抗菌素失去作用。當(dāng)前已經(jīng)生產(chǎn)出了新型、高效傳染性病毒,用毒素基因與流感病毒基因拼接的新生物毒素已能夠大量生產(chǎn)。如果讓那些在心理和行為上失控的恐怖分子掌握了生產(chǎn)生物武器的技術(shù),任何反恐力量將會變得十分脆弱,世界安全將無法保障。8、基因工程藥物對生物進(jìn)化的影響如果重組DNA技術(shù)以與自然進(jìn)化過程中相近的頻率引發(fā)插入突變的話,則不會對人類及其它生物產(chǎn)生什么異常的影響,但事實上,當(dāng)前重組DNA技術(shù)所造成的基因改變頻率已經(jīng)數(shù)以千百倍的超過自然突變發(fā)生的頻率。這對于經(jīng)過數(shù)百萬年甚至更長時間進(jìn)化所形成的人類遺傳體系來說,很可能會產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。由漫長進(jìn)化所形成的人類肌體根本無法適應(yīng)基因這種頻繁重組所引起的生物學(xué)效應(yīng)。對此,其它生物物種的反應(yīng)也是相同的。二、基因治療藥物隨著生命科學(xué)的進(jìn)步,用基因治療疾病在上世90年代邁出了第一步。1990年5月,美國批準(zhǔn)世界上第一例基因治療臨床試驗。1996年以來,美國用基因治療方法,一次注射,可帶來長久的療效或根治。用蛋白質(zhì)(血管內(nèi)皮生長因子)VEGF治療冠心病、心肌缺血,II期臨床完成后確認(rèn)療效不好。然而,用重組腺病毒—VEGF進(jìn)行基因治療,臨床試驗證明只l～2次注射后,冠脈血管再生。許多疾病是局部組織器官結(jié)構(gòu)和功能障礙,基因治療能夠達(dá)到局部患病,局部用藥。基因冶療的優(yōu)勢將對醫(yī)療方式做出重大改變。迄今十多年間,世界各國已提出近700個臨床方案,各種病例數(shù)超過6000個。研究人員嘗試用基因治療惡性腫瘤、心血管疾病等嚴(yán)重威脅人類健康的疾病?；蚝图?xì)胞療法作為一種全新的醫(yī)療手段日益引起人們的重視,特別對于那些不能使用傳統(tǒng)醫(yī)療手段徹底治愈的疾病,如帕金森病、糖尿病、血友病、乙肝、腫瘤和艾滋病等。當(dāng)前使用的基因療法載體主要包括病毒類和非病毒類兩種。一般來說,病毒類載體在表示強(qiáng)度和時空性方面比非病毒類載體優(yōu)越,可是其安全性則有賴于進(jìn)一步改進(jìn)和提高?；蛑委熕幬镏饕袃纱蟛糠?一為目標(biāo)基因,或是經(jīng)修飾過的目標(biāo)基因;一為運(yùn)載系統(tǒng),即是能將目標(biāo)基因運(yùn)載到靶細(xì)胞進(jìn)行表示的系統(tǒng)。(一)目標(biāo)基因目標(biāo)基因是基因治療的主要部分,經(jīng)過目標(biāo)基因進(jìn)入靶細(xì)胞以改變痛變的生化過程,從而達(dá)到治療疾病的目的。用于治療的目標(biāo)基因大致有如下類型。(1)基因取代,即用正?；蛉〈笔У幕蚧虿∽兓?這種目標(biāo)基因已用在遺傳病的基因治療上;(2)干擾病變基因表示的基因;如在腫瘤治療中,由于正?；蚪M中含有致腫瘤基因及腫瘤抑制基因,用腫瘤抑崩基因來抑制腫瘤的發(fā)展已有了開發(fā);(3)提高機(jī)體對疾病免疫能力的基因;插入活化藥物的基因;核酸疫苗;反義核酸和核酸酶,反義核酸藥物能夠靶向核酸如病毒核酸配對雜交,由于反義藥物中核酸序列中的特異排列使病毒不能再繁殖,從而達(dá)到治療的目的。隨著人類基因及有關(guān)人類疾病基因的闡明,基因畸變與疾病的關(guān)系將進(jìn)一步在診斷及治療上提供有用的信息與方法?，F(xiàn)基因治療的目標(biāo)基因已不但限于遺傳病、腫瘤及愛滋病方面,有報導(dǎo)已開展了關(guān)節(jié)炎治療方面研究。(二)基因運(yùn)載系統(tǒng)病毒能夠高效率地進(jìn)入特定的細(xì)胞類型,復(fù)制所攜帶DNA并表示自身蛋白產(chǎn)生新的病毒粒子,因此首先被改造作為基因治療的載體。一個好的目標(biāo)基因需要有好的載體才能進(jìn)入有疾病的細(xì)胞中去,達(dá)到治療的目的?；蜉d體有經(jīng)過處理的病毒外殼作為載體及非病毒載體兩大類。據(jù)統(tǒng)計,當(dāng)前已經(jīng)采用基因治療的病例中,約有80%所選用的是病毒載體,如逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺病毒、單純皰疹病毒、腺病毒相關(guān)病毒以及痘病毒等。雖然病毒作為基因運(yùn)送載體已經(jīng)使用很多,但依然存在著危險性,如免疫原性和病毒性重組等安全性問題。另外,病毒載體自身容量有限,制備滴度不高,病毒載體基因治療藥物的注射劑一般需要高滴度載體,即達(dá)到108感染個體／毫升。1999年出現(xiàn)首例因使用腺病毒載體而致病人死亡的事件發(fā)生后美國許多科研機(jī)構(gòu)已停止使用病毒類載體,重點轉(zhuǎn)向非病毒類載體研究。理想的非病毒載體需要滿足以下條件:保護(hù)DNA不被細(xì)胞外DNA降解酶的降解;攜帶DNA穿透細(xì)胞膜;保護(hù)DNA在進(jìn)入核前不被細(xì)胞內(nèi)容酶體和酶等降解;能有效將有活性的基因插入目的區(qū);可生物降解,從細(xì)胞中消除;無細(xì)胞毒性等。非病毒載體與之相比雖然轉(zhuǎn)染效率有限,可是具有無傳染性、不限制載體容量、化學(xué)結(jié)構(gòu)可控制以及可大量制備等優(yōu)點而越來越受到研究者的青睞。非病毒載體有的是以磷脂包裹基因,以幫助基因進(jìn)入細(xì)胞內(nèi);也有的是以直流電擊的方式幫助基因進(jìn)入的。用非病毒載體引入的基因一般會很快被細(xì)胞清除出去,一般只能在細(xì)胞內(nèi)存在幾天到一周。當(dāng)前,非病毒載體主要包括改性的天然高分子和合成高分子兩大類。改性天然高分子主要是脂質(zhì)類(如固醇類)、多糖類(如殼多糖、右旋糖苷和藻酸等)、蛋白質(zhì)類(如膠原蛋白、魚精蛋白等)以及多肽類的物質(zhì)。合成高分子則主要是一些能夠生物降解的(如聚賴氨酸、聚乳酸、聚乙烯醇及其嵌段或接枝共聚物等)、聚陽離子性的高分子(聚乙烯亞胺、聚酰胺樹枝狀高分子等)充當(dāng)運(yùn)送載體,分別以微球、囊泡或膠束等形式包覆DNA,運(yùn)送到達(dá)病理部位后進(jìn)行釋放。第二部分基因工程藥物的研究現(xiàn)狀基因工程藥物因為其療效好,副作用小,應(yīng)用范圍廣泛而成為各國政府和企業(yè)投資研究開發(fā)的熱點領(lǐng)域,大量的基因工程藥品連續(xù)問世,年產(chǎn)值達(dá)數(shù)十億美元。自1982年問世以來,基因工程藥物成為制藥行業(yè)的一支奇兵,每年平均有3～4個新藥或疫苗問世,開發(fā)成功的約五十多個藥品已廣泛應(yīng)用于治療腫瘤、肝炎、發(fā)育不良、糖尿病、囊纖維變性和一些遺傳病上,在很多領(lǐng)域特別是疑難病癥上,起到了傳統(tǒng)化學(xué)藥物難以達(dá)到的作用。其原因在于,基因工程藥物的研究與開發(fā)多是以對疾病的分子水平上的了解為基礎(chǔ)的,往往會產(chǎn)生意想不到的高療效。基因工程制造藥行業(yè)在近二十年中的飛速發(fā)展是以分子遺傳、分子生物、分子病理、生物物理等基礎(chǔ)學(xué)科的突破,以及基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和蛋白質(zhì)工程等基礎(chǔ)工程學(xué)科的高速進(jìn)展為后盾的?；蚬こ趟幬锏拈_發(fā)時間為5～7年,比開發(fā)新化學(xué)單體(10-)要短一些,當(dāng)然這也與各國政府的支持有關(guān)。據(jù)報道,開發(fā)活性蛋白生物創(chuàng)新藥的成功率按開發(fā)的5個階段大致是:臨床前的成功率為15%,一期臨床為27%,二期臨床為40%,三期臨床為80%,注冊登記為90%,總體成功率大大高于化學(xué)藥。適應(yīng)癥不斷延伸也是蛋白類藥物的一大特點。例如rhG-CSF,1991年上市時批準(zhǔn)的適應(yīng)癥是化療并發(fā)中性粒細(xì)胞減少,到1995年11月13日隨著基因工程藥物的發(fā)展,轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究的深入,轉(zhuǎn)基因技術(shù)在制藥業(yè)中具有廣闊的發(fā)展前景,中國的基因制藥行業(yè)已初具規(guī)模。隨著后基因組時代的逐步深入,生物反應(yīng)器、反義核酸技術(shù)、RNAi技術(shù)和siRNA等基因技術(shù)的不斷完善,采用小分子干擾手段進(jìn)行基因治療極具發(fā)展?jié)摿?使用現(xiàn)代生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)最先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和方法生產(chǎn)基因工程藥物,治療遺傳疾病和腫瘤等病癥引起了全世界更多研究者的高度重視。發(fā)展和完善生物藥物制劑、大分子藥物吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理研究和給藥系統(tǒng)研究、代謝工程—組合生物學(xué)與新藥研發(fā)、糖生物學(xué)和糖基化工程與新藥研究等成為最熱門的研究熱點。基因工程藥物的生物機(jī)理和傳導(dǎo)機(jī)制及生物信息組學(xué)和代謝功能的研究受到了高度關(guān)注,而且,生物信息學(xué)和功能基因組學(xué),特別是蛋白質(zhì)組學(xué)、藥物基因組學(xué)與基因藥物研究發(fā)展關(guān)系十分密切。DNA芯片技術(shù)、構(gòu)建生物分子庫以研制新藥、定點突變、DNA洗牌技術(shù)和計算機(jī)輔助新蛋白質(zhì)設(shè)計等基因工程藥物技術(shù)的發(fā)展前景廣闊,醫(yī)學(xué)應(yīng)用價值深遠(yuǎn)。基因工程藥物當(dāng)前的研究方向是經(jīng)過關(guān)鍵技術(shù)的突破性研究,研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán),對治療人類重大疾病能夠產(chǎn)生確切的療效,毒副作用較小,能夠進(jìn)行大型規(guī)?；a(chǎn),質(zhì)量較為穩(wěn)定的、功能可控的基因工程藥物,而且在原有基因工程藥物的基礎(chǔ)上,開發(fā)系列制劑,滿足不同患者的需求,擴(kuò)大臨床治療效果和應(yīng)用范圍。第三部分基因工程藥物的臨床應(yīng)用基因治療藥物的生產(chǎn)是先確定對某種疾病有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì),然后將控制該蛋白質(zhì)合成過程的基因取出來,經(jīng)過系列操作后將基因放入能夠大量生產(chǎn)的受體細(xì)胞,如細(xì)菌、酵母菌、動物或動物細(xì)胞、植物或植物細(xì)胞中去,在受體細(xì)胞不斷繁殖過程中,大規(guī)模地生產(chǎn)具有預(yù)防和治療這種疾病的蛋白質(zhì),即基因疫苗和藥物。中國是世界首個基因治療藥物的誕生地,l0月16日,重組人p53腺病毒注射液經(jīng)國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn),獲得新藥證書。1月20日,經(jīng)批準(zhǔn)獲得準(zhǔn)字號生產(chǎn)批文。國外現(xiàn)有的基因藥物,國內(nèi)大部分也能生產(chǎn),中國當(dāng)前生產(chǎn)的常見于臨床的基因工程藥物主要有:干擾素α類:它是以白細(xì)胞為來源的干擾素基因克隆和表示的基因工程藥物,包括α-1b、α-2a、α-2b,是國內(nèi)外公認(rèn)的抗炎藥物。如與抗病毒藥物合用,能夠提高其療效,還可用于各種病毒性疾患、多種腫瘤干擾素γ類:其來源于類淋巴細(xì)胞,是一種免疫調(diào)節(jié)劑,具有抗腫瘤、抗病毒、調(diào)節(jié)和增強(qiáng)機(jī)體免疫功能的作用,廣泛用于腫瘤,如肝細(xì)胞瘤、肺腫瘤、卵巢子宮腫瘤、腎細(xì)胞腫瘤、白血病、惡性黑色素細(xì)胞腫瘤等,以及免疫性疾病,如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、特應(yīng)性皮炎、系統(tǒng)性硬皮病、瘢痕疙瘩等。白細(xì)胞介素-2:它是由淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的糖蛋白,用重組技術(shù)生產(chǎn)的IL-2與天然的生物活性相同。其參與免疫反應(yīng),調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞生長與分化,刺激T淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞及LAK細(xì)胞的增殖,增強(qiáng)B淋巴細(xì)胞的增殖和抗體的分泌,誘導(dǎo)γ-干擾素的分泌,能夠增強(qiáng)機(jī)體免疫能力,提高化療的療效,對腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)有一定的預(yù)防作用。粒細(xì)胞—巨噬細(xì)胞集落刺激因子:它是用重組基因工程技術(shù)產(chǎn)生的非糖基化酸性蛋白。可促進(jìn)造血分化,增殖,刺激粒、單核巨噬細(xì)胞成熟、釋放,增強(qiáng)白細(xì)胞的多種功能,以增強(qiáng)機(jī)體抗病毒、抗細(xì)菌及抗腫瘤的能力。用于防治多種原因引起的白細(xì)胞減少癥,如再生障礙性貧血,化療、放療引起的白細(xì)胞減少;骨髓移植及骨髓異常增生綜合征;與干擾素并用治療病毒性肝炎、艾滋病;與白介素并用治療惡性腫瘤等。表皮生長因子:它可用于角膜損傷及角膜移植、嚴(yán)重?zé)齻盎际改c潰瘍的病人。鏈激酶:其為β溶血性鏈球菌產(chǎn)生的非酶蛋白質(zhì),可間接激活纖溶酶原,使之轉(zhuǎn)為具有活性的纖溶酶,使纖維蛋白分解為纖維蛋白降解產(chǎn)物,將已形成的血栓溶解后清除。用于靜脈溶栓和冠脈溶栓。乙肝疫苗:由重組酵母培養(yǎng)表示的乙型肝炎表面抗原(HBsAg)經(jīng)純化、滅活及佐劑吸附后制成的基因工程乙肝疫苗,主要用于嬰幼兒及易感者預(yù)防乙型肝炎,免疫力可維持3～5年。成纖維細(xì)胞生長因子:它可用于創(chuàng)口修復(fù)、間歇性外周血管疾病。紅細(xì)胞生長素:它可用于腎性貧血、惡性貧血、腫瘤化療引起的貧血。胰島素:其由二條肽鏈經(jīng)兩個二硫鏈相連,α鏈含21個氨基酸,而β鏈含DNA技術(shù)人工合成人胰島素及人胰島素原,以降低抗原性,并經(jīng)過化學(xué)方法延長胰島素的作用時間,制成各種不同制劑以供臨床選用,用于治療糖尿病。人生長激素:經(jīng)過細(xì)菌基因重組DNA技術(shù)人工合成人生長激素,用于治療生長激素缺乏性侏儒癥與兒童矮小,以及與艾滋病有關(guān)的分解代謝性消瘦。粒細(xì)胞集落刺激因子:與粒細(xì)胞—巨噬細(xì)胞集落刺激因子相同,用重組DNA技術(shù)制成。能促進(jìn)中性粒細(xì)胞前體分化、增殖,促進(jìn)中性粒細(xì)胞自骨髓釋放入血,并能增強(qiáng)成熟中性粒細(xì)胞的功能。用于促進(jìn)骨髓移植后中性粒細(xì)胞計數(shù)升高,急性白血病、惡性淋巴瘤及其它惡性腫瘤化療引起的中性粒細(xì)胞減少癥,骨髓增生異常綜合征及再生障礙性貧血伴發(fā)的中性粒細(xì)胞減少癥,先天性、特發(fā)性中性粒細(xì)胞減少癥。當(dāng)前,中國自行開發(fā)的株胸甘激酶基因工程化細(xì)胞制劑、細(xì)胞免疫治療等技術(shù)和制劑,應(yīng)用于肝腫瘤、肺腫瘤、胃腫瘤、宮頸腫瘤、乳腺腫瘤等疾病,均具有良好的臨床療效。(一)腫瘤的基因療法腫瘤是當(dāng)前嚴(yán)重威脅人類生命的疾病,每年因腫瘤而得不到有效治療以及因放療、化療的毒副作用而死亡的病人非常多,導(dǎo)致其成為各種疾病的主要致死病因。當(dāng)前腫瘤治療普遍缺乏特異的、有效的藥物和有效的給藥途徑,極大地阻礙了病人的治療。國際上對腫瘤的治療進(jìn)行了多方面的探索,目的在于克服臨床上應(yīng)用的放療、化療藥物選擇性低、對病人具有強(qiáng)烈的毒副作用的致命弱點,取得一些進(jìn)展,但大多停留在臨床初期試驗階段。中國占世界人口的1/4,是腫瘤的高發(fā)地區(qū)。近年來,隨著人們生活方式的變化,空氣、水和環(huán)境的污染,中國和亞洲的腫瘤發(fā)病率有增無減,盡管人們積極努力地尋找新的更加有效的治療方法,但腫瘤病人的存活率仍沒有根本的改進(jìn)。腫瘤的發(fā)生與原癌基因的激活,抑癌基因的失活,以及細(xì)胞凋亡因子相關(guān)基因的變異有關(guān),故我們能夠人為的恢復(fù)這些基因變異造成的后果,使細(xì)胞生長恢復(fù)正常而治療腫瘤。P53基因家族是一個巨大抑癌基因家族,控制細(xì)胞凋亡,在腫瘤細(xì)胞中頻繁發(fā)現(xiàn)它發(fā)生了突變,臨床前實驗研究表明p53基因的導(dǎo)入能夠調(diào)控細(xì)胞周期,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,及抗血管生成,從而有可能成為腫瘤治療的有用基因。自1995年開始利用p53基因藥物用于臨床實驗,直到,研究發(fā)現(xiàn)p53基因制品能夠?qū)Χ喾N腫瘤治療有作用,如頭頸癌,肺癌,卵巢癌等。生長因子,受體,自殺基因,細(xì)胞因子等也是基因治療藥物的常見治療基因?；蛩幬飶目鼓[瘤的生物治療劑量人手,當(dāng)前集中在研制能特異性殺死腫瘤細(xì)胞而不損傷正常細(xì)胞的制劑。該制劑是一種與傳統(tǒng)化療藥物作用機(jī)理完全不同的新型抗腫瘤劑,是理想的治療藥物。國際上基因藥物在腫瘤治療的應(yīng)用主要采用以下手段:免疫療法;自殺型基因療法;誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡而導(dǎo)致腫瘤的萎縮,但對正常細(xì)胞不產(chǎn)生殺傷作用;突變基因的修飾;抗血管生成因子。1、免疫療法腫瘤的免疫療法,是經(jīng)過基因治療手段,將細(xì)胞因子或腫瘤特異性抗原基因?qū)霗C(jī)體,誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異的抗腫瘤免疫應(yīng)答,增強(qiáng)效應(yīng)細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的識別能力而發(fā)揮抗腫瘤作用的技術(shù)。腫瘤細(xì)胞免疫治療是一種新興的、具有顯著療效的腫瘤治療模式,是一種自身免疫抗腫瘤的新型治療方法。它是運(yùn)用生物技術(shù)和生物制劑對從病人體內(nèi)采集的免疫細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)和擴(kuò)增后回輸?shù)讲∪梭w內(nèi)的方法,免疫療法可增強(qiáng)機(jī)體自身免疫功能,從而達(dá)到治療腫瘤的目的。腫瘤細(xì)胞免疫療法是繼手術(shù)、放療和化療之后的第四大腫瘤治療技術(shù)。免疫系統(tǒng)是人體的防御體系,一方面發(fā)揮著清除細(xì)菌、病毒、外來異物的功能,另一方面消除體內(nèi)衰老細(xì)胞以及發(fā)生突變的細(xì)胞(有的突變細(xì)胞會變成腫瘤細(xì)胞)。機(jī)體免疫系統(tǒng)和腫瘤細(xì)胞相互作用的結(jié)果決定了腫瘤的最終演變。對于健康的人來說,其免疫系統(tǒng)的強(qiáng)大足以及時清除突變的腫瘤細(xì)胞。但對于腫瘤細(xì)胞病人來說,普遍存在免疫系統(tǒng)低下,不能有效地識別、殺滅腫瘤細(xì)胞;另一方面,腫瘤細(xì)胞大量增殖,會進(jìn)一步抑制患者的免疫功能,而且,腫瘤細(xì)胞有多種機(jī)制來逃脫免疫細(xì)胞的識別與殺傷。腫瘤細(xì)胞免疫治療就是借助分子生物學(xué)技術(shù)和細(xì)胞工程技術(shù),提高腫瘤的免疫原性,給機(jī)體補(bǔ)充分夠數(shù)量的功能正常的免疫細(xì)胞和相關(guān)分子,激發(fā)和增強(qiáng)機(jī)體抗瘤免疫應(yīng)答,提高腫瘤對機(jī)體抗腫瘤免疫效應(yīng)的敏感性,在體內(nèi)、外誘導(dǎo)腫瘤特異性和非特異性效應(yīng)細(xì)胞和分子,達(dá)到最終清除腫瘤的目的。腫瘤細(xì)胞免疫治療,其作用不是殺死全部腫瘤細(xì)胞而是由于當(dāng)腫瘤細(xì)胞負(fù)荷明顯降低時,機(jī)體的免疫功能恢復(fù)后,經(jīng)過清除微小的殘留病灶或明顯抑制了殘留腫瘤細(xì)胞增殖的方式來達(dá)到治療腫瘤的目的。腫瘤免疫治療正是經(jīng)過人為的干預(yù),來調(diào)動機(jī)體自身的免疫系統(tǒng)對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行殺滅和抑制其增殖。實驗及臨床均提示機(jī)體的免疫系統(tǒng)具有清除腫瘤的作用,在原發(fā)性腫瘤手術(shù)切除或經(jīng)氬氟刀等微創(chuàng)手術(shù)消融掉局部腫瘤后,用免疫療法能殺滅剩余的腫瘤細(xì)胞,消除復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移的因素,增大治愈的可能性,延長生存時間,提高生活質(zhì)量。腫瘤細(xì)胞免疫療法適用于多種實體腫瘤,包括惡性黑色素癌、前列腺癌、腎癌、膀胱癌、卵巢癌、結(jié)腸癌、直腸癌、乳腺癌、宮頸癌、肺癌、喉癌、鼻咽癌、胰腺癌等實體瘤手術(shù)后防止復(fù)發(fā),也能夠用于多發(fā)性骨髓瘤、B淋巴瘤和白血病等血液系統(tǒng)惡性腫瘤的復(fù)發(fā),還能夠用于上述腫瘤的進(jìn)一步鞏固治療,達(dá)到延長生存期、提高生活質(zhì)量和抑制腫瘤惡化的目的。但腫瘤細(xì)胞免疫治療不適用于T細(xì)胞淋巴瘤患者、器官移植后長期使用免疫抑制藥物和正在使用免疫抑制藥物的自身免疫病的患者。2、自殺型、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡基因當(dāng)前腫瘤的治療中,采用傳統(tǒng)化學(xué)治療藥物以及放射治療,由于不能區(qū)分腫瘤和正常組織,而產(chǎn)生嚴(yán)重的毒性作用。在放療和化療中最常見的副作用為3～4期中性粒細(xì)胞減少癥及第3期淋巴細(xì)胞減少癥。因此必須尋找一種更為切實可行的方法。人們普遍對腺病毒介導(dǎo)的自殺型基因治療腫瘤給予了較大希望,也取得了令人鼓舞的進(jìn)展。有人發(fā)現(xiàn)一種新型的具有復(fù)制能力的、能夠分解腫瘤腺病毒載體,能夠?qū)⒛康闹委熁蜉斔椭聊[瘤細(xì)胞。在加入兩個自殺性基因系統(tǒng)(CD／5-FC和HSV-1TK／GCV)后,抗癌效果進(jìn)一步加強(qiáng),并增加了惡性腫瘤對抗癌藥物和放療的敏感性。研究發(fā)現(xiàn)尿激酶型纖溶酶原激活因子受體(uPAR)啟動子特異性的進(jìn)入結(jié)腸癌細(xì)胞。激活自殺基因,抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增值,并無明顯抑制正常結(jié)腸細(xì)胞作用。Survinin基因選擇性的表示于腫瘤組織,在正常分化的細(xì)胞組織中無表示,該基因有抗細(xì)胞凋亡,促進(jìn)細(xì)胞增殖作用,并發(fā)現(xiàn)其與細(xì)胞分化與關(guān),還有它的高表示與腫瘤的多藥耐藥呈正相關(guān),能夠作為基因治療很好的靶點。中國已有利用腺病毒載體治療頭頸癌的案例,有人進(jìn)行了腺病毒P53載體(商品名今又生)結(jié)合放療對鼻咽癌患者進(jìn)行治療的研究。24位患者采用腺病毒P53載體結(jié)合放療,其療效4周后增加1.9倍,在給藥后2個月其效果為2.1倍,給藥組3年的存活率比僅僅放療組高出14.4％,注射今又生除了有短暫的發(fā)熱外,沒有出現(xiàn)劑量限制毒性或負(fù)結(jié)果。攻克癌癥是世界性醫(yī)學(xué)的主題之一,探索腫瘤基因治療的理論與實踐問題,將獲得具有國際先進(jìn)水平的研究成果和良好的臨床應(yīng)用前景。重組基因治療是在動物實驗已取得肯定的研究結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。將有可能開發(fā)成為與傳統(tǒng)腫瘤化療藥物完全不同的、安全、有效、特異的抗癌新藥,因此,獲得預(yù)期研究結(jié)果并將其轉(zhuǎn)化為新型的抗腫瘤制劑、用于臨床的前景良好,將有可能為廣大腫瘤患者帶來福音,同時具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。(二)神經(jīng)疾病的基因治療1996年,During及其同事利用脂肪微粒為基因載體,在奧克蘭大學(xué)醫(yī)院治療猶太兒童的先天性疾病Canavan(海綿狀腦白質(zhì)營養(yǎng)不良),首開人類治療遺傳性神經(jīng)疾病的先河,并取得階段性的結(jié)果?？墒瞧浣Y(jié)果也暴露了以脂肪微粒為運(yùn)載工具在攜帶基因表示時間方面的不足,即基因表示在給藥后1個月后明顯下降,難以維持應(yīng)有的基因蛋白在大腦內(nèi)的治療水平,因而必須尋找更合適的基因載體。她們認(rèn)為如果使用非腺病毒載體替代脂肪微粒,應(yīng)能夠在大腦神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)實現(xiàn)基因長期穩(wěn)定的表示,療效應(yīng)該有進(jìn)一步的改進(jìn)。其設(shè)想在得到動物模型的驗證后,經(jīng)過FDA批準(zhǔn)后隨即開展了人體試驗,至今已有幾十名Canavan兒童在費(fèi)城接受基因治療。(三)基因治療病理性瘢痕病理性瘢痕是創(chuàng)傷修復(fù)過程中的一種重要并發(fā)癥,見于深度灼傷,某些手術(shù)切口及其它損傷的創(chuàng)傷愈合后,除外觀畸形、疼痛難忍外,亦可因瘢痕攣縮導(dǎo)致生理功能障礙。當(dāng)前人們對瘢痕增生后的治療主要靠手術(shù)、加壓、冷凍等方法,但均不是