生化制藥第1講-概論

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)(BiotechnologyorBioengineering）: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?，F(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)：以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)。結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的工程技術(shù)手段，按照設(shè)計(jì)改造生物體或生物原料，為人類(lèi)的生產(chǎn)出所需要的產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。4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

geneticengineering;geneengineering

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(guò)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)基因熒光鼠9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(chóng)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(chóng)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(chóng)，而且導(dǎo)致了更多的具有抗藥性的害蟲(chóng)的擴(kuò)增。10對(duì)人、動(dòng)物、植物，微生物潛在危害的不確定性例如：在2002年3月8日，美國(guó)聯(lián)邦法官判定一個(gè)9百萬(wàn)美元的賠償，因?yàn)橐幌M(fèi)者對(duì)于在超市上買(mǎi)的轉(zhuǎn)基因玉米食品產(chǎn)生了過(guò)敏反應(yīng)，盡管，該玉米食品已被美國(guó)環(huán)境保護(hù)署批準(zhǔn)只能獸用而不能人用。但是：許多研究證明，對(duì)于過(guò)敏群體，天然抗原，例如蛋，奶，植物蛋白，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)轉(zhuǎn)基因食品的蛋白潛在過(guò)敏原造成的傷害和影響。11（2）細(xì)胞工程

Cellengineering 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(mén)綜合性科學(xué)技術(shù)。包括上、下游技術(shù)。12特點(diǎn)前沿性：現(xiàn)代生物技術(shù)的熱點(diǎn)爭(zhēng)議性：新技術(shù)給倫理道德帶來(lái)的沖擊綜合性：多學(xué)科交叉應(yīng)用性：工程類(lèi)課程，重在產(chǎn)品與技術(shù)13種類(lèi)染色體過(guò)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(guò)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(guò)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

Fermentationengineering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(lèi)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(guò)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(guò)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(kāi)發(fā)了種類(lèi)繁多的藥品，如人類(lèi)生長(zhǎng)激素、重組乙肝疫苗、某些種類(lèi)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(lèi)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(wèn)題。

18（4）蛋白質(zhì)工程

Proteinengineering是指在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)通過(guò)對(duì)基因的人工定向改造等手段，對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾，改造和拼接以生產(chǎn)出能滿足人類(lèi)需要的新型蛋白質(zhì)的技術(shù)。

19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（5）酶工程

Enzymeengineering將酶或者微生物細(xì)胞，動(dòng)植物細(xì)胞，細(xì)胞器等在一定的生物反應(yīng)裝置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會(huì)生活的一門(mén)科學(xué)技術(shù)。22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24二、生物制藥技術(shù)概論藥物：用于預(yù)防、診斷、治療疾病，改善生活質(zhì)量和影響人體生物學(xué)進(jìn)程的物質(zhì)。

包括：化學(xué)藥物、天然藥物、和生物藥物。生物制藥是指利用生物體或生物過(guò)程生產(chǎn)藥物的技術(shù)，通常生化制藥歸于此。25生物制藥的發(fā)展沿革

1傳統(tǒng)生物制藥發(fā)展階段公元前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(chē)（胎盤(pán)）作強(qiáng)壯劑，用蟾酥治創(chuàng)傷。早期的生物藥物多數(shù)來(lái)自動(dòng)物臟器，有臟器制劑之稱(chēng)。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(kāi)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(kāi)始應(yīng)用發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸類(lèi)藥物。60年代酶類(lèi)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(lèi)日益增加。所以，人類(lèi)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從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，利用基因工程開(kāi)發(fā)生物藥物已經(jīng)成為一個(gè)重要的發(fā)展方向，已經(jīng)上市的有人胰島素（1982）、人生長(zhǎng)素（1987）、干擾素（1987）、乙肝疫苗（1987）等等。應(yīng)用酶工程技術(shù)、細(xì)胞工程技術(shù)和基因工程技術(shù)生產(chǎn)抗生素、氨基酸和植物次生代謝產(chǎn)物也已步入產(chǎn)業(yè)化階段。

3現(xiàn)代生物制藥發(fā)展階段29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α-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(lèi)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(guò)500家生物醫(yī)藥相關(guān)企業(yè)，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的銷(xiāo)售額占整個(gè)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的銷(xiāo)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(lèi)重要的品種，主要用于癌癥、人類(lèi)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(lái)源天然的生物材料：人體、動(dòng)植物、微生物和各種海洋生物。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