绪论生物技术制药

生物技术制药 第一章绪论 绪论 目录 第一节生物技术的发展史一 生物技术二 生物技术的发展简史第二节生物技术药物一 生物技术药物的分类二 生物技术药物的特性第三节生物技术制药一 生物技术制药的特征二 生物技术在制药中的应用三 我国生物技术制药现状和发展前景思考题主要参考文献 一 概述 生物技术制药概念采用现代生物技术 借助某些微生物 植物 动物生产医药品 叫作生物技术制药 生物技术 基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程 生化工程 蛋白质工程 抗体工程等 现代生物技术的基础学科和分支 分子生物学医药生物技术微生物学生物技术疫苗生物化学现代生物技术生物技术诊断遗传学农业生物技术细胞生物学家畜生物技术化学工程海洋生物技术 二 生物技术发展简史 传统生物技术阶段公元前6000年古代巴比伦人酿造啤酒公元前4000年埃及人发酵面包我国殷朝制酱 酿酒周朝制醋特点 自然发酵 全凭经验 近代生物技术阶段1860年荷兰微生物学家安东列文虎克发明显微镜 发现了微生物 1865年法国科学家巴斯德证明了发酵原理 1928年英国Fleming发现青霉素 1940年英国弗洛里 钱恩分离纯化出青霉素 近半个世纪生物技术发展的10大里程碑 1953年Watson与Crick发现了DNA的双螺旋结构1956年Kornberg发现了DNA聚合酶1966年破译了氨基酸三联密码子1970年发现了核酸限制性内切酶1975年研制出了第一个单克隆抗体 1982年FDA批准了第一个基因工程药物 重组人胰岛素 1978年大肠杆菌表达出人胰岛素51aa 30aa 21aa 1983年Mullis发明了聚合酶链式反应 PCR 技术1990年人类基因组 HumanGenomeProject 计划启动1997年克隆羊多利诞生2003年人类基因组测序完成 近半个世纪生物技术发展的10大里程碑 现代生物技术包括 重组DNA技术 细胞和原生质体融合技术 酶和细胞的固定化技术 植物脱毒和快速繁殖技术 动物和植物细胞的大量培养技术 动物胚胎工程技术 现代微生物发酵技术 现代生物反应工程和分离工程技术 蛋白质工程技术 海洋生物技术 Mendel 奥地利原天主教神父 不能忘记的人 在1865年他根据豌豆七对不同性状的杂交实验 发现生殖细胞成熟中同对因子分离 异对因子自由组合两条遗传规律 即遗传学分离规律和自由组合规律 为遗传学提供了数学基础 创立了孟德尔学派 孟德尔碗豆杂交实验 不能忘记的人 THMorgan 1866 1945 美国遗传学家 从1910年到30年代他在果蝇遗传实验中进一步证实了孟德尔分离定律和自由组合定律 他的两大重要发现 一是发现基因在染色体上 二是发现遗传的基因连锁和互换定律 建立了摩尔根基因学说 他的格言 实验方法的本质在于每一种见解和假说都必须通过实验的检验 然后才被承认其科学地位 摩尔根 果蝇的伴性实验 不能忘记的人 JDWatsonFHCCrick 1953年4月25日 英国 自然 杂志发表了沃森和克立克的文章 核酸的分子结构 DNA的一个结构模型 标志着DNA双螺旋结构的建立 从此 遗传学和生物学的历史从细胞阶段进入了分子阶段 不能忘记的人 FSangerWGilbert 桑格 英国化学家 最早测定胰岛素的氨基酸顺序获得1958年诺贝尔化奖 22年后 他因测定了一种噬菌体的一级结构获1980年的诺贝尔化学奖 吉尔伯特在DNA测序领域 因其卓越的工作获得1980年诺贝尔化学奖 不能忘记的人 PaulBerg 伯格 美国生物化学家 通过把两个不同来源的DNA连结在一起并发挥其应有的生物学功能 证明了完全可以在体外对基因进行操作 他作为 重组DNA技术之父 于1980年获诺贝尔化奖 不能忘记的人 KaryBMullis 1985年穆利斯发明了高效复制DNA片段的聚合酶链式反应 PCR 技术 利用该技术可从极其微量的样品中大量生产DNA分子 使基因工程获得了革命性发展 不能忘记的人 张为申教授完成了青霉素发酵原料代用品的研究 用淀粉代替价格昂贵 来源困难的乳糖 用棉子饼代替玉米浆 为理论研究和解决我国青霉素生产的难题作出了重要贡献 1954年被评为北京市劳动模范 受到毛泽东主席的接见 1955年 1957年和1959年赴波兰 苏联 捷克参加国际抗生素学术会议及全苏联抗生素学术会议 其学术报告受到好评 此后又完成了土霉素和红霉素的研制 并对链霉素的试制及质量研究作出了成绩 张为申教授专长 微生物生化 抗生素发酵及化学提纯 学术知识渊博 在抗生素研究及教学方面作了大量的工作 并对中国抗生素研究队伍的建立和抗生素事业的发展付出了毕生的精力 1953年5月 中国第一批工业化国产青霉素诞生 揭开了中国生产抗生素的历史 截至2001年年底 我国的青霉素年产量已占世界青霉素年总产量的60 居世界首位 汤飞凡先生 马誉澄先生为我国青霉素的研制成功 实现工业化生产以及培养抗生素制造专业技术人才作出了不可磨灭的贡献 编著 抗菌素 朱既明先生1943年汤飞凡到印度考察 带回12株国外药厂的青霉菌菌种 将这项工作委托给朱既明 朱既明又从昆明当地分离收集了30余株菌种 进行了比较 发现产量最高而稳定的是当地分离的22号菌种 每毫升产量达30单位左右 当时他能看到的主要资料只有Florey等1939年在Lancet上发表的原始报道 童村 1906 1994 医学家 微生物学家我国抗生素事业的先驱者 1934年获协和医学院医学博士学位 1942年获美国约翰 霍普金斯大学公共卫生学博士学位 随后留校任教 1946年回国 从事青霉素实验研究 上海医药工业研究院名誉院长 是从美国获准得到了青霉素产生菌株 是我国1940年代末和1950年代初研究试制青霉素的出发菌种 1951年4月实验成功第一支国产青霉素针剂 1953年5月1日 自行设计 建造的中国第一座生产抗生素的专业工厂 上海第三制药厂投入生产 童村担任副厂长兼总工程师 樊庆笙 1911 1996 中国首批青霉素的研制者和命名者 中国农业微生物学的开创者之一 1940年 赴美国威斯康辛大学研究生院攻读农业微生物学 1943年获哲学博士学位 著名农业教育家 南京农业大学校长 1981年 在共生固氮菌的生理生化研究 紫云英 花生 大豆根瘤菌的应用研究和紫云英北移等方面作出了重要贡献 1944年1月20日 美国医药助华会会长VanSlyke女士帮助他随身携带3支青霉素菌种回国 1944年年底 他与朱既明和汤飞凡一起将从美国带回的青霉素生产菌种 B21 进行青霉素生产 提取和临床试验 第一批5万单位 瓶的盘尼西林面世 当时他们还公开发表了论文 战乱中的中国成为世界上率先制造出盘尼西林的七个国家之一 英 美 法 荷兰 丹麦 瑞典和中国 这一令人瞩目的成就得到了世界的公认 三 医药生物技术新进展 医药生物技术产业化 商品化 是高新技术产业 高投入 高风险 高利润 长周期 四高一长 的特点例如 筛选了近10万个微生物菌株样品 找到抗肿瘤抗生素30余种 研究开发了6种 2000年全世界销售额1490亿美元 1 基础研究不断深入新基因的克隆和基因表达调控的研究全面展开 以DNA RNA和蛋白质为轴心的分子生物学理论和技术两大体系已基本完成 人类基因组计划已完成 1986年美国科学家达尔贝科提出的人类基因组计划 1990年启动该计划 23对染色体30亿对碱基 3 5万个基因进行测序 美国承担54 英33 日7 法2 8 德2 2 中国1 1999年中国加入人类基因组计划 投资3亿元 负责测定3号染色体3000万对碱基 2000年4月完成 NIH1993年经费预算项目199319921991变化 各研究所8481 78101 47434 85癌肿2010 41951 51711 63心 肺 血液1245 41191 51126 05变态反应和传染病1010 8960 9907 05一般医学862 1815 1757 96糖尿病 消化 肾病699 8662 7616 06神经紊乱及中风615 2581 9542 36儿童卫生及人类发展545 2519 7479 05衰老407 3383 6323 86人类基因组110 4104 987 45资源研究中心330 2314 6335 85 2 新产品不断出现20世纪80年代以来仅美 日开发的生物新药200多种 如 干扰素 白细胞介素 粒细胞集落刺激因子 红细胞生成素 纤溶酶原激活剂 胰岛素 生长激素 乙肝疫苗等 3 新试剂新技术不断出现 细胞移植用于 骨髓移植治疗白血病 免疫缺陷 再障性贫血等 基因治疗有 致死性遗传疾病 癌症 爱滋病 心脏病等 生物试剂开发单克隆抗体用于诊断和治疗 荧光抗体法 DNA探针 PCR等检测技术的建立 4 新型生物反应器和新型生物技术出现 新型生物反应器有 1 气升式生物反应器2 流化床式生物反应器3 固定床式生物反应器4 袋式或膜式生物反应器5 中空纤维生物反应器 第二节生物技术药物 一 生物技术药物分类1 重组DNA技术制造的多肽 蛋白类药物2 基因药物 包括基因治疗药 基因疫苗 反义药物 核酶3 来自动 植物 微生物的天然药物4 合成与半合成的生物药物按照医学用途分类 1 治疗药物2 诊断药物3 预防药物 二 生物技术药物的特性 1 分子结构复杂2 具有种属特异性3 治疗针对性强 疗效高4 稳定性差5 基因稳定性6 免疫原性7 体内t1 2短8 受体效应9 多效性和网络性效应10 检验的特殊性 第三节生物技术制药 一 生物技术制药的特征1 高技术 高知识人才 高技术手段2 高投入 1 3亿美元 药3 长周期 8 10年 药4 高风险 成功率5 10 5 高收益 回报率10倍 二 生物技术在制药中的应用 1 基因工程制药 2 细胞工程制药 3 酶工程制药4 发酵工程制药 基因工程制药 1 利用克隆的基因表达生产肽类和蛋白质2 基因工程疫苗3 基因工程抗体 第三代抗体 4 基因诊断与基因治疗5 利用基因工程技术建立新药筛选模型6 利用基因工程技术改良菌种 产生新的微生物药物7 利用基因工程技术改进药物生产工艺8 利用转基因动植物生产蛋白类药物 细胞工程制药 1 单克隆抗体技术 用于肿瘤的诊断和治疗2 动物细胞培养 生产细胞产品 病毒抗原 疫苗3 植物细胞培养 次生代谢产物 酶转化底物 四 我国的医药生物技术 已上市的基因工程药物和疫苗1995年白细胞介素 21996年 1b 干扰素 2a 干扰素 2b 干扰素1997年粒细胞集落因子红细胞生成素 EPO 1992年乙型肝炎疫苗截止到1998年底 我国已批准上市的基因工程药物和疫苗产品共计15种 美国56种 它们是 重组人干扰素 Ib 重组BFGF 外用 重组人表皮因子 外用 重组人干扰素 2 重组人干扰素 2b 重组人干扰素 重组人白细胞介素2 重组人GCSF 重组人红细胞生成素 重组链激素 重组人胰岛素 重组人生长激素 重组乙肝疫苗 痢疾菌苗 2001