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生物制药的过程发布: 2006-8-05 10:06 | 作者: 王岩 | 来源: Biooo社区门户生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程，其中最为主要的是基因工程方法。就是通过对进行切割、插入、拼接和重组，并进行表达从而获得生物医药制品。生物药品是以微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织为起始材料，采用生物学工艺或分离纯化技术制备并以生物学技术和分析技术控制中间产物和成品质量制成的生物活化制剂，包括菌苗、疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免役制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品（DNA重组产品、体外诊断试剂）等。目前，生物制药产品主要包括三大类：基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。 生产基因工程产品G-CSF的过程为例说明生物制药的大概过程。 首先研究人员从中国人的健康血液中分离出白细胞（人的白细胞中含有根据染色体DNA上的信息转录出的信使RNA），破碎后提纯出全部信使RNA。这些信使中包含了白细胞内表达的所有蛋白质的合成信息。 根据这些信使，利用碱基互补配对的原则来合成G-CSF DNA，再利用先进的基因扩增技术（PCR），在短短的30分钟内可以将G-CSF基因扩增一千万倍。 经过一系列方法鉴定扩增的基因准确无误后，将指导合成G-CSF的基因连接到设计好的质粒载体。在这个载体上以预先安装了控制该基因启动的控件和在大肠杆菌中复制的信息，以及选择性的标记。用一种限制性内切酶切开载体上连接外源DNA的位点，将扩增好的DNA两端用同样的酶切除多余部分，只留下G-CSF的534个碱基对，然后用前面提到的DNA连接酶将载体和G-CSF基因连接起来，这就形成了DNA分子。 将重组后DNA分子引入到大肠杆菌细胞内，然后选择合适的培养条件使细菌繁殖。根据选择性标记，从菌落中筛选出G-CSF基因的重组菌。但这个菌种用于生产还需经过多次严格的筛选和鉴定。一方面需要从菌种中抽提出质粒，用限制性内切酶切开质粒，对G-CSF基因进行碱基顺序测定等鉴定工作。另一方面需要利用诱导物（相当于启动控制键的钥匙）开启质粒载体上的控制件，使菌种质粒中带有的G-CSF基因表达出相应的G-CSF蛋白。只有那些产生G-CSF蛋白比例高，氨基酸顺序正确，而且传代多次后仍很稳定的菌种才可用于生产。 尽管基因工程产业生产的规模，让去过传统发酵工厂的人们感到惊讶，但就生产流程而言，从发酵到分离、纯化目标产物，两者并无太多的差异。 大肠杆菌在由计算机控制的15立升发酵罐中，大量繁殖。在不断优化的营养条件下，大肠杆菌在8小时内生长的密度可达到1013个/L以上。在大肠杆菌快速繁殖的后半期，加入诱导物，启动G-CSF基因表达，使大肠杆菌在几个小时内大量地生产G-CSF蛋白。累积的蛋白在细胞内聚合在一起形成了包涵体。科学家们推测产生包涵体的原因可能是由于蛋白合成太快，来不及形成正常的立体结构。 待诱导后的细菌生长进入稳定阶段后，结束发酵，进入分离，纯化阶段。分离，纯化的目的是从大肠杆菌中抽提出G-CSF蛋白，去除杂质，同时使包涵体恢复正常的立体结构，从而具有生物学活性。这是一个极其复杂、精细的过程。首先，采用高速离心机把大肠杆菌和培养液分离开，然后设法使菌体细胞完全破碎，使细胞内G-CSF包涵体释放出来，再次用高速离心机使包涵体和同时释放出来的胞内物质初步分离。这个过程还是相当粗略的，因为收集到的包涵体内还有大量杂质如细胞的碎片和细胞的内部结构物。这时需要进一步寻找G-CSF包涵体和杂质在性质上的差异去分离。从溶解度、分子的大小到蛋白质的各种生物学性质都成为研究对象。当G-CSF包涵体的纯度达到80%以上时，可以考虑将其完全溶解，然后精细控制各个条件，使G-CSF蛋白恢复正常的立体结构。这个关键的步骤称为复性。这是一个非常奇妙的过程，我们是在让煮熟的鸡蛋恢复到原来的样子，这个比方在科学上讲是不恰当的， 但可以形象地形容这个变化过程。 复性后的G-CSF蛋白具有了生物学活性，但是其纯度还是达不到制药的要求，需要进一步提纯。以后的操作是极其费心的，一方面要创造合适的条件使蛋白保持其生物学活性，另一方面要将杂质去除。选择合适的分离条件十分重要，否则将使G-CSF蛋白轻易地失去活性。整个过程需要多次尝试，然后再对选择的条件作精微调控。这就是