生物制药课程复习纲要.doc

第一章 绪 论1.生物药物四类：基因重组多肽、蛋白类治疗剂；基因药物；天然生物药物；合成与部分合成的生物药物。2.新型生物药物是指利用生物体或生物过程产生的结构新颖的药物。新药研究和开发的主要过程(1) 确定研究计划 要综合考虑医疗、市场、化学的评估，文献状况，专利的检索，结构的选择，合成的前景等因素。(2) 准备化合物 文献研究，合成或分离，结构鉴定，标准化，专利申请，对研究目标的复核等。 以上两个环节需占用l2年的时间，需准备60008000个化合物供筛选。(3) 药理筛选。(4) 化学试验 活性成分的分析。(5) 临床前期(Preclinical I) 进一步药理研究包括毒性(2种动物)及活性成分的稳定性。(6) 临床前期(Preclinical ) 进一步药理研究包括亚急性毒性(2种动物)、畸胎学研究、药物动力学、动物体内的吸收和排泄、剂型的研究与开发、包装与保存期的研究。 以上几个环节占用23年的时间，化合物分别剩下大约20个、18个和12个。(10) 注册申请上市 经政府药政部门批准后提供治疗应用。这一过程需23年。(11 ) 售后监测 根据情况进行药理试验、毒性试验、特殊试验和药物动力学试验；对副作用的报告进行收集、评价和鉴别；对药品生产进行质量控制，制剂的生产和包装。 可见，一个新药的问世要提供6000 8000个化学物质经历9 13年的时间，耗资约2.3亿美元。系统性从纵的方面看主要是若干个环节紧密的衔接和重叠，横的方向主要表现为多种学科相互之间的渗透性和协同性。3.先导化合物的发现是决定以后研究与开发的首要因素，要找到一个好的先导化合物，需要建立好的筛选模型和寻找尽可能多的化合物来源。4.先导化合物:是指具有某种生物活性的化学结构,由于其活性不强,选择性低,吸收性差,或毒性较大等缺点,不能直接药用。但作为新的结构类型和线索物质,对其进行结构变换和修饰,可得到具有优良药理作用的药物。 5.基因治疗:基因治疗是指将遗传物质导入载体或受体细胞，通过替代缺陷基因、修正错误基因，对抗异常基因，调节基因产物的表达方式以实现治疗疾病目的的一种治疗方法。第二章 生物药物概论生物药物的特性1、药理学特性（1）治疗的针对性（2）药理活性高（3）毒副作用小、营养价值高（4）生理副作用时有发生2、生产、制备中的特殊性（1）原料中的有效物质含量低（2）稳定性差（3）易腐败（4）注射用药有特殊要求3、检验上的特殊性（1）原料中的有效物质含量低（2）稳定性差（3）易腐败（4）注射用药有特殊要求3.三种分类方法：结构、来源、生理功能或用途。一、按药物的结构分类（1）氨基酸及其衍生物类药物（2）多肽和蛋白质类药物（3）酶和辅酶类药物（4）核酸及其降解物和衍生物类药物（5）糖类药物（6）脂类药物（7）细胞生长因子（8）生物制品类二.按生理功能或用途分类（1）治疗药物：肿瘤、爱滋病、心脑血管疾病（血栓），内分泌障碍等。 （2）预防药物：针对传染性强的疾病，疫苗、菌苗、类毒素。（3）诊断药物：速度快、灵敏度高、特异性强。免疫诊断、酶诊断、放射性诊断、基因诊断试剂。（4）其它：生化试剂、保健品、化妆品、食品、医用材料。1、人体组织来源药物的特点(1)安全性好 不易产生副反应；(2)效价高、疗效可靠 质量好；(3)稳定性好 冻干制剂10以下可保存2年以上。(4)来源有限。体 液血液是体液的重要组成部分血液成分制品包括红细胞、白细胞、血小板和血浆。血浆中除去水外，主要成分为蛋白，即白蛋白和球蛋白。植物来源药物的特点：1.药用植物的使用已有上千年的历史。2. 药用植物中具有药物功能的物质种类繁多，结构复杂生物转化是指微生物对有机化合物某一特定部位（基团）的作用，使它转变成结构上相类似的另一种化合物。本质:转化的产物不是由营养物质经微生物细胞的一系列代谢过程后产生的，而是利用微生物细胞的酶系对底物某一特定部位进行化学反应形成的。生物转化的特点: 专一性强：底物及产物空间结构专一；产量高：一个酶促反应可代替几个化学反应，收率高；反应条件温和：常温常压，可改善工人劳动条件，避免减少使用强酸、强碱或有毒物质；可进行化学法难以进行的反应。第三章 基因工程制药 目的基因的获得（1）原核生物，其基因总量不大，可以选用合适的限制性核酸内切酶切下目的基因（2）真核生物不能直接分离。因为：真核细胞中基因总量较大；真核基因一般都有内含子。真核生物目的基因的获取：一、逆转录(cDNA library)法二、反转录-聚合酶链(RT-PCR) 反应法三、化学合成法逆转录法：先分离纯化目的基因的mRNA，再反转录成互补DNA(cDNA)，然后进行互补DNA的克隆表达。 该序列不含内含子。化学合成法要求：已知目的基因的核苷酸序列或其产物的氨基酸序列化学合成目的基因的限制： 1、不能合成太长的基因，50-60个碱基对；2、遗传密码的简并为选择密码子带来很大困难；3、费用较高。基因表达是指结构基因在生物体中的转录、翻译以及所有加工过程。目前使用最广泛的宿主仍然是大肠杆菌和酿酒酵母。目的基因在大肠杆菌中表达的影响因素外源基因的拷贝数适当基因工程菌在传代过程中经常出现质粒不稳定的现象，有分裂不稳定和结构不稳定。分裂不稳定是指工程菌分裂时出现一定比例不含质粒子代菌的现象；质粒结构不稳定是指外源基因从质粒上丢失或碱基重排、缺失所致工程菌性能的改变。药物质量控制包括以下要求：产品的鉴别、纯度、活性、安全性、稳定性、一致性。产品的鉴别肽图分析：用酶法和化学方法降解目的蛋白，对生成的肽段进行分离分析，检测蛋白质一级结构中细微变化的最有效方法。第四章 抗体制药1、抗原（antigen，Ag）概念 能在机体中引起特异性免疫应答反应的物质特征1：具有免疫原性 抗原进入机体内，能促使机体产生循环抗体或改变免疫细胞的反应性特征2：具有抗原特异性 能选择性地与某种抗体结合并发生作用2、抗原表位（antigen epitope）天然抗原一般是大分子，含多个表位，是多价抗原3、抗体（antibody，Ab）概念 是机体经抗原刺激，由免疫细胞产生的一组免疫球蛋白4、VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（HVR）或互补决定区（CDR），共同组成Ig的抗原结合部位5、多克隆抗体 概念 然抗原分子中常含有多种不同抗原特异性的抗原表位，以该抗原刺激机体免疫系统，体内多个B细胞克隆被激活，产生的抗体中含有针对多种不同抗原表位的免疫球蛋白，称为多克隆抗体6、单克隆抗体及其制备 过程1）动物免疫2）杂交瘤细胞的制备3）杂交瘤细胞的筛选和鉴定4）单克隆抗体的大量制备5）单克隆抗体的纯化7、什么是体内免疫法通常指皮下、肌肉及腹腔注射免疫8、杂交瘤细胞的制备 步骤1） 骨髓瘤细胞的选择2） 免疫脾细胞悬液的制备3） 骨髓瘤细胞悬液制备4） 细胞融合9、杂交瘤细胞的筛选 方法1）选择性培养方法筛选 （HAT选择性培养基）2）筛选阳性克隆10、鉴定 方法杂交瘤细胞的鉴定1 染色体分析杂交瘤细胞的鉴定2 分泌抗体稳定性分析杂交瘤细胞的鉴定3 外源因子检查11、基因工程抗体 概念利用DNA重组技术，将编码人源抗体的基因克隆到特定的表达系统中，进行体外表达而得的的人-鼠嵌合抗体或人源化抗体优点：解决抗体的鼠源性问题 既保持了McAb的均一性、特异性好的特点，又能克服其鼠源性的不足缺点：亲和力较弱，效价偏低12、基因工程抗体的特点1）最大程度降低抗体的鼠源性，降低甚至消除人体对抗体的排斥反应2）分子较小，在组织中的透过率增大，穿透力强，更易到达病灶的核心部位3）可以根据治疗的需要，制备多种用途的新型抗体4）可以采用原核细胞、真核细胞或动植物等多种表达系统大量生产，显著降低成本13、基因工程抗体的种类：1）人鼠嵌合抗体 2）CDR移植抗体3）小分子抗体4）Fab抗体5）FV抗体 6）单链抗体7）单域抗体8）分子识别单位9）多功能抗体14、人鼠嵌合抗体鼠源性V区 + 人源性C区优点 将鼠源性McAb的C区用人Ig分子的C区替换，则McAb对人的免疫原性大大减小CDR移植抗体 用鼠源的CDR替换人Ig中的CDR优点 抗体中鼠源部分比例很小，基本消除免疫原性抗体诊断试剂 根据抗原抗体之间的反应现象（如凝集、沉淀），利用已知抗体鉴定抗原，作出病原诊断1）血清学鉴定2）免疫标记3）导向诊断4）单抗用于CD鉴定15、抗体治疗药物：利用外源抗体与特定靶标的特异性作用将药物送达病灶部位1）同位素标记的抗体药物2）抗癌药物偶联的抗体药物3）毒素偶联的抗体药物16、血清学鉴定 指用已知抗体来鉴定未知的抗原型，主要用于疾病的病原菌的诊断和血型鉴定，常用凝集反应第五章 动物细胞制药1、动物细胞作为宿主细胞生产药物的优点和缺点优点：多半可分泌到细胞外，提取纯化方便，蛋白质经糖基化修饰后与天然产物更一致，适合于临床应用。缺点：培养条件要求高、成本高、产量低。2、生产用动物细胞的要求和获得a)要求最初要求生产用动物细胞必须是原代细胞，以后放宽至二倍体细胞即可，后来发现异倍体也可使用，b)获得 原代细胞、已建立的二倍体细胞系及可无限传代的转化细胞系等。1)原代细胞；2)二倍体细胞；3)转化细胞系；4)融合细胞系；5)重组工程细胞系；3、灌流培养的优点1)细胞可处于稳定良好的环境中，营养条件好、有害代谢废物浓度低；2)可极大地提高细胞密度；3)产品在罐内停留时间短，可及时分离出产品并在低温下保存,有利于产品质量的提高；4)培养基的比消耗率低，产品质量高，成本降低。第六章 植物细胞工程制药次级代谢产物：定义：指生物体生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物体无明显生理功能，或并非是生物体生长和繁殖所必需的物质，如抗生素、毒素、激素、色素等。特征：1)有明显的分类学区域界限； 2)其合成需在一定的条件下才能发生； 3)缺乏明确的生理功能； 4)是生命的多余成分。生理活性物质，对细胞内生化反应和生理活动起调节作用的物质的总称。后含物：是储藏物质或废弃物质，分布于液泡内。最常用的固化剂：琼脂；两步培养法v 第一步使用适合细胞生长的培养基，即生长培养基，营养丰富；v 第二步使用适于次级代谢产物合成的培养基，即生产培养基。v 特点：第一步实现细胞的高生产率，v 第二步所用培养基具有较低含量的硝酸盐和磷酸盐，并含有较低的糖分或少量的碳源，有利于产物的形成。诱导子:在植物细胞培养中加入诱导子可以提高次级代谢产物的产量，并可促进产物分泌到培养基中。诱导子有两种分类，一种是根据在细胞内或细胞外形成而将其分为内源性诱导子和外源性诱导子；另一种是根据其来源分为生物诱导子和非生物诱导子生物诱导子是指植物体在防御过程中为对抗微生物感染而产生的物质，包括分生孢子、降解细胞壁的酶类、细胞壁碎片、有机体产生的代谢物。第七章 酶工程制药酶是由生物体活细胞产生的具有特殊催化功能的一类蛋白质，也被称为生物催化剂。酶作为生物催化剂的，除具有一般催化剂的特性：加快反应速度、降低反应活化能、不改变反应平衡点、反应前后无数量和性质变化等。还具有独有的特点：n 催化效率高n 专一性强n 反应条件温和n 催化活性易受调节和控制酶工程简介：从应用的目的出发研究酶、应用酶的特异催化功能，并通过工程化将相应原料转化成有用物质的技术。酶法制药是指：利用酶的催化作用而制造出具有药用功效的物质的技术过程。利用微生物来生产酶制品是一个更好的选择。 酶的生产菌：对菌种的要求n 产酶量高，酶的性能符合使用要求，最好是胞外酶；n 不是致病菌、在系统发育上与病源体无关，不产生毒素；n 稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体；n 生产成本低,能利用廉价原料，发酵周期短，易于培养。固定化酶的制备：定义：限制或固定于特定空间位置的酶，即经物理化学方法处理，使酶变成不易随水流失、运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。固定化酶的特点（1）可以反复使用，而且在多数情况下，酶的稳定性提高；（2）不溶于水，易于与产物分离；（3）反应条件易于控制，可连续化生产；（4）酶的利用效率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量减少；（5）稳定性好