药学中的生物技术和方法生物制药ppt课件.ppt

I Biotechnologyforpharmaceuticalmanufacturing 1 WhatisBiotechnology Theuseofcells suchastissuesormicroorganisms orbiologicalsubstances suchasenzymes toperformspecificindustrialormanufacturingprocesses Applicationsincludetheproductionofcertaindrugs synthetichormones andbulkfoodstuffsaswellasthebioconversionoforganicwaste 2 生物技术药物 I 生物技术药物是指利用基因工程和细胞工程技术生产的源自生物体内的天然物质 用于临床诊断 治疗或疾病预防 相对于传统合成药物 生物技术药物有着突出的疗效和社会效益 特别应用于严重威胁人类健康的重大疾病的治疗 如遗传性疾病 癌症 糖尿病等 3 生物技术药物 II 传统生物技术制药 MedicalBiologicalProducts 用生物发酵方法产生药物 如抗生素 维生素 氨基酸 药酒等直接从动物及动物毒素制作的免疫制剂 如疫苗等中药加工工艺加工成的药材 俗称 生药 和中成药等 生化制药 BiologicalDrugs 从生物 多指动物 的组织或分泌物 中提取有效药用成份 如氨基酸 肽类 核酸类 酶类等现代生物制药 Biopharmaceuticals 以基因工程技术为基础的的生物制备技术 主要包括 基因重组多肽 蛋白质类基因药物 如基因疫苗和反义药物等干细胞制剂 4 魏于全院士 生物治疗和生物技术药物研发进展 RMB 9000 5 6 2015NatureBiotechnology 十大最赚钱的生物技术药物 7 8 2015生物技术药物行业趋势 小公司的研发投入大并成功率高 生物技术新药全球同步临床试验 表观遗传学和大数据医学 五年内潜在市场价值超过7 8亿美元 临床组学和个性化医疗 十年内成为日常医务活动 基因治疗技术的复兴 巨大成功潜力 CRISPR Cas9基因编辑技术 肿瘤免疫治疗 单抗和基因工程细胞治疗 纳米靶向治疗方法 合成生物学 生物仿制药 9 我国生物技术药物 现代生物制药 是高新技术产业 知识经济 的支柱产业之一2010年 国务院就发布 关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定 要求大力发展用于重大疾病防治的生物技术药 新型疫苗和诊断试剂等生物产业2012年生物制药实现工业总产值1852 7亿元 同比增长20 5 10 现状 深陷囧境 中国生物药市场总额仅占全球的2 在国内整体医药市场的比重近五年来一直停留在 5 生物仿制药多 自主和尖端产品少原创 6类9支21个规格 仅占5 5 全部13类25支382个规格仅在低端 制备工艺相对简单的疫苗 细胞因子等领域占据一席之地 而在单克隆抗体类药物等高端产品甚少 由于各种原因 中国在生物制药方面的投入很多都 打了水漂 2014年 基因工程与生物技术新闻 GEN 中国以1600亿美元的研发支出位列亚洲第一 11 中国生物医药业创新不够是最大弱点 基础薄弱 各自为战科研机构与企业之间的联系不够缺乏研发人才和熟练技术人员研发投入急功近利欧美国家经验 需要长期 集中的投入 实验室设备齐全 人员相对固定 研发方向相对集中 坚持不懈 才可能有创新突破 成果转化不足政策制约让企业和研发机构不愿在新药上冒险 导致一哄而上做生物仿制药 12 桑国卫院士 目前我国医药创新面临的五大关键问题 在科学监管方面 临床准入时间长 过程管理薄弱 新药注册绑定生产许可 源头创新能力和转化能力不强 研究平台与先进生产力联盟作用有待发挥 私有资本不愿投入 早期研究支持不足 招标采购周期长 流程不一 创新药无法及时进入医保或招标采购目录 知识产权保护机制不完善 2015 7 苏州 专业信息引领中国药企创新与国际化 第二届汤森路透中国制药行业大会 13 桑国卫院士 2015 2030生物技术领域展望 十二个前沿重大技术 科技部 十三五 新药专项生物药重点发展领域 新型抗体 Antibody DrugConjugates 新型疫苗 免疫治疗 基因治疗 非编码基因及精细基因组干细胞与器官再生脑科学与神经科学细胞衰老与调控蛋白影像技术合成生物学细胞治疗与基因治疗抗体工程与新型抗体生物大数据复方中药代谢组学与中药现代化表观遗传学以及转化医学与健康 14 Key 1ofBiotechnology biotransformation Theuseofenzymes employedeitherasisolatedenzymes crudeproteinextractsorwholecells forthetransformationofnon naturalorganiccompoundsThetrendofapplyingnaturalcatalyststotransformnon naturalorganiccompoundswasenhancedbytherecommendationoftheFDA guidelines 1992 withrespecttotheuseofchiralbioactiveagentsinenantiopureform 15 生物技术药物的过程 原料和前体 生物反应器 分离纯化 产品保存 基因工程菌株 生物酶 原始菌株 动植物组织 基因工程细胞株 16 17 PreparationofL homocysteine homocysteine Adenosine SAHhydrolase Adenosyl L homocysteineAdenosineS homocysteine L homocysteine Inosine SAHhydrolaseAdenosinedeaminase Adenosyl L homocysteine HPLC Inosine L homocysteine HPLC 18 Enzymeforbiotransformation Therearemanyenzymeswhichareverystrictlyboundtotheirnaturalsubstrate s Theyplayanimportantroleinmetabolismandtheyaregenerallynotapplicableforbiotransformations Ontheotherhand animpressivenumberofbiocatalystshavebeenshowntopossessawidesubstratetolerancebykeepingtheirexquisitecatalyticpropertieswithrespecttochemoregionand mostimportant enantio selectivity 19 Key 2 GeneTech RecombinantDNAtechnologyIn1973 thefirstgenetransferintoEscherichiacoli Byusingmolecularbiologicalmethods specificgeneistransferredinmicrobes animalandplantcellsinorderto ImprovementofyieldandproductivityProductionofnovelcompoundsExtensionofsubstraterangeDevelopmentofnovelbiosyntheticroutesthatmayreplacechemicalsynthesisroutesImprovementofcellularproperties 20 Metabolicengineering Theimprovementofcellularactivitiesbymanipulating EnzymaticactivityTransportpropertiesRegulatoryfunctions 21 SyntheticBiology 合成生物学是生物学领域的工程 将以生物学为基础或者由生物学激发的复杂系统综合化 展示出自然界中不存在的功能 能够以理性化和系统化的方式进行 生物系统 的设计 合成生物学家们已经将这项技术用在生物燃料 疫苗和抗体 植物 工业酶和生物基化学品等领域的开发 Implications Improvingtheunderstandingofexistingbiologicalsystemsthroughreverseengineering Couldresultinthethirdindustrialrevolutionoverthenext50years 22 Cont Syntheticbiologyinarationalway ReducebiologicalsystemstotheircomponentpartsBuildnovelsystemsorrebuildexistingonesCreatingnewfunctionsfromnewcombinationsofcomponentpartsSyntheticbiologycanprovidenewprocessesforproducingchemicalsanddrugsTheuseofayeastcellsystemtransformedwithanewenzymepathwaytoproduceArtemisininprecursor 23 警告 科学家要有文化和伦理 克服医生的 上帝情结 抑制化学家生产 新物质 的冲动 我们手握巨大能力 24 营造学社 的建筑科学观 本社命名之初 本拟为 中国建筑学社 顾以 建筑 本身 虽为吾人所欲研究者最为重要之一端 然若专限于建筑本身 则其于全部文化之关系 仍不能彰显 夫所以为研求营造学者 岂徒为材木之轮奂 足以炫耀耳目而已哉 吾民族之文化进展 其一部分寄之于建筑 朱启玲 梁思成和林徽因 25 旗帜鲜明的反对转基因农业 黄金大米饭配绿菜花 咖喱牛肉牛腩饭 抗癌食品 鲑鱼籽蒸米饭 养颜护肤 胡萝卜素含量 26 温岭杀医惨案和 空鼻症 27 Key 3 IndustrialBioreactors Inlaboratory Smallreactors spinnerorshakeflasksIndustrialbioreactorsLargesizeExacerbatedturbulenceintensityandlocalshearforcesCausesstresstothemicro organismsandcells HigherheterogeneityofthecultivationmediumNormallyuseimmobilizedbiocatalysts 28 Methodsofcellimmobilization Matrix support cell gel immobilizedgel cross linkingreagent 29 Methodsofenzymeimmobilization microbox microbox enzyme 30 Methodsofenzymeimmobilization covalentlinking Matrix bead enzyme 31 32 33 手性氨基酸的酶合成举例 34 35 36 微波杀青和植物药材的前处理 利用微波快速加热的特性 使原料在短时间 3 5分钟 内升温灭活细胞内的酶系统 并在细胞表面产生微孔 节能和自动化程度高 微波杀青的茶叶色泽青翠 形状完好 茶香清新 37 Key 4 Lyophilization冷冻干燥技术 Moreorlessconsideredalaboratorycuriosityuntiltheendofthe1930sSirErnstBorisChain NobelLaureate appliedfreeze dryingforthefirsttimeforthepreservationofpenicillinAroutinetechnologyforthepreparationof VaccinesBloodplasmaandplasmafractionsOtherthermo labileproducts 38 Lyophilizersetup Samplechamber Samp