生物技术的应用PPT课件.ppt

1 生物技术的应用 2 生物技术就好像炼金术一样 化腐朽为神奇 具有点石成金的妙用 3 HUNGKUANG 4 生物技术的应用范围有下列几项 1 利用生物技术发酵生产化学物质 2 生物技术于植物之应用 3 生物技术于医学上之应用 4 生物技术于环境保护的应用 5 生物技术于食品相关产业的应用 6 生物芯片 7 基因治疗 5 生物技术的应用范围有下列几项 1 利用生物技术发酵生产化学物质 微生物发酵法生产1 3 丙二醇 1 3 丙二醇是重要的化工和医药中间体原料 1 3 丙二醇 PDO 的生产方法有化学法和微生物发酵法两种 微生物发酵法与化学法相比条件温和 操作简便 副产物少 无环境污染 已成为各国研究的焦点 在生物方法生产PDO领域 DuPont公司的进展最为显着 该公司在2000年开始了利用转基因工程菌 由葡萄糖生产PDO的试验 6 生物技术于植物的应用 1 植物方面之应用改进作物育种技术 防治植物疾病 改进营养价值 提升生物质量 生物反应器 生物技术在农业上的应用粮食与农产品的增产 以及抗病品种的育成 在开发中国家如非洲和大陆等地区是相当重要的 其中以抗病基因的转殖成效最为快速与显着 7 生物技术于植物的应用 植物生物技术可区分为植物组织培养技术及基因转殖技术 植物组织培养技术 主要是基于每一个植物细胞都有潜力进行复制 分化 发育成一株完整植株的特色 8 生物技术于植物的应用 此项技术应用范围广泛 大致可分为 用来生产无病种苗 采用悬浮方式大量培养细胞 做为抗病育种的筛选材料 利用细胞融合方式 从事杂交育种工作 以节省传统育种过程所需耗费的土地 人力与时间 用来保存种原 增进生物的多样性 避免原生种因生态环境的人为破坏而灭绝 商业化的大量繁殖 生产苗种 台湾大宗外销的蝴蝶兰 其瓶苗生产即是利用此一技术 以及用来生产抗癌药物如紫杉醇等医药品及工业原料 9 HUNGKUANG 10 HUNGKUANG 11 生物技术于植物的应用 基因转殖技术 是基因重组技术与植物组织培养技术二种技术的结合 此一技术可以将来自微生物 动物或植物的外源基因导入植物体中 藉以改变植物的各项特质 或利用植物做为生产工厂 此一技术的发展 打破了种间杂交不亲和性的传统育种藩离 12 生物技术于植物的应用 以下列举一些基因转殖植物的应用 改变植物的栽培与生产方式 提高生产力 由于杂草与作物竞争养分与空间 导致作物生长速率降低 于是开发抗杀草剂的基因转殖植物成为努力的方向 此型植物也是目前栽植面积最多的基因转殖作物 美国种植的大豆大约70 是具抗杀草剂的基因转殖大豆 13 HUNGKUANG 生物技术于植物的应用 改变观赏植物的外表性状 如改变花卉作物的花色 目前在市面上所看到的蓝色玫瑰花 淡紫色康乃馨等都是基因转殖的产品 这些花色利用传统杂交育种方法是无法达成的 14 HUNGKUANG 生物技术于植物的应用 增进食物的营养及风味 第三世界国家的儿童 每年因为维他命A缺乏 导致各种疾病而死亡的人数高达百万人 瑞士科学家利用基因转殖技术开发出的黄金米 富含胡萝卜素 可以做为维他命A的丰富来源 有助于解决此一营养缺乏问题 15 生物技术于植物的应用 2 未来的趋势基因体定序及建立图谱 生化代谢 生长发育 与环境的互动 16 生物技术于医学上之应用 一 生物医药品 biopharmaceuticals 所谓生物医药品乃指利用基因工程 细胞工程 融合瘤等生物技术所开发之药品 其市场成长率远超过传统之化学医药品 是属于高度成长期之市场产品 其生产过程没有一般化学医药品制造所带来之污染及环保问题 研究开发之成功率及投资报酬率都优于传统化学药品 17 生物技术于医学上之应用 1 生物医药品之现况与发展趋势 新生物技术由1970年代后期开始发展 至今已经有10余种生物医药品获准上市 可见其开发速度与成功率之优越 18 生物技术于医学上之应用 一 蛋白质激素 proteinhormone 蛋白质激素特指由某种腺体或组织分泌入血液中 送到其他器官部位发生作用者 蛋白质激素可用于治疗内分泌异常病变 目前已有许多新型激素正积极开发中 都可能促使激素市场成长 市场规模最为可观的是人类胰岛素 但是成长率最高者 却是人类生长激素 这也显示基因工程技术之发展 使得过去生产困难 且产品有缺陷之生长激素市场因而迅速扩展 19 简介几种重要之蛋白质酵素如下 人类胰岛素 humaninsulin EliLilly公司在1982年推出了历史上第一种基因工程产品 人类胰岛素 其第一年销售额仅约 千万美元 因为社会大众对基因工程之不信任感 使该产品成长低迷 但因为该基因工程生产之胰岛素比由动物抽取之产品所引发之过敏反应较弱 加上民众对基因工程渐趋理解 使得市场成长率直线上升 特别是日本及欧洲之成长率远超过预期 到了1988年 全球销售额已达2亿4千万美元 人类生长激素过去皆由人体脑下垂体抽取 产量不足而且副作用强 Genetech公司之基因工程产品protropin 于1985年上市后迅速成长 到1988年 销售额已达1亿9千万美元 因为价格比人体抽取之产品更低 产量也高 所以过去男性成长到160公分 女性到150公分就必须停止使用 现在则可以持续使用到165公分及152公分 更扩大了市产规模 而且生长激素对火伤 骨折 关节炎 溃疡等都有明显疗效 因此 其市场可能在不久将来更加速扩展 20 简介几种重要之蛋白质酵素如下 人类生长激素 humangrowthhormone 21 简介几种重要之蛋白质酵素如下 生长因子 growthfactor 生长因子是指一些能促进或抑制细胞或组织增殖之蛋白质激素 上皮细胞生长因子 epidermalgrowthfactor EGF 可用为抗溃疡剂 创伤治疗药等 骨生长因子 bonegrowthfactor 促进骨骼生长 可治疗骨关节炎 骨骼疏松症等疾病 神经生长因子 nervegrowthfactor 促进神经细胞分化生长 可能对老年痴呆症 老化现象有效 22 生物技术于医学上之应用 二 淋巴细胞活素 lymphokines 淋巴细胞活素类似激素之各种蛋白质 基本功能是促进或抑制人体免疫系统 23 数种重要之淋巴细胞活素简介如下 干扰素 interferon 干扰素分为a b及g三型 干扰素已获准用于治疗多种恶性肿瘤 治疗后天免疫不全症 HIV 及B型 C型肝炎 感冒 泡疹 herpes 等病毒感染性疾病 如果其药效在临床上更加证实 则其市场将不可限量 干扰素药效和 型接近 干扰素之抗癌力比 及 高10倍以上 但其近期市场反而用在免疫系统之调节上 最近之报告指出对风湿性关节炎也有效 24 数种重要之淋巴细胞活素简介如下 肿瘤坏死因子 tumornecrosisfactor TNF TNF是继g 干扰素后 最受注目之抗癌生物药品 其抗癌力强且广 物种特异性低 兔子之TNF对人体也有效 能直接攻击癌细胞 但其副作用也强 如果能够成功的开发副作用低之诱导体 其市场将会迅速扩张 目前正进行治疗各种恶性肿瘤之临床试验 和 干扰素并用之治疗实验也颇受注目 25 生物技术于医学上之应用 三 凝血因子及抗凝血蛋白质 clottingfactorandanticlottingprotein 凝血因子主要纯化自血液 用于治疗许多血友症 hemophilias 及手术中失血问题 近年来 由于血液原料常受到AIDS等病毒污染 使其市场大为萎缩 因此 由供给源 纯度 安全性来看 凝血因子都是新生物技术开发之最好目标 26 生物技术于医学上之应用 四 医疗用单株抗体 单株抗体在检验上已经开拓出可观之市场 在医疗上也逐渐开发出实际用途 Johnson Johnson公司生产之OrthoCloneOKT 3 用于治疗肾移植排斥症状 有超过50家公司积极研究以单株抗体治疗恶性肿瘤 另一方面 利用单株抗体和毒素或制癌剂结合使用之导弹疗法 在治疗包括白血病 肺癌 乳癌等各种恶性肿瘤尚 都已证明极为有效 27 生物技术于医学上之应用 五 疫苗 vaccine 疫苗能够给社会节省因疾病传染 而必须付出之庞大社会成本 在医疗产业中占有极重要之地位 一种疫苗产品如果证明有效 通常会在政府政策性推动下 迅速创造可观之市场 相反的 疫苗产品只要在安定性 有效性上稍有缺失 就必须负担沉重之社会责任 28 生物技术于医学上之应用 五 疫苗 vaccine 第一代疫苗使用弱毒化 attenuated 或失活化 inactivated 之病毒或细菌 所以引致副作用之可能性极高 例如 在美国层出不穷之诉讼纠纷 使得疫苗生产厂家锐减 但是 基因工程技术之导入带来转机 大幅改变了疫苗之安全性 29 生物技术于医学上之应用 五 疫苗 vaccine 第二代疫苗就是利用基因工程选殖出病毒之表面抗原 利用发酵法大量生产 以纯化之表面抗原作为疫苗 引发人体免疫防卫系统 更进步之第三代疫苗则事先确认表面抗原决定基因 约10 30个胺基酸 以化学合成后结合于无害之高分子上做为疫苗 30 生物技术于医学上之应用 五 疫苗 vaccine 目前利用弱毒化活病毒做为疫苗之产品有水痘 chickenpox 巨大细胞病毒 rytomegalovirus 登革热 dengue 大肠菌 E coli 型肝炎 hepatitsA 单纯泡疹 型及 型 herpessimplex1and2 型及 型感冒 influenzaAandB 狂犬病 vaties 轮型病毒 rotavirus 沙门杆菌 Salmonella 黄热病 yellowfever 等 31 生物技术于医学上之应用 五 疫苗 vaccine 利用表面抗原做为疫苗之产品有淋病 gonorrhea 型肝炎 型肝炎 单纯泡疹 型及 型 疟疾 malaria 流行性脊髓灰质炎 Polio 狂犬病 链球菌 群 StreptococcusgroupA 及结核病 tuberculosis 等 开发中之次单元疫苗技术 则可应用于 型 型肝炎 泡疹 疟疾 脊髓灰质炎 副流行性感冒等疫苗之开发 抗抗体变区疫苗技术则可应用于恶性肿瘤 型糖尿病 TypeIdiabetes 脑炎 Encephalitis 型肝炎 莱什曼病 Leishmaniasis 红斑性狼疮 Lupuserythmatosis 重症肌无力 Myastheniagravis 狂犬病 破伤风 tetanus 等 32 生物技术于医学上之应用 二 医疗检验试剂 diagnosticreagents 检验试剂是医疗治疗中 针对病患之生理或病理现象 进行科学之定量或定性侦测之制剂 医师根据检验之结果来诊断病人病情 据以对病人提供进一步之正确治疗 随着医学进步 医疗质量不断提升 对检验试剂之市场需求也越来越扩大 在不断之开发努力下 许多新的检验技术 检验试剂以及检验器材相继问世 以其满足市场需求 近年来生物技术之许多革命性新技术 诸如 单株抗体 DNA探针等 以直接应用于医疗检验上 刺激了医疗检验市场之成长 33 生物技术于医学上之应用 二 医疗检验试剂 diagnosticreagents 分类 1 无机化学品包括各种缓冲剂 染剂 指示剂等 2 合成有机化学品包括以人工合成制造之有机化学物质 如组织细胞及微生物只有机染剂 酵素之基质试剂 免疫检验试剂之指示标志物 缓冲液 培养基中之微生素 胺基酸等 3 培养基指微生物检验所需之培养基成份 4 生物试剂之产品种类 样式最多 占所有检验试剂产品之80 主要包括免疫检验试剂 immunodiagnosticreagents 酵素制剂 enzymaticreagents 和核酸探针制剂 nucleicacidgeneprobereagents 三种 34 生物技术于医学上之应用 二 医疗检验试剂 diagnosticreagents 生物试剂在所有之检验试剂中最重要 因其有高度之专一性 可从试验之样品中迅速 灵敏的估量出所欲检验之关键因子 其产品占所有检验试剂市场之80 而由于酵素 单株抗体 抗原和核酸等产品之数量和种类之扩增及不断之研究开发应用 使得生物试剂项目有较高之市场成长率 35 生物技术于医学上之应用 三 生医材料 biomaterials biomedicalmaterials 所谓生医材料是以制造医疗 检验用之器具 或以人工脏器所用之材料之总称 包括手术器具 人工骨骼 人工关节等所用之生医金属材料 biomaterials 生物陶瓷 bioceramics 制造医疗用丢弃式制品 或人工心脏 人工血管 人工皮肤所应用之生医高分子材料 biomedicalpolymer 等 36 生物技术于环境保护的应用 1 改善生物复育技术2 评估生物整治3 监测生物复育 37 1 原料增产及质量改进2 改善加工过程及节省资源3 质量管理及检验4 食品成分 废弃物的加工 生物技术于食品相关产业的应用 38 HUNGKUANG 生物芯片 生物芯片是一种微型装置 利用微电子技术将大型的仪器微小化 在微小化的装置上放置多种特定的生物材料 这些生物材料可以与其他物质发生特异性的生化反应 反应后的讯息可被实时定量 此种结合微电子 微流体与生物技术的微型装置称为生物芯片 Biochip 39 遗传性疾病 血液 肝肺 其他非遗传性疾病 感染性 心血管 癌症 基因治疗 40 HUNGKUANG 41 HUNGKUANG 以基因工程 细胞工程为主体的现代生物技术 在近十年间有空前的发展 其中大部分被广泛应用于医疗领域 透过生物技术的方法 可以获得各种高质量 低成本的药物 用于诊断和治疗各种诸如肿瘤 艾滋病等传统药物无能为力的疑难疾病 生技药品所蕴含的巨大经济效益和广阔的发展空间 吸引了全球许多药厂投入相当多的财力和人力进行研究与开发 42 我国目前尚无生技药品生产制造 产品百分之百依赖进口供应 但随着现代生物技术的兴起 生物工程药物近年来取得突飞猛进的发展 已成为现代药物中最具开发价值和市场潜力的一个领域 43 我国发展生技药品在发展机会方面 生技药品之全球需求量日增 是