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第二章生物药物概论 第一节生物药物的来源 特性 分类与制备第二节人体来源的药物第三节动物来源的药物第四节植物来源的药物第五节海洋生物药物 第一节生物药物的来源 特性 分类与制备 一 生物药物的来源二 生物药物的特性三 生物药物的分类四 生物药物的制备 一 生物药物的来源 1 生物药物的定义 生物药物是指运用生物学 医学 生物化学等的研究成果 从生物体 生物组织 细胞 体液等 综合利用物理学 化学 生物化学 生物技术和药学等学科额原理和方法制造的一类用于预防 治疗和诊断的制品 2 生物药物的原料来源 天然生物材料 人体 动物 植物 微生物和各种海洋生物等人工生物原料 免疫法制得的动物原料 用基因工程技术制得的微生物或其他细胞原料等 二 生物药物的特性 1 药理学特性 1 治疗的针对性强 治疗的生理 生化机制合理 疗效可靠细胞色素C 治疗缺氧性疾病 效果显著 2 药理活性高ATP直接供能 效果确切 显著 3 毒副作用小 营养价值高生物药物主要有蛋白质 核酸 糖类 脂类等 4 生理副作用常有发生免疫反应 过敏反应 2 在生产 制备中的特殊性 1 原料中的有效物质含量低 杂质种类多且含量高 因此提取 纯化工艺复杂 2 稳定性差 容易被生物因素和理化因素破坏 3 易腐败 对低温 无菌操作要求严格 4 注射用药有特殊要求 3 检验上的特殊性 理化检验指标 生物活性检验指标 三 生物药物的分类 生物药物的分类方法有以下三种 1 按药物的化学本质和化学特性分类 2 按原料的来源分类 3 按生理功能和临床用途分类 1 按药物的化学本质和化学特性分类 1 氨基酸及其衍生物类药物 2 多肽和蛋白质类药物 3 酶与辅酶类药物 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 细胞生长因子类 8 生物制品类 生物药物的有效成分多数是比较清楚的 该分类方法有利于比较一类药物的结构与功能的关系 分离制备方法的特点和检测方法的统一等 因此一般教科书均按此来分类 2 按原料来源分类 1 人体组织来源的生物药物 2 动物组织来源的生物药物 3 植物组织来源的生物药物 4 微生物来源的生物药物 5 海洋生物来源的药物 按原料来源分类 有利于对不同原料进行综合利用 开发研究 对于生物技术制药来说 不同原料来源的生物药物对生物技术的要求有所不同 本书讲述生物技术制药 因此按照原料来源分类 3 按生理功能和用途分类 生物药物广泛用作医疗用品 在医学 预防医学 保健医学等领域都发挥着重要作用 1 治疗药物肿瘤 艾滋病 心脑血管疾病 免疫性疾病 内分泌障碍等 2 预防药物传染性疾病 天花 麻疹 百日咳等常见的预防药物 菌苗 疫苗 类毒素等 3 诊断药物免疫诊断试剂 单克隆抗体诊断试剂 酶诊断试剂 放射性诊断药物和基因诊断药物等 4 其他生物医药用品生化试剂 保健品 化妆品 食品 医用材料等 四 生物药物的制备 1 生物药物原料的选择 预处理与保存方法 1 原料选择a 有效成分含量高 原料新鲜 最重要 b 原料来源丰富 易得 原料产地较近 c 原料中杂质含量少 d 原料成本低等 2 原料得预处理与保存预处理 动物 植物 微生物原料保存方法 a 冷冻法 40 速冻b 有机溶剂脱水法 丙酮c 防腐剂保鲜 乙醇 苯酚等 2 生物药物的提取 1 生物组织与细胞的破碎常用的破碎方法 a 磨切法 机械破碎方法b 压力法 加压与减压两种c 反复冻融法 设备简单 活性保持好 但用时较长d 超声波振荡破碎法 局部发热 对活性有损失e 自溶法或酶解法 使用较少 2 提取生物组织与细胞破碎后要立即进行提取 提取时 首先要根据活性物质的性质 选择提取试剂 其次是考虑提取溶剂的用量及提取次数 提取时间 三是注意提取的温度 pH 变性剂等因素 常用的提取试剂有 水 缓冲溶液 盐溶液 乙醇 其他有机溶剂 如氯仿 丙酮等 3 蛋白质类药物的分离纯化方法 1 沉淀法原理 使蛋白质胶体颗粒的表面水化膜或表面电荷破坏 从而沉淀蛋白质常用方法 盐析法 有机溶剂沉淀法 等电点沉淀法 与靶物质结合沉淀法 如抗体 抗原 等 2 按分子大小分离的方法超滤法和透析法 即膜分离方法 凝胶层析法 超速离心法等 其中膜分离法可用于生物大分子物质的浓缩 分级和脱盐 3 按分子所带电荷进行分离的方法原理 氨基酸 多肽 蛋白质 酶均为两性电解质 具有等电点 在离开等电点的pH时便会带正或负电荷 因此可以利用电学性质进行分离 主要方法 离子交换柱层析法 电泳法 等电聚焦法等 4 亲和层析法大部分生物活性物质都有其作用的靶物质 如酶与底物 或抑制剂 抗原与抗体 激素与受体等 它们之间有特异的亲和作用 利用该性质设计的特异层析分离技术称为亲和层析 亲和层析分离专一性强 操作简便 是当前应用很广泛的分离方法 另外 最近出现的新方法还有疏水层析等 4 核酸类药物的分离纯化方法 提取法 先提取核酸和蛋白质复合物 再解离核酸与蛋白质 然后分离RNA与DNA 发酵法 生产单核苷酸 5 糖类药物的分离纯化方法 由于各种糖类药物的性质和原料来源不同 没有统一规范的提取和纯化工艺 这里只介绍多糖和粘多糖的一般分离纯化方法 1 提取方法 非降解法和降解法非降解法 适用于从含一种粘多糖的动物组织中提取粘多糖 溶剂为水或盐溶液 降解法 适用于从组织中提取结合比较牢固的粘多糖 碱降解和酶降解 2 分离方法 沉淀法和离子交换层析法乙醇沉淀法 4 5倍体积的乙醇可以使任何结缔组织中的粘多糖完全沉淀 离子交换层析法 粘多糖的聚阴离子能够很好地被阴离子交换剂吸附和分离 如DowexI X2离子交换树脂 DEAE 离子交换纤维素等 洗脱可用NaCl溶液进行梯度洗脱 6 脂类药物的分离纯化方法 1 提取方法脂类自然状态下是以结合形式存在的 非极性脂是与其他脂质分子或蛋白质分子的疏水区相结合的 提取脂质药物就是要选择适当的溶剂来破坏这种结合键 将脂质溶解出来 常用的溶剂有组合溶剂 醇是其中的主要成分 此外还有氯仿 甲醇 水等 2 纯化方法沉淀法 由于不同脂质在丙酮中的溶解度不同 故常用它进行沉淀 吸附层析法 常用的吸附剂有硅胶 氧化铝等 它是通过极性和离子力等把各种化合物结合到固体吸附剂上 洗脱一般是采用极性逐渐增大的洗脱液来进行 非极性的先流出 极性的后流出 离子交换层析法 脂质分子的存在有非解离 两性离子和酸式解离三种状态 根据它们在一定pH条件下的解离情况 选择适当的离子交换剂可将它们提纯 7 氨基酸类药物的分离纯化方法 1 氨基酸的生产方法a 蛋白质水解法酸水解 水解迅速 完全 产物全部是L 型氨基酸 缺点是色氨酸全部被破坏 丝氨酸等部分被破坏 碱水解 易产生消旋作用 较少应用 酶水解 水解不够完全 b 发酵法选育特异产生某种氨基酸的菌株 经过发酵后 从培养液中提取纯氨基酸 c 化学合成法得到DL 型氨基酸 尚需要对异构体拆分 d 酶促合成法技术工艺简单 转化率高 副产物少 易提纯 2 氨基酸的分离方法a 沉淀法依据不同氨基酸在水中或其他溶剂中的溶解度差异进行沉淀分离 用特殊试剂沉淀某种氨基酸 b 吸附法利用吸附剂根据氨基酸吸附力的差异进行氨基酸分离的方法 c 离子交换法氨基酸是两性电解质 在一定pH条件下 不同氨基酸带电性质及解离状态是不相同的 因此在离子交换剂上被吸附的强度不同 常用的离子交换剂为强酸型阳离子交换树脂 洗脱主要用pH梯度洗脱 第二节人体来源的药物 一 人体来源药物的特点与研究意义二 人体来源药物的种类与用途三 人体来源药物的制备实例四 人体来源药物的研究前景 一 人体来源药物的特点与研究意义 1 人体来源的生物药物的特点 1 安全性好 2 效价高 疗效可靠 3 稳定性好 2 研究意义 1 资源的有限性 由于受到法律的严格保护或伦理的制约 人体来源的药物原料是有限的 现能用于生产的原料主要有血液 胎盘 尿液等少数几个原料品种 2 研究的重要意义 对医学和药学具有重大意义 二 人体来源药物的种类与用途 1 人血液成分制品 血液制剂是在输血疗法的基础上发展起来的 输血的真正开始应该是从维也纳大学病理解剖学会的青年助理KarlLandsteiner 1868 1943 发现血型开始的 使用柠檬酸盐进行抗凝血研究的成功及血液低温保存的成功 为血库或血站的诞生创造了基本条件 人血成分制品可分为全血制品 血液成分制品 血浆成分制品和体液细胞内成分制品等 血液成分制品包括红细胞 白细胞 血小板和血浆 这些成分制品系指单用物理方法自全血中分离制备的成分 主要分离方法为离心 过滤等 1 红细胞制剂 a 压积红细胞 是心脏病 慢性肾病和肝病患者补充血红蛋白的首选品种 对于骨髓功能衰竭性贫血 术前及术后需要补充血红蛋白者及其他原因造成的低血红蛋白者都十分有效 b 少含白细胞的压积红细胞 生产率较高 这种制剂对于需要经常输血的慢性病人特别适用 c 冰冻贮藏红细胞 一般在 80 196 下低温长期保存 优点是稀有血型的红细胞可以贮备多年 重融后回收良好 缺点是贮藏维持费昂贵 该品种特别适于给肾脏移植患者输用 2 白细胞浓缩液 输注白细胞疗法 一般在肿瘤病人经细胞药物治疗后 处于骨髓细胞抑制期间遭受感染且各种抗菌素治疗无效情况下采用 疗效显著 白细胞 粒细胞 成分需用单采粒细胞技术 即将所有其他血液成分全部回输给供体 自供血者血循环中采集 用过滤法或离心法得到的细胞存活率较低 改进的连续离心法可将粒细胞得率提高一倍 白细胞是生产干扰素 IFN 的重要原料 干扰素 IFN 系指由干扰素诱生剂诱导有关生物细胞所产生的一类高活性 多功能的诱生蛋白质 可用于提高人体的免疫功能 人白细胞干扰素已可以完全纯化 用于制备干扰素的白细胞在使用时现制备 一般是将抗凝后的全血离心 然后取出白细胞层 灰黄色 白细胞有几个组织相容的HLA位点 humanleucocytelocusA 人白细胞A位点 由于HLA抗原致敏 以及存在凝集抗体和细胞毒抗体 使输入体内后存活率很差 因此应输注HLA组织抗原相容的白细胞 但不易获得供体 此外离体白细胞保存问题尚未解决 3 血小板制剂 血小板的分离和使用在国外已经比较普遍 我国尚未推广使用 血小板制剂的适应症为白血病 淋巴瘤及其他肿瘤因治疗而导致的骨髓抑制症状 许多再生障碍性贫血病人往往需要长时间输注 此外 对血小板缺乏性出血有纠正作用 但对免疫性或原发性血小板缺乏性紫癜则无效 输入剂量可根据病人体重计算 设每份血小板浓缩液含有总数为8 1010的血小板 则每10kg体重输注1份 人体输注血小板往往会很快产生抗体 使输入的血小板遭到破坏 还会引起短期的粒细胞减少 采用单人的血小板 最好应用HLA相容的单人血小板输注 可延迟 减少这种破坏作用 4 新鲜冰冻血浆 FFP 新鲜冰冻血浆能有效地保存血浆中各种生物活性成分的功能 FFP产品规定自采血到血浆冰冻的时间不超过8h 在 30 以下保存 FFP可在许多临床疾病中应用 包括先天性或获得性凝血因子缺乏症 免疫球蛋白缺乏症等 2 血浆的综合利用 表2 1血浆情况表 1 转输蛋白类 这是一类能在血液循环中对机体的营养物质 代谢产物 激素 药物等进行转输的血浆蛋白 2 免疫球蛋白 这类蛋白构成了机体防御感染的体液免疫系统 它和细胞免疫系统一起 对机体抵抗外来病原物的侵袭 发挥极其重要的作用 3 凝血系统蛋白 血浆中的凝血系统蛋白 在维持机体的正常凝血机制 保护血管渗漏方面起着重要作用 这类蛋白包括与凝血有关的蛋白质 酶或因子等 如纤维蛋白原 凝血酶原等 因子IV与凝血有关 但它是钙而不是蛋白质 第二类是与溶纤有关的酶 如纤溶酶原 被尿激酶活化后成为具有酶活性的纤溶酶 具有溶栓作用 蛋白C PC 是新近发现的抗凝系统中的一种主要蛋白 它可被凝血酶激活 活化后的蛋白C能作用于活化的因子V和VIII 起到抗凝作用 该类蛋白大部分为微量或超微量 4 补体系统蛋白 补体系统是机体主要防御体系之一 在许多生物学反应中 如吞噬 调理 趋化和细胞溶解等 均起重要作用 另一方面补体在自身免疫性疾病及循环免疫复合物性疾病中 起着损伤机体的作用 参与补体传统活化途径的有9种成分 C1 C9 B D和P因子为参与旁路活化途径的补体成分 C36 INA和 IH为补体旁路活化过程中的调节因子 5 蛋白酶抑制物类 3 人体液细胞中的活性物质 4 人类来源的其他原料的利用 1 人胎盘的利用 人胎盘制品主要有人胎盘丙种球蛋白 人胎盘白蛋白 人胎盘RNA酶抑制剂等 它们的研究亦有重要进展 人胎盘能分泌多种激素 如绒膜促性激素 HCG 绒膜促乳激素 HCS 等 故可从胎盘中提取得到 2 人尿的综合利用 人尿是来源丰富的宝贵生物资源 由人尿制取的药物与人体成分是同源的 不存在异种蛋白抗原性的问题 从健康男性尿液种可以制备尿激酶 激肽释放酶 尿抑胃素 蛋白酶抑制剂 睡眠因子 集落刺激因子 CSF 和表皮生长因子 EGF 等 从妊娠妇女与绝经期妇女的尿液中 可制备绒膜促性激素 HCG 等 5 细胞因子 1 特点与生理作用 细胞因子是在体内或体外对效应细胞的生长 增殖和分化起调控作用的一类物质 这类物质的化学本质主要是蛋白质和多肽 其他结构物质也有存在 许多生长因子在靶细胞上有特异性受体 这类因子包括细胞生长因子和细胞生长抑制因子 在临床上 细胞因子可促进受损组织的恢复 但对正常组织无作用 细胞生长抑制因子对于抗癌新药的研究具有重要意义 对人的细胞调节因子进行研究 将为用生物技术生产人细胞因子打下坚实的基础 2 主要种类 已发现的细胞因子在100种以上 大部分是从动物原料种制得 其调节作用很多 6 人体激素 激素是调节机体正常发育与活动的重要物质 是一类动物体内腺体细胞和非腺体组织细胞所分泌的化学信息分子 脊椎动物已经发现近百种激素 由于激素的结构是多样的 目前主要是以分泌部位或生理功能来命名的 激素主要有蛋白质激素 多肽激素 氨基酸衍生物激素和脂类激素 激素分子很少是大分子蛋白质 因此很少有免疫反应 激素在体内的含量也极低 因此研究人体激素的目的 不是在于用人体材料进行生产 而是用于指导用其他原料进行生产和如何正确使用激素药物进行治疗 现在激素的生产是以动物原料提取为主 近年来 用半合成法和基因工程法来生产激素发展很快 用这些方法生产人胰岛素已取得成功 三 人体来源药物的制备实例 1 人血浆白蛋白制剂的制备 1 结构和性质 白蛋白 albumin 又称清蛋白 约占血浆总蛋白的65 同种白蛋白制品无抗原性 其主要功能除前述功能外 还是维持血浆胶体渗透压的主要物质 白蛋白为单链分子 由584个氨基酸残基组成 N端为天门冬氨基酸 C端为亮氨酸 Mr为66 103 在离子强度为0 15时 pI为4 7 易溶于水 在60 硫酸铵饱和度以上沉淀 对酸较稳定 受热变性 从人体中分离的白蛋白有两种 一种是从健康人血浆中分离制得的人血清白蛋白 另一种是从健康产妇胎盘中分离制得的胎盘白蛋白 2 工艺路线及要点 人血浆 络合物 解离液 浓缩液 热处理液 白蛋白溶液 白蛋白 图2 1白蛋白生产工艺路线 2 尿激酶 urokinase 的制备 1 结构与性质 尿激酶有多种分子形式 主要为31 3 103和54 7 103两种 Mr为54 7 103的天然尿激酶是由Mr为33 1 103和18 6 103的两条肽链通过二硫键连接而成的 该酶是丝氨酸蛋白酶 丝氨酸 组氨酸是活性中心必需的氨基酸 该酶对底物专一性很强 血纤维蛋白溶酶原是它唯一的天然蛋白质底物 它作用于Arg Val键上 使纤溶酶原转为纤溶酶 尿激酶的pI为8 9 溶液状态是不稳定的 广泛用于治疗各种新血栓形成或血栓梗塞疾病 2 工艺路线及要点 图2 2尿激酶生产工艺路线 3 绒膜促性激素 HCG 的制备 1 HCG的性质 HCG是一种糖蛋白 由 两个亚基组成 Mr为47 59 103 其活性部位由氨基酸以共价键与寡糖链相结合构成 寡糖链占HCGMr的31 糖链由甘露糖 岩藻糖 半乳糖 乙酰氨基半乳糖和乙酰氨基葡萄糖组成 糖链末端有一带负电的唾液酸 易溶于水 pI为3 2 3 3 HCG由胎盘滋养层合体细胞所分泌 妇女妊娠45 70天 尿中HCG含量可达30000 50000IU 24h HCG主要用于治疗女性不育症 对神经性皮炎亦有效 临床用于由男性垂体功能分泌不足所致的性功能过低症和隐睾症 以及由黄体功能不全引起的子宫出血和习惯性流产 疗效显著 2 工艺路线及要点 图2 3HCG生产工艺路线 4 白细胞介素 2 IL 2 的制备 1 性质 IL 2是由活化的淋巴细胞所产生的 含133个氨基酸残基的糖蛋白 Mr为15 103 有一个链内二硫桥 58位 105位 等电点为pH6 5 检测方法用IL 2依赖型细胞株增殖反应 2 工艺路线及要点 图2 4IL 2生产工艺路线 四 人体来源药物的研究前景 1 可进一步开发新产品 1 血液的利用 按Cohn的低温乙醇工艺 除冷沉淀外 可把血浆蛋白分离为I V5个成分 目前仅利用了其中的I 纤维蛋白原 II 免疫球蛋白 和V 白蛋白 3个组分 而含有大量血浆蛋白成分的III和IV 目前基本未加以利用 2 对其他原料的利用 胎盘 尿液等 2 用现代生物技术生产人类活性物质 基因工程 蛋白质工程 细胞工程 酶工程 发酵工程等技术在生物药物研制方面发挥了重要作用 第三节动物来源的药物 一 动物来源药物的特点二 动物来源药物的种类与用途三 动物来源药物的制备实例四 动物来源药物的研究前景 一 动物来源药物的特点 1 原料来源丰富 动物原料主要有牛 猪 羊等的器官 组织 腺体 血液 毛角等 其次是各种小动物 这类资源的来源丰富且健康 新鲜 这类原料品种繁多 可以制备出人体所需要的各种活性物质 是生产生物药物的主要资源 2 要重视安全性 动物与人体的种族差异较大 因此活性物质的结构也有一定的差异 特别是蛋白质类药物在化学结构和空间结构上都会有不同程度的差别 蛋白质是抗原 不同来源的蛋白质注射于人体内要产生抗原反应 严重者会有生命危险 因此 对此类药物的安全性研究要特别引起重视 同时也要重视药效问题 二 动物来源药物的种类与用途 1 动物多肽与蛋白质类药物 1 动物多肽药物的重要性与种类 20世纪50年代 主要集中于脑垂体所分泌的多肽激素的研究 60年代 开始了对神经肽的研究 70年代 脑啡肽等的研究进入高潮 此后 生物技术的迅速发展开始了多肽药物的新领域 细胞因子 主要的活性多肽药物有以下几种 多肽激素垂体多肽激素 促肾上腺皮质激素 ACTH 促黑激素 MSH 脂肪水解激素 LPH 催产素 OT 加压素 AVP 下丘脑激素 促甲状腺激素释放激素 TRH 生长素抑制激素 GRIF 促性腺激素释放激素 LHRH 甲状腺激素 甲状旁腺素 PTH 降钙素 CT 胰岛激素 胰高血糖素 胰解痉多肽 胃肠道激素 胃泌素 胆囊收缩素 促胰酶素 CCK PZ 肠泌素 肠血管活性肽 VIP 抑胃肽 GIP 缓激肽 P物质 胸腺激素 胸腺素 胸腺肽 胸腺血清因子 多肽类细胞因子 单列一类 含有多肽成分的其他生化药物 此类药物品种繁多且不断更新 如脑氨肽 蛇毒 胎盘提取物 脾水解物 肝水解物 心脏激素 转移因子 抗癌肽等 此类药物大部分是多种物质的混合物 2 动物蛋白质类药物 蛋白质激素 垂体蛋白质激素有生长素 GH 催乳激素 PRL 促甲状腺素 TSH 促黄体生成激素 LH 促卵泡激素 FSH 促性腺激素有人绒毛膜促性腺激素 HCG 绝经尿促性腺激素 HMG 血清性促性腺激素 SGH 其他蛋白质激素有胰岛素 胰抗脂肝素 松弛素 尿抑胃素 血浆蛋白质蛋白质类细胞因子粘蛋白 主要品种有胃膜素 硫酸糖肽 内在因子 血型物质A和B等 胶原蛋白 明胶 阿胶 氧化聚合明胶等 其他 硫酸鱼精蛋白 胰蛋白酶抑制剂等 2 动物酶与辅酶类药物 1 促消化酶类 2 消炎酶类 3 治疗新脑血管疾病的相关酶 4 抗肿瘤的酶 5 与氧化还原电子传递有关的治疗酶 6 其他药用酶 7 动物辅酶类药物 3 动物核酸类药物 1 组成与作用 2 主要种类与用途 4 动物糖类药物 动物多糖类药物以粘多糖类为主 粘多糖具有多种药理活性 包括抗凝血 降血脂 抗病毒 抗肿瘤及抗放射性等作用 1 粘多糖的种类与分布 广义的粘多糖 粘多糖 粘蛋白 糖蛋白 糖脂等 多糖类药物 以粘多糖为主 包括中性粘多糖和酸性粘多糖 粘多糖主要分布 动物骨 软骨 皮 角 血管 肠 滑膜液 脑 角膜 肺 肝 心 尿等原料 其他动物如腔肠动物 海绵动物中含量也较高 2 粘多糖制备的一般方法 原料处理 提取 包括降解法和非降解法 去除非粘多糖 脱色 脱蛋白等 纯化 用乙醇分级沉淀 季铵盐络合沉淀 离子交换柱层析分离 分子筛分离 亲和层析等 5 动物脂类药物 脂类药物是易溶于氯仿 苯 石油醚等非极性溶剂 而不溶或微溶于水的一类药物 1 脂类药物种类及分布 种类 脂肪酸及其衍生物 磷脂类 胆酸类 含固醇类 卟啉及其衍生物等 主要分布 脂肪酸及磷脂类主要分布在脑 脊髓等神经组织中 脂肪组织 肝等含量亦较丰富 胆酸类药物分布以胆汁为主 卟啉类以血液为主 2 脂类药物的制备方法 提取法 水解法 生物转化法 化学合成或半合成法 6 动物细胞因子 三 动物来源药物的制备实例 1 胰岛素的制备 1 胰岛素的性质 胰岛素的pI 5 3 5 4 由A链 B链通过两个二硫键连接 A链含21个氨基酸 B链含30个氨基酸 Mr近6000 能与锌离子结合成锌胰岛素 锌胰岛素在pH 2的水溶液中呈二聚体 胰岛素是所有蛋白质中研究得最多 也是研究得最清楚的蛋白 2 工艺路线及要点 图2 5猪胰岛素生产工艺路线 2 超氧化物岐化酶 SOD 的制备 1 超氧化物岐化酶的性质 超氧化物岐化酶 superoxidedismutase SOD 美 德 澳等国均有产品 对SOD的化学 药理 临床及其作用机制进行的一系列研究 发现SOD的存在可能与机体衰老 肿瘤发生 自身免疫疾病和辐射防护等有关 目前主要用于炎症 类风湿性关节炎 慢性多发性关节炎及放射治疗后的炎症等 SOD存在于动物 植物 微生物中 有Cu Zn SOD Mn SOD Fe SOD等 牛红细胞SOD为Cu Zn SOD Mr为32000 由两个亚基组成 每个亚基含一个Cu和一个Zn 在pH7 6 9 0时稳定 它催化超氧负离子歧化为H2O2 2 工艺路线及要点 图2 6猪血SOD生产工艺路线 3 用肝脏生产核糖核酸 RNA 用肝脏生产的动物RNA具有其他生物来源RNA所不具有的药用功能 但由于肝组织中成分很复杂 因此提纯难度较大 工艺路线及要点 图2 7肝RNA生产工艺路线 4 提取法制备腺苷三磷酸 ATP ATP的生产主要有提取法和用AMP合成法 工艺路线及要点 图2 8提取法生产ATP工艺路线 5 肝素钠的制备 肝素是一种含有硫酸脂的粘多糖 生产原料以肠粘膜 肺等为主 它的主要功能是降血脂和抗血栓形成 工艺路线及要点 图2 9肝素钠生产工艺路线 6 前列腺素E2 PGE2 的制备 PGE2药用品为淡黄色粘稠状油液 味微苦 易溶于乙醇 丙酮 氯仿及pH8 0的缓冲液中 几乎不溶于水 结晶品为白色固体 熔点64 66 工艺路线及要点 图2 10PEG2生产工艺路线 7 表皮细胞生长因子 EGF 的制备 EGF是由53个氨基酸组成的单链多肽 Mr为6 05 103 等电点pH为4 6 耐热 20 可长期保存 其生理功能是刺激表皮生长和角化 工艺路线及要点 图2 10EGF生产工艺路线 四 动物来源药物的研究前景 1 动物资源中活性成分的深入研究与扩大开发 1 哺乳动物中药用活性物质研究 2 陆生其他动物药物研究 3 水生动物药物研究2 现代生物技术在动物药物研究中的应用3 动物药物的分子改造 化学合成与新药设计 第四节植物来源的药物 一 植物来源药物的特点二 植物来源药物的种类与用途三 植物来源药物的制备实例四 植物来源药物的研究前景 一 植物来源药物的特点 根据不完全统计 全世界大约有40 的药物来源于植物 我国中草药资源极为丰富 有详细记载的近5000种 使用中草药治疗疾病的历史有上千年 中医药已形成完整的科学体系 随着现代科学理论与技术的迅速发展 对于植物药物有效成分的研究引起了特别重视 形成了 天然药物化学 研究的新领域 药用植物中具有药物功能的物质种类繁多 结构复杂 除小分子的各种天然有机化合物以外 还含有多种生物大分子活性物质 如蛋白质 多肽 酶 核酸 糖类和脂类等 二 植物来源药物的种类与用途 1 植物中的天然有机化合物 天然药物化学 是运用现代科学理论与方法研究天然药物中的化学成分及其生理功能的一门学科 内容包括各类天然药物的化学成分 结构特征 性质 提取和分离方法 结构鉴定及生理活性等的研究 主要研究内容是植物中的天然有机化合物的分离提纯 结构确定及构效关系等 它所包括的化合物主要有以下几类 1 糖和糖苷类 5 鞣质 2 苯丙素类 6 萜类 3 醌类 7 甾体 4 黄酮类 8 生物碱 2 植物蛋白质 多肽 酶类生理活性物质的种类和作用 目前应用植物作原料制备蛋白质 多肽 酶类的药物品种不多 这是由于这些生物大分子物质在结构上与人体种族差异很大 免疫反应强烈 目前多用于口服和外用 大多数中草药原料均需经过较激烈条件的加工而成 因此内含的很多大分子蛋白质 酶等已失去原有生物活性 因此对于新鲜药材中生物活性物质的研究具有更重要的意义 3 植物糖类药物 1 单糖类 植物单糖有葡萄糖 果糖 核糖 脱氧核糖和木糖等 糖酸类有维生素C等 糖醇类有木糖醇 山梨醇 肌醇 甘露醇等 2 聚糖类 低聚糖主要有蔗糖 麦芽糖 棉籽糖等 多聚糖有淀粉 纤维素 人参多糖 黄芪多糖 海藻糖等 3 糖的衍生物 如葡萄糖 6 磷酸 果糖 1 6 二磷酸 磷酸肌醇 氨基葡萄糖等 4 植物脂类药物 脂类药物是存在于生物体中的脂肪及其他能够被有机溶剂提取出来的药物 因此这类药物只是在溶解性上相似 结构却是几类不同的化合物 植物脂类药物是植物生物药物的重要部分 天然药物化学 中的醌类 黄酮类 萜类 甾类 苯丙素 鞣质等均属植物脂类药物 因此植物脂类药物的研究引起特别的重视 脂质类药物根据其化学结构和组成可分为 1 脂肪和脂肪酸类 主要有亚油酸 亚麻酸 花生四烯酸等不饱和脂肪酸 2 磷脂类 大豆磷脂 含磷脂酯胆碱 等 3 固醇类 谷固醇 豆固醇等 三 植物来源药物的制备实例 1 植物超氧化物歧化酶 SOD 的制备 植物SOD的研究近年来引起了科学家们的特别重视 一是因为SOD具有清楚体内过量的超氧自由基 O2 的功能 对于预防衰老 血管硬化等有显著效果 对疾病治疗也初步显出效果 二是植物SOD稳定性较动物SOD好 特别是类 SOD 因相对分子质量小 易透性好 引起保健品 美容品方面研究的特别重视 比较好的品种有刺梨 沙棘 茶叶等植物SOD 植物SOD研究在农业新品种培育研究中具有重要意义 SOD的同工酶谱对于差异很小的品种就能显出不同 对于鉴定新植物品种具有重要意义 图2 12茶叶SOD制备工艺路线 2 植酸钙镁与肌醇的制备 1 植酸钙镁 菲汀 是一种良好的营养药 适用于治疗神经系统各种疾病 血管张力减退 软骨病 贫血 结核病等 也是制备肌醇的原料 图2 13菲汀生产的工艺路线 2 肌醇又称肌糖 环己六醇 临床用于治疗肝硬化 血管硬化和脂肪过多症 图2 14肌醇生产的工艺路线 3 植物不饱和脂肪酸的制备 植物不饱和脂肪酸主要有棕榈油酸 油酸 亚油酸 亚麻酸 花生四烯酸等 它们含有不同量的C C双键 具有抗氧化 防止血管硬化的功能 在肌体内也用于合成其他生物活性物质 如前列腺素E1 E2等的原料 图2 15亚油酸制备的工艺路线 四 植物来源药物的研究前景 由于药用植物本身具有种类多 疗效突出等特点 在自然界中分布比较有限 因此利用生物技术研究与开发植物药物 倍受各国重视 我国在20世纪70年代就已经重视这方面的研究 七五 计划期间将人参 三七 紫草细胞培养列为国家攻关项目 八五 计划期间又将紫草细胞大量培养生产紫草宁 红豆杉细胞大量培养生产紫杉醇列为攻关项目 1 植物细胞培养研究工作2 植物组织培养3 天然药用植物中有效成分的分离 纯化 结构 功能测定 第五节海洋生物药物 一 海洋生物药物的研究进展二 海洋生物及海洋生物药物的种类与用途三 海洋生物药物的制备实例四 海洋生物药物的研究前景五 生物技术在海洋药物研究与发展中的重要作用 一 海洋生物药物的研究进展 海洋生物来源的药物 又称海洋药物 国外自20世纪60年代开始