基因工程药物发展进程.docx

基因工程药物发展进程-现代生物工程应用技术导论结课论文田飞龙，09勘查班，092010302362010/12/12Key words：Gene engineering；medicine；research；trends 摘要：由于医药生物技术拥有巨大的市场和高利润的回报，所以目前基因工程药物在一些国家迅速发展，其研究动态也体现在各国的基因工程药物产业的发展上，本文在深入分析我国基因工程药物产业现状的基础上，根据当前生物技术的发展情况，阐述了我国基因工程药物发展的历史特点及其发展趋势。关键词：基因工程；药物；研究；动态。正文：1 基因工程药物基因工程药物是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来，经过一系列基因操作，最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去，这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞，在受体细胞不断繁殖过程中，大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质，即基因疫苗或药物。 在医学和兽医学中应用正逐步推广。以乙型病毒性肝炎（以下简称乙肝）疫苗为例，像其他蛋白质一样，乙肝表面抗原（HBSAg）的产生也受DNA调控。利用基因剪切技术，用一种基因剪刀将调控HBSAg的那段DNA剪裁下来，装到一个表达载体中，所谓表达载体，是因为它可以把这段DNA的功能发挥出来；再把这种表达载体转移到受体细胞内，如大肠杆菌或酵母菌等；最后再通过这些大肠杆菌或酵母菌的快速繁殖，生产出大量我们所需要的HBSAg（乙肝疫苗）。目前有很多基因工程对人类的贡献典例。长期以来，医学工作者在防治乙肝方面做了大量工作，但曾一度陷于困境。乙肝病毒（HBV）主要由两部分组成，内部为DNA，外部有一层外壳蛋白质，称为HBSAg。把一定量的HBSAg注射入人体，就使机体产生对HBV抗衡的抗体。机体依靠这种抗体，可以清除入侵机体内的HBV。过去，乙肝疫苗的来源，主要是从HBV携带者的血液中分离出来的HBSAg，这种血液是不安全的，可能混有其他病原体其他型的肝炎病毒，特别是艾滋病病毒（HIV）的污染。此外，血液来源也是极有限的，使乙肝疫苗的供应犹如杯水车薪，远不能满足全国的需要。基因工程疫苗解决了这一难题。 与上述的血源乙肝疫苗相比，基因工程生产的乙肝疫苗，取材方便，利用的是资源丰富的大肠杆菌或酵母菌，它们有极强的繁殖能力，并借助于高科技手段，可以大规模生产出质量好、纯度高、免疫原性好、价格便宜的药物。在小孩出生后，按计划实施新生儿到六个月龄内先后注射三次乙肝疫苗的免疫程序，就可获得终身免疫，免受乙型肝炎之害。正是基于1996年我国已有能力生产大量的基因工程乙肝疫苗，我国才有信心遏制这一威胁人类健康最严重、流行最广泛的病种。这是基因工程药物对人类的贡献典例之一。基因工程药物另一个重要应用就是干扰素的生产。当人或动物受到某种病毒感染时，体内会产生一种物质，它会阻止或干扰人体再次受到病毒感染，故人们把此种物质称为干扰素（Interfero,简称IFN），是1957年英国科学家多萨克斯（Lossaacs）和林德曼（Lindenmann）在研究流感病毒干扰现象时发现的。干扰素具有广谱抗病毒的效能，是一种治疗乙肝的有效药物，国际上批准治疗丙型病毒性肝炎的药物只有它。但是，通常情况下人体内干扰素基因处于睡眠状态，因而血中一般测不到干扰素。只有在发生病毒感染或受到干扰素诱导物的诱导时，人体内的干扰素基因才会苏醒，开始产生干扰素，但其数量微乎其微。即使经过诱导，从人血中提取1mg干扰素，需要人血8000ml，其成本高得惊人。据计算：要获取1磅（453g）纯干扰素，其成本高达200亿美元。使大多数病人没有使用干扰素的能力。1980年后，干扰素与乙肝疫苗一样，采用基因工程进行生产，其基本原理及操作流程与乙肝疫苗十分类似。现在要获取1磅（453g）纯干扰素，其成本不到1亿美元。基因工程生产出来的大量干扰素，是基因工程药物对人类的又一重大贡献。随着基因工程技术的进展，基因工程药物正在不断增加，创造了可以长期获取更大利润的商机。2基因工程药物的发展历程自1972年DNA重组技术诞生以来，作为现代生物技术核心的基因工程技术得到飞速的发展。1982年美国Lilly公司首先将重组胰岛素投放市场，标志着世界第一个基因工程药物的诞生。美国是现代医药生物技术的发源地，也是率先应用基因工程药物的国家，其基因工程技术研究开发以及产业化居于世界领先地位。美国已拥有世界上一半的生物技术公司和一半的生物技术专利。1996年美国就已有1300多家专门从事生物技术产品研究开发和生产的公司（其中70%是从事医药产品的开发公司），其销售额达1.01x101美元之多，年增长率为12%。据1998年美国药学会统计，美国FDA已批准了56种生物技术医药产品上市，其中绝大多数为基因工程药物。此外，还有200多种基因工程药物正在进行临床试验，其中至少有1/5的产品将可能在今后10年内上市。1999年美国基因工程药物的销售额为7.56x1010美元（占生物技术产品总额的75%），年增长率为12.6%4。基因工程药物为美国的一些公司创造了丰厚的回报，取得了巨大的经济效益和社会效益。欧洲在发展基因工程药物方面也进展较快，英、法、德、俄等国在开发研制和生产基因工程药物方面成绩斐然，在生命科学技术与产业的某些领域甚至赶上并超过了美国。我国基因工程药物的研究和开发起步较晚，直至20世纪70年代初才开始将DNA重组技术应用到医学上，但在国家产业政策的大力支持下，这一领域发展迅速，逐步缩短了与先进国家的差距。1989年我国批准了第一个在我国生产的基因工程药物重组人干扰素1b，标志着我国生产的基因工程药物实现了零的突破。重组人干扰素1b是世界上第一个采用中国人基因克隆和表达的基因工程药物，也是到目前为止唯一的一个我国自主研制成功的拥有自主知识产权的基因工程一类新药1,5。从此以后，我国基因工程制药产业从无到有，不断发展壮大。1998年我国基因工程制药产业销售额已达到了7.2x109元。截止1998年底，我国已批准上市的基因工程药物和疫苗产品共计15种，它们是：一类新药重组人干扰素1b、一类新药重组bFGF（外用）、重组人表皮生长因子（外用）、重组人干扰素2a、重组人干扰素2b、重组人干扰素、重组人白细胞介素-2、重组人G-CSF、重组人GM-CSF、 重组人红细胞生成素、重组链激酶、重组人胰岛素、重组人生长激素、重组乙肝疫苗、痢疾菌苗。国内已有30余家生物制药企业取得基因工程药物或疫苗试生产或正式生产批准文号。至2000年，我国已有200多家生物技术公司，有20多家生产销售人干扰素、白细胞介素、乙肝疫苗等12种基因工程药物。3基因工程药物产业的特点高技术：这主要表现在其高知识层次的人才和高新的技术手段。生物制药是一种知识密集、技术含量高、多学科高度综合相互渗透的新兴产业。以基因工程为例，上游技术涉及基因的合成、纯化与测序、基因的克隆与导入工程菌的培养与筛选等；下游技术涉及发酵工程、目标蛋白的纯化及工艺放大，产品的质量检测和保证，制剂的选择和贮藏。以上还不包括药物的筛选和机制研究。高投入：生物医药是一个投入相当大的产业，主要用于新产品的研究开发和医药厂房的建造和各种仪器设备的配置方面，目前国外开发一个新的生物药品平均费用在13x109美元，并随新药开发的难度增加而增加，有的高达6x109美元。显然，雄厚的资金是开发成功的必要保障。周期长：生物药品从开始研制到最终转化为产品要经过很多环节，实验室研究阶段、试生产阶段、临床研究阶段(，期)、规模化生产阶段、市场商品化阶段以及监督，每个环节都要经过严格复杂的药政审批程序，而且产品培养和市场开发较难，所以开发一种新药周期较长，一般需要810年，甚至10年以上。高风险：生物医药的开发存在较大的不确定性风险，新药的投资从生物筛选、药理、毒理等临床前实验，制剂处方确定性实验，生物利用度测试，直到用于人体的临床实验，以及注册上市和售后监督，一系列的步骤，可谓耗资巨大的系统工程，任何一个环节的失败都将前功尽弃。一般来讲，一个基因工程药品的成功率仅有510%，时间要810年，另外市场竞争的风险也在日益加剧。高回报：巨大风险背后蕴藏着高额的回报，生物工程药物的回报率都很高，一种新生物药品一般上市后23年即可回收全部投资。尤其是拥有新产品、专利产品的企业，一旦开发成功便形成技术垄断优势，利润回报高达10倍以上。美国Amgen 公司1989年推出的促红细胞生成素(EPO)和1991年推出的粒细胞集落刺激因子(G-CSF)，在1997年的销售额已分别超过和接近2.0x1010美元，可以说生物药品一旦开发成功投放市场将获暴利。4我国基因工程药物产业存在的问题（1）同种产品生产厂家过多，造成市场恶性竞争，严重影响产业的健康发展：我国已批准上市的基因工程药物和疫苗绝大多数是多家生产。例如干扰素a2a生产厂家有5家，干扰素a2b有5家，白细胞介素-2有10家，G-CSF有7家，GM-CSF有6家。基因工程药物临床使用剂量一般都很小（微克级），通常23个厂家满负荷生产就能满足全国市场需要。因此，过多厂家生产同一种基因工程药品势必造成市场过度竞争，使各生产企业的利润下降，同时还导致现有生产能力开工不足，成本增加，使企业不能获得合理利润，无法步入良性发展的轨道，甚至迫使有些企业严重亏损和破产。这种重复生产的现象与我国新药研究开发的指导思想不无关系。以往我国新药的研究开发是以引进开发为主，我国研制上市的和在研的新药绝大部分是仿制国外的，创新药物很少。已批准的15种基因工程药物和疫苗中，只有干扰素a1b拥有我国自主知识产权。在研的生物新药中，绝大多数是国外进入二、三期临床后我国开始跟踪研制的。由此不难看出，我国新药研究开发缺乏创新和低水平重复是导致医药产业重复生产的源头5,6。（2）科技投入明显不足：必要的资金投入是加快高科技及其产业发展的基本条件之一。目前，我国RD经费的投入，仅占国内生产总值的0.5%，远远低于世界上发达国家(占国内生产总值的比例均超过2.0%。如美国2.6%，日本2.87%，德国2.58%，英国2.08%，法国2.42%)，甚至也低于同为发展中国家的印度(其RD经费占国内生产总值的0.89%)。“九.五”期间“863”计划、攻关计划、重大基础研究计划、自然科学基金在生物技术与生命科学领域年经费投入合计约为45x109元人民币，尚不及国外一家大公司一年的研发投入。到2000年，即使我国的RD经费占生产总值达到预定1.5%的目标，也仍然相当程度地落后于发达国家。（3） 技术储备相对不足：创新成果不多，创新性的成果需要强大的基础性研究的支撑，只有基础性研究达到相当的广度和深度才可能促成“点”上的突破。由于长期以来资金的投入不足，加上机制、意识等方面的原因，导致我国创新性的成果甚少。虽然近些年来我国基础性研究的经费投入有较大幅度增加，也取得了一些成效，但由于研究的深度和积累不够，研究成果在国际上获得的专利为数不多，加上产学研不能很好的协调，成果转化不够。这些都导致我国自主知识产权的创造性产品不多。（4） 企业管理相对滞后，技术兼经营型人才匮乏：我国基因工程制药产业起步较晚，但是起点相对较高。许多企业的关键性生产设备都是从国外进口。然而，在经营管理上与国外相比还有很大的差距。我国大多数基因工程制药企业，虽然在形式上是有限责任公司或股份有限公司，但是企业的经营者一般由企业的所有者出任或委派。企业这种所有权与经营权不分的状况，既不利于企业的长远发展，也不利于企业经营阶层即企业家阶层的形成。基因工程制药企业是典型的技术密集型高技术企业，企业要在激烈的竞争中求得生存和发展就必须拥有一批高素质的技术和经营管理人才，尤其是要有懂技术又善经营会管理的复合型人才。如何培育和造就一批这种复合型人才已成为我国生物制药产业亟待解决的问题。（5）市场竞争无序，行业不正之风严重：随着我国从计划经济向市场经济转轨，医药市场出现了新的变化，药品购销各个环节利润分配极不合理。按国家现行价格规定，药品批发价是出厂价的115%，零售价为批发价的120%。但是，基因工程药物实际营销中，医院一般以国家批发价的70%85%进药，从而获得零售价的30%50%的利润，而生产企业的利润只有5%15%。这种利润不合理分配导致众多制药企业亏损。再加上同种基因工程药品由多家生产，迫使生产企业纷纷采取高定价、高让利的促销手段，使药品市场竞争进一步恶化。企业迫于市场压力，主要精力都用在市场竞争上，无力顾及技术创新。过多的市场投入和让利，使正常生产经营都十分困难，更谈不上如何发展了。医药市场恶性竞争非但未能使消费者受益，反而使得国家、制药企业和广大消费者的利益受到极大的损害。另据调查，绝大多数进口基因工程药品的销售价格都大大高于同种国产药品销售价格，而且更为不合理的是，一半以上的进口基因工程药品在我国的售价高于原产国售价4,7,8。5我国基因工程制药行业发展趋势结合生物技术的发展趋势和目前市场上基因工程药物的种类分布，我国基因工程药物的发展方向大致如下: （1）开发针对神经系统、肿瘤、心血管系统、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的多肽、蛋白质和核酸等新生物技术产品。此方面开发重点将主要是干扰素、生长激素与TPA等。（2） 选择一批市场前景好的生物技术产品及疫苗、诊断用单克隆抗体进行开发，我国在这方面已有一定基础，开发重点是乙肝基因疫苗与单克隆抗体诊断试剂。（3）开发靶向药物主要是开发抗肿瘤药物。目前治疗肿瘤药物存在一个“敌我不分”的问题，在杀死癌细胞的同时，也杀死正常细胞。导向治疗就是针对这个问题提出来的9。所谓导向治疗就是利用抗体寻找靶标，如同导弹的导航器，把药物准确引入病灶，而不伤及其他组织和细胞。（4）人源化的单克隆抗体的研究开发。抗体可以对抗各种病原体，亦可作为导向器，但目前的单克隆抗体多为鼠源抗体，注入人体后会产生抗体(抗抗体)或激发免疫反应。目前国外已研究噬菌体抗体技术、嵌合抗体技术、基因工程抗体技术以解决人源化抗体问题。（5）血液替代品的研究与开发仍然占重要地位。血液制品是采用大批混合的人体血浆制成的，由于人血难免被各种病原体所污染，如艾滋病病毒及乙肝病毒等，通过输血而使患者感染艾滋病或乙型肝炎的案例时有发生，因此利用基因工程开发血液替代品引人注目10,11。作为一个药物研发力量相对薄弱的发展中国家，面对目前激烈竞争的基因经济，我国政府部门应该发挥主导作用，加强引导和宏观调控，出台各种鼓励和优惠政策，拓宽企业融资环境和增强抗风险能力。（1）面向市场，强化企业作为技术创新主体的地位，加快科研体制改革步伐。促使科研机构与企业联合，把经营机制引入科研体制中，扶持与强化企业作为技术创新主体地位。（2）加强宏观调控，优化配置中国生物技术及其产业化有限资源。急需国家和政府在宏观上给予治理和引导。（3）加强下游研究和改革现行生物制品审批制度。（4）加强知识产权和药品行政保护，发展具有“自主专利权”的基因药物，提高中国基因药物的国际竞争力。（5）建立高科技风险投资机制，加强金融与高科技结合，在财政、金融和税利等方面重点扶植一些发展前景较为光明的民族生物药业，使其尽快步入国际化的轨道。总之，随着人类基因组草图的进一步清晰，人的基因产物(即活性蛋白质)得以表达出来，将会有更多具有特殊疗效的基因药物诞生和基因疗法的问世，生命科学届时不仅会在自身奥秘的探索中跃上一个崭新的台阶，而且势必创造出可以长期获取超额利润的市场机会，人类发展史上又一次伟大的技术和产业革命即将来临12。参考文献1 张骁.基因