基因工程在制药领域的应用.doc

基因工程在制药领域的应用现代生物技术，又称生物工程，是利用生物有机体（从微生物直至高等动物）或其组成部分（器官、组织、细胞等）发展新工艺或新产品的一种科学技术体系。 生物工程主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和发酵工程等5个部分。以重组DNA为核心的现代生物技术的创立和发展，为生命科学注入了新的活力，它所提供的实验方法和手段极大地促进了传统生物学科如植物学、动物学、遗传学、生理学、生物医学等的发展。同时，生物技术目前也已被广泛地应用于医药、食品、化学、农业及环保等领域，为这些行业带来了一场新的技术革命。下面我主要介绍的是基因工程在制药领域的应用！基因工程概述所谓的基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒 或其它载体分子，构成遗传物质的新组合，并使之参入到原先 没有这类分子的寄主细胞内，而能持续稳定地繁殖。基因工程自从20世纪70年代初期问世以来，无论是在 基础理论研究领域，还是在生产实际应用方面都已经取得了 惊人的成绩。基因组核苷酸全序列的测定与分析，是基因工程 技术促进基础生物学研究的一个出色范例。2001年2月12 日，由6国的科学家共同参与的国际人类基因组公布了人类 基因组图谱及初步分析结果，这结果为人们提供了约3000 多个基因可用来制药，将推进基因制药产业的快速发展。 由于基因克隆技术的发展，已使得基因工程技术在工业生产 尤其是制药生产中发挥了重要作用。以前人们利用微生物自 身生产有用的产品，如利用青霉菌生产青霉素、利用链霉菌生 产链霉素等。但是从这些生物体中分离纯化这些药物，不仅成 本昂贵，而且技术上也相当困难。如今将编码这些药物的基因 克隆并转移到合适的生物体内进行有效的表达，就可以方便 地提取到大量的有用药物。基因工程技术开发药物的一般过程 利用基因工程技术开发一个药物，一般要经过以下几个 步骤：目的基因片断的获得：可以通过化学合成的方法来合 成已知核苷酸序列的DNA片段；也可以通过从生物组织细胞中提取分离得到，对于真核生物则需要建立cDNA文库。将获得的目的基因片断扩增后与适当的载体连接后，再导入适当的表达系统。在适宜的培养条件下，使目的基因在表达系统中大量表达目的药物。将目的药物提取、分离、纯化，然后制成相应的制剂。以上方法大部分是以微生物或组织细胞作为表达系统通过微生物发酵或组织细胞培养来进行药物生产。近年来，通过转基因动物来进行药物生产的生物药厂成为目前转基因 动物研究的最活跃的领域，也是基因工程制药中最富有诱人 前景的行业。转基因动物制药具有生产成本低、投资周期短、表达量高、与天然产物完全一致、容易分离纯化等优势，尤其是适合于一些用量大、结构复杂的血液因子，如人血红蛋白 （Hb）、人血白蛋白（HSA）、蛋白C（Protein C）等。英国的爱丁堡制药公司通过转基因羊生产1-抗胰蛋白酶（1-AAT）用于治疗肺气肿，每升羊奶中产16g AAT，占奶蛋白含量的 30%，估计每只泌乳期母羊可产70g AAT。另外，转基因植物制药比转基因动物制药更为安全，因为后者有可能污染人类的病原体。目前，已经开发出许多转基因植物药物，例如脑啡肽、-干扰素和人血清蛋白，以及两种最昂贵的药物即葡萄糖脑苷脂酶和粒细胞-巨噬细胞群集落因子等。通过以上的几个例子可以看出，基因工程制药在未来几年必定是一个热门，虽然现在在课本上学的只是一点皮毛，但是大致的方向我们已经确定了，如果以后从事这门行业我们只要经过一点专业的学习就能够参加正式工作了。老师：说不定什么时候你就可能吃着我做的要了！呵呵！基因工程药物 基因工程药物自20世纪70年代末期以来，有了飞跃的发展。1978年首次通过大肠杆菌生产由人工合成基因表达的人脑激素和人胰岛素，1980年美国联邦最高法院裁定微生物基因工程可以获得专利1982年第一个由基因工程菌生产的药物-胰岛素在美国和英国获准使用以来，各种基因工程药物犹如雨后春笋，得到了蓬勃发展。我国的医药技术的研发和产业化也取得了长足的进展。1、基因工程药物的研究进展近十几年来，在利用生物技术制取新药方面取得了惊人的成就，已有不少药物应用于临床。例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素（Epo）、GM集落刺激因子（GMCSF）、组织溶纤酶原激活素、白细胞介素2及白介素11等。正在研究的有降钙素基因相关因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子等140多种。随着生物技术药物的发展，多肽与蛋白质类药物的研究与开发，已成为医药工业中一个重要的领域，同时给生物制剂带来了新的挑战。在实际应用中，基因工程药物受到一定限制，如口服应用时生物利用度低，会受到消化酶的破坏，在胃酸作用下不稳定，在体内半衰期较短等，因此只能注射给药或局部用药。为了克服这些缺陷，已开始改为合成这些天然蛋白质的较小活性片段，即所谓“多肽模拟”或“多肽结构域”合成，又叫“小分子结构药物设计”。这类药物可口服，有利于由皮肤、粘膜给药，用于治疗免疫缺陷症、HIV感染、变态反应性疾病、风湿性关节炎等，其制造成本也更低。这种设计思想也已应用于多糖类药物、核酸类药物和模拟酶的有关研究。小分子药物设计属于第二代结构相关性药物设计，所设计的分子能替代原先天然活性蛋白与特异靶相互作用。在给药方式的研究方面，对注射用溶液和注射用无菌粉末 （目前上市的多肽蛋白质类药物多为此种剂型），除了继续改进其稳定性外，还通过一些其他技术手段，研制出了化学修饰型、控释微球型和脉冲式给药系统。在非注射途径的给药系统，即包括鼻腔、口服、直肠、口腔、肺部给药方面也已取得重大进展。2、第一代和第二代基因工程药物第一代基因工程药物是针对因缺乏天然内源性蛋白所引起的疾病。应用基因工程技术去扩大这类多肽蛋白质的产量以替代或补充体内对这类活性多肽蛋白质的需要，主要是以蛋白质激素类为代表的，如人胰岛素、胰高血糖素、人生长激素、降钙素、生长激素(somatropin)及-EPO(Epoetinalfa)等。第二代基因工程药物是根据内源性多肽蛋白的生理活性，应用基因工程技术大量生产这些极为稀有物质，以超正常浓度剂量供给人体，以激发它们的天然活性作为其治疗疾病的药理基础，主要是以细胞生长调节因子为代表的，如G-CSF，GM-CSF，-IFN，-IFN和tPA等。结束语基因工程技术使药品开发发生了根本性的转变。传统的 药品开发方式是在大量的化学合成物质和微生物代谢产物中 进行随机筛选，得到其中的有效成分作为新的药物。采用基因 工程技术开发新药，是通过对致病机理的研究，找到那些可用 于治疗目的的有效成分以及其编码基因，经过基因重组将其 转入适当的载体，大量表达其有效成分作为治疗药物。同时，基因工程技术给药品生产技术带来了革命性变化。过去一些 生产困难的产品，如激素、酶、抗体等一些生物活性物质，通过基因工程手段可以高质量、高收率地付诸生产，同时生产成本 也大幅度降低提高了患者的用药水平和生活质量。基因工程技术在传统医药不能有效治疗的一些疾