生物制品学(Biologics)PPT课件

.,1,生物制品学（Biologics）,主讲教师：赵凯博士,.,2,生物制品学目录(catalogue)第一章绪论（Introduction）第二章生物技术与生物制品学的新进展（Newdevelopmentofbio-techandbiopreparatics）第三章生物制品的制备(Preparationofbiopreparate)第四章免疫学基本原理（Basicprincipleofimmunology）第五章基因工程疫苗(Vaccineofgeneengineering),.,3,第六章基因工程菌苗的研究现状与发展（Statusanddevelopmentofgeneengineeringfungus）第七章基因工程寄生虫疫苗（Parasitevaccine）第八章治疗性疫苗（Theraphyvaccine)）第九章治疗性抗体（Theraphyantibody）第十章血液制品（Bloodproduction）第十一章核苷酸与重组细胞因子（Nucleotideandrecombinationcellfactor）,.,4,第一章绪论ChapterIntroduction,第一节生物制品学概述(SectionsummaryofBiologics)一、概念(conception)（一）概念生物制品（Biopreparate）：Biologicalproducts泛指采用现代生物技术手段来人为的创造一些条件，借用某些微生物、植物或动物体来生产某些初级或次级代谢产物或利用生物体的某一组成部分，制成作为诊断（diagnosis）或治疗（cure）或预防疾病（precaution）的医药用品，统称为生物制品。,.,5,广义的生物制品还包括一些保健用品例如微生态制剂（双歧杆菌、三株口服液、五株口服液、昂利一号、太太口服液、酪酸梭菌活菌片、整肠生、畜禽益生素、饲料添加剂等）。专门用于动物免疫预防、诊断和治疗的生物制剂称为兽医生物制品（veterinarybioproducts）。,.,6,生物制品学（Biopreparatics）：系指研究各类生物制品的来源、结构特点、应用、生产工艺、原理、现状、存在问题与发展前景等诸方面知识的一门科学。（二）现代生物技术的起源与发展(originanddevelopmentormodernbiotechnology)生物技术的发展是在数门基础学科的发展和融合的基础上发展起来的，它本身又经历了几代发展过程，不断向深发展，之后，又形成了若干分支学科。,.,7,.,8,现代生物技术,农业生物技术(Agriculturebio-tech)家畜生物技术(Domesticanimalbio-tech)食品生物技术(Foodbio-tech)环保生物技术(Environmentprotectionbio-tech)能源生物技术(Energybio-tech)海洋生物技术(Oceanbio-tech)医药生物技术(Medicinebio-tech)生物制品技术(Bio-preparationtechnology),（三）现代生物技术分类,.,9,现代生物技术、信息技术、新材料技术和新能源技术一起并列为21世纪影响国计民生的四大科学技术支柱和国民经济增长的强劲增长点，各国政府、科技界和企业家都予以高度重视和大力支持，并纷纷制定了刺激其发展的优惠政策。其中生物制品就属现代生物技术中的主要研发内容。,（四）现代生物技术在科技与经济发展中的地位,.,10,二、研究内容与分类（一）生物制品学的研究内容分为两个方面：1、研究各类生物制品的生物学特性，包括结构、功能，依据微生物与免疫学原理研究生物制品本身的特性及其与人体和动物机体之间的关系，在传染病的预防、诊断和治疗中应用的原理与作用；2、医生物化学、细胞学、遗传学、制冷学和生物工程学原理研究生物制品的制造工艺、质量监控技术、开发现状与发展战略等内容。,.,11,生物制品是一种特殊的药品，它在人、动植物传染病的发生、发展和控制中起着举足轻重的作用，是确保生物个体和群体健康所必需的，所以生物制品学是一门比较中重要的的课程。,.,12,（二）生物制品的应用(application)1、预防预防传染病是不可忽略的。以降低易感性为重点对策的某些传染病成了预防接种的主要对象。应用疫苗及类毒素来进行预防接种，以提高机体的免疫水平，降低易感性，对于预防某些传染病效果极其显著。（牛瘟疫苗接种，猪瘟兔化弱毒疫苗）。采用预防接种使机体获得自动免疫以降低易感性，其效果确切而持久；某些传染病采用高免血清注射，使个体获得被动免疫，以暂时提高机体的免疫水平，能迅速地对个体起到保护作用，但被动免疫的预防效果不持久，且应用免疫血清，还会招致发生过敏性反应或血清病的危险。（紧急情况）,.,13,2、治疗免疫血清采用特异性免疫血清治疗相应感染或传染病，一般称其为特异血液疗法。生物制品中的免疫血清多指抗毒素、抗菌血清和抗病毒血清。疫苗目前，应用于治疗的疫苗不多。布氏杆菌疫苗用于治疗布氏杆菌病；卡介苗和厌氧性棒状杆菌疫苗常用作免疫佐剂治疗某些疾病；生态疫苗，如促菌生类，用于调整机体肠道的正常菌群起到防止肠道疾病的作用。,.,14,噬菌体根据噬菌体能裂解相应菌体的溶菌作用，仔猪副伤寒噬菌体、绿脓杆菌噬菌体等可以用于治疗仔猪副伤寒和绿脓杆菌感染，但他们的确实效果很难确定。血液制剂血液球蛋白、转移因子、干扰素、胸腺素、免疫核糖核酸等。,.,15,3、诊断用于诊断人或动物传染病、检测机体免疫状态、以及鉴定病原微生物的生物制品统称为诊断用品，可分为体内试验用和体外试验用两类。体内试验用诊断用品接种皮内，观察皮肤的反应，以判断个体对病原的易感性（或免疫状态）。如结核菌素、布氏杆菌的水解素的皮内试验，若个体具有一定的细胞免疫水平，皮肤出现一定程度的变态反应为阳性，阴性者不出现反应。体外试验用诊断用品抗原、抗体及噬菌体。,.,16,（三）生物制品的分类(classify)1、按来源分（accordingtothesource)人源生物制品（如各种血液成分等），（Humansource）动物源生物制品（干扰素、激素、蛇毒等）；（Animalsource）植物源生物制品（植物激素、Taxol、长春碱、喜树碱）；（(Plantssource）微生物源生物制品（生长激素、干扰素、胰岛素等）。（Microbesource）,.,17,2、按使用对象分（accordingtotheobject）用于人的生物制品；（applicationtohuman)用于家畜的生物制品；（applicationtodomesticanimal)用于家禽的生物制品；（applicationtopoultry)用于作物的生物制品。（applicationtocrops）,.,18,3、按结构与功能分(accordingtothestructureandfunction).疫苗类1）病毒疫苗(virusVaccine)灭活疫苗（DeadVaccine）减毒活疫苗（AttenuatedVaccine）亚单位疫苗或成分苗（SubunitVaccine）基因工程疫苗（GeneengineeringVaccine）遗传重组疫苗（GeneticRecombinantVaccine）合成肽疫苗（SyntheticpeptideVaccine）,.,19,2）细菌菌苗灭活菌苗（DeadBacterialVaccine）减毒活菌苗（AttenuatedBacterialVaccine）亚单位苗或成分苗(SubunitBacterialVaccine)合成肽苗(SyntheticpeptideBacterialVaccine)基因工程菌苗(GeneEngineeringBacterialVaccine)核酸菌苗(NucleicAcidBacterialVaccine)3)寄生虫疫苗（ParasiteVaccine）4)治疗性疫苗（CureVaccine）,.,20,、抗体类1)多克隆Ab（PolycloneAntibody）2)单克隆（MonocloneAntibody）3)基因工程Ab（EngineeringAntibody）4)Ab诊断试剂（AbDiagnosticReagent）或Ab诊断试剂盒（AbDiagnosticKit）5)Ab治疗药（AbCureDrug）,.,21,、人血代用品1)血浆（BloodPlasma）2)血细胞（BloodCell）3)血清白蛋白与球蛋白（SerumalbuminSCP用的气升式发酵罐最大的可达2000m3;英帝国化工公司有3500m3罐；污水处理最大达5500m3,.,36,4、技术发展速度快，以发酵工业中提高产品的产量与质量所需的关键物质菌种为例，其活力与性能均得到了惊人的提高。如Penicillin的发酵菌种，初期效价仅20U/m多，后来至200U/ml，现已高达10万U/m，可见发酵控制技术与菌种选育水平均已获得了前所未有的提高。5、由于生命科学与化工学科的相互渗透与交叉，生物学家和化工学者的联合开发研究发酵过程，一个新兴学科-生化工程诞生了，并得到了迅速发展。,.,37,（二）代表（Representative）1、1928年英国伦敦圣玛丽学院细菌学博士、讲师Fleming发现了青霉菌可产生青霉素，1940年澳Florey、英国剑桥大学Chain等分别提纯了青霉素，又经临床证明了其卓越的抗感染且低毒的疗效。2、链霉素（1944，美Waksmanstreptomycin）、四环素（tetracycline）、土霉素（terramycinoroxytetracycline）、红霉素(erythromycin)、金霉素（aureomycin）等抗生素相继问世，兴起了抗生素工业。,.,38,3、20世纪50年代出现了多种氨基酸发酵工业（Glu、Gly、Arg等）。4、20世纪60年代出现了多种酶制剂与V、甾体激素（steroidhormone）等工业制品。5、许多固体发酵法改为深层发酵培养法，即表面培养法生产产品改为沉没培养法。6、出现了更多品种的人、畜疫苗，多克隆Ab与抗血清的广泛应用。,.,39,三、现代生物技术阶段（1953年-今）（ModernBiotechnologyStage）又可分：代谢控制发酵技术阶段（53-60年）开拓发酵原料时期（60-70年代）基因工程阶段（70年代以来）,.,40,（一）特点（Speciality）1、由于微生物学、遗传学、生物化学的融合使得生命科学进入了分子生物学时代，DNA分子结构的揭秘，功能的研究，带动了基因工程技术的诞生。2、由于产生了基因工程技术，许多新的生物制品就不断出现。如：利用E.coli生产人的基因重组激素（Somatostatin）、人胰岛素（insulin）等。,.,41,3、许多新技术不断涌现，带动了一批新一代的生物制品。如：1）细胞或原生质体融合技术出现，1975年英国的Milstein&Kohler等发明了杂交瘤技术，即用脾脏的B-Lc（可产Ab）与高速繁殖的人骨髓瘤Cell进行融合-杂交瘤C-cAb用于人疾病的诊断与治疗第二代Ab；2）后来的基因工程Ab，则为第三代Ab。如嵌合Ab、改形Ab、小分子Ab，以及完全人源化的Ab（由于开始兴起的鼠源化McAb易引起人的过敏反应，所以，最终应追寻的目标为人源化的McAb）等。统称为基因工程Ab或第三代Ab。,.,42,3）细胞工程中的细胞培养技术利用M的大量培养技术来生产各种酶、抗生素、蛋白质等；利用动物C培养技术，可生产大量的疫苗（包括转基因的动C基因工程疫苗）；还可用以转基因的动物细胞生产人的生长激素、人胰岛素、干扰素等，动C的产物与转基因的M.C相比，不仅蛋白质的氨基酸序列一级结构准确，而且立体空间结构也无错误，可保持其生理活性，而且又不像M.C的转录和修饰所存在的缺乏糖基化的缺陷。,.,43,4）酶的固定化技术（虽是1953年Grubhofer&Schleith提出的，但仅近30年来才广泛应用。如目前广泛用固定化异构E于果萄糖浆的生产，用固定化酰化E生产6-氨基青霉烷酸。5）在发酵工程中出现了一些发酵新技术、新型发酵设备、控制装置等，如高密度发酵、连续发酵、动植物细胞培养的新型发酵罐和自动控制装置等等。,.,44,6）现代生物反应工程和分离工程技术7）蛋白工程技术、代谢途径工程技术8）海洋生物技术、宇航生物技术等。,.,45,图1-2Boyer和Cohen的DNA重组实验,.,46,（二）代表（Representative）,KorenbergMeselsonStahel,分离