生物技术导论——生物制药

1、生物制药简介生物制药简介陈陈 群群 目 录 生物技术产业发展的生物技术产业发展的“排头兵排头兵” 生物制药生物制药 基本概念、生物药物的特点基本概念、生物药物的特点 生物药物的分类生物药物的分类 生物药物的研究发展趋势生物药物的研究发展趋势生物技术产业发展的“排头兵” 生物制药（一） 生物制药涛头弄潮 生物制药已经成为朝阳产业中的“朝阳”，突出表现在：1. 国际上生物技术领域已取得的研究成果中60%以上是医药领域的；2. 各国对生物技术的投资80%以上集中在医学生物技术领域；3. 生物技术研究开发的6080%的力量主要集中在医学领域；4. 总销售额超过10亿美元的生物技术产品主要为医药生物制品

2、；5. 美国1300多家生物技术公司的60%以上，欧洲800多家生物技术公司中近80%集中在医药领域；6. 生物制药市场资本总额达3500亿美元，主要生物技术药品有红细胞生成素、胰岛素、干扰素等，年销售额均在10亿美元左右。7. 美国FDA正式批准上市的已有117种生物技术药物用于治疗各种疑难病和常见病，仅2001年上半年就批准了27种；8. 处于临床研究阶段的有1000多种；9. 近20年来，生物技术制药占国际药物和生物制品的份额逐年递增，到2002年已达到13%。主治病症主治病症生物新药数量生物新药数量癌症癌症400来种来种阿尔茨海默症阿尔茨海默症26种种心脏病、心肌梗塞、心脏病、心肌梗塞

3、、AIDS和精神病和精神病100多种多种糖尿病糖尿病25种种关节炎关节炎19种种帕金毒氏病帕金毒氏病16种种骨质疏松症骨质疏松症14种种儿童治疗使用儿童治疗使用200多种多种当前正在研制的1000多种新药分布1303004500200400600亿美元199820012006年全球生物技术药品销售额全球生物技术药品销售额增长情况增长情况2001年全球生物技术药品销售额2001年全球生物技术药品销售额分布分布其他5 4 %胰岛素（）18%促红细胞生成素（）28%75.5801672860100200300亿美元1996199720012006年1996-2006美国生物技术药品销售额对比1996

4、-2006美国生物技术药品销售额对比当前全球生物技术药品分布当前全球生物技术药品分布北美6 3 %其他5%欧洲2 5 %日本7 %（二）我国生物制药产业发展现状1. 1986年启动“863”高技术研究计划，确立生物技术制药产业为优先发展和扶持重点；2. 1997年中国生物技术药品市场规模超过30亿元，专家预测，2005年将达到300亿元；3. 基因工程制药产业发展迅猛，基因工程药物与疫苗的销售额1996年2.2亿元，2000年则高达22.8亿元，平均每年增长79.42%。4. 1999年我国生物制药行业的盈利约为12亿元，2000年全国生物制药业的盈利达到25亿元。预计在今后几年，生物制药业将

5、会保持2030%的年增长速度，到2005年利润将达4048亿元。5.自“863”计划以来，生物技术药物的研究和产业化获得了飞速的发展。近15年来，我国有617家从事生物技术的公司，其中有81家从事生物技术药物的生产；至1998年已有14个基因工程药物，3个基因工程疫苗和数十个基因重组诊断试剂投放市场；另有26种基因工程药物处于临床试验。18303000100200300亿元199019972005年中国生物技术药品市场情况中国生物技术药品市场情况1225480204060亿元199920002005年1999-2005年中国生物制药行业利润1999-2005年中国生物制药行业利润情况情况（三）

6、影响我国生物制药产业发展的主要因素 1.1.研发投入研发投入 国外：国外：2 23 3亿美元亿美元/ /基因药物基因药物 国内：国内：1010多年来，对生物制药的总投入仅有多年来，对生物制药的总投入仅有40 40 多亿元多亿元 2.2.投融资与产业化模式投融资与产业化模式 国外：政府、企业、科研院所三位一体，大、中、小国外：政府、企业、科研院所三位一体，大、中、小企业结成战略联盟企业结成战略联盟 创投基金（风创投基金（风险资金）体系相对成熟险资金）体系相对成熟 国内：政府、企业、科研院所各自为政或偶尔两两结合，国内：政府、企业、科研院所各自为政或偶尔两两结合， 投融资机制不健全投融资机制不健全

7、3. 市场竞争环境市场竞争环境 国外：市场竞争激烈，但秩序较好，市场份额多为国外：市场竞争激烈，但秩序较好，市场份额多为 大公司大公司所垄断所垄断 国内：仿制与重复建设、重复生产现象非常严重，出现了一国内：仿制与重复建设、重复生产现象非常严重，出现了一哄而上的过热现象，市场恶性竞争，无法实现规模效益哄而上的过热现象，市场恶性竞争，无法实现规模效益4. 产品信誉产品信誉 国外：产品信誉较好国外：产品信誉较好 国内：产品信誉低，国内：产品信誉低，“出现信洋不信中，买洋不买中出现信洋不信中，买洋不买中”现象现象5. 创新与知识产权国外：创新意识高，特别注重知识产权（主要是专利、商标）保护国内：创新意

8、识低，严重缺乏自主知识产权产品，当前，我国已产业化的21种基因工程药物和疫苗中只有3种拥有自主知识产权，其他均为仿制产品目 录 生物技术产业发展的生物技术产业发展的“排头兵排头兵” 生物制药生物制药 基本概念基本概念 生物药物的特点生物药物的特点 生物药物的分类生物药物的分类 生物药物的研究发展趋势生物药物的研究发展趋势基本概念基本概念1. 生物药物是利用生物体、生物组织体液或其代谢产物，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、化学和药学的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断和治疗疾病的物质。 广义的生物药物包括从动物、植物、海洋生物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及

9、其人工合成或半合成的天然物质类似物。包括抗生素、生化药品和生物制品。2. 抗生素抗生素是由生物，包括微生物（放线菌、真菌、细菌等）、植物和动物在内，在其生命活动过程中产生的，（或）并用化学、生物或生物化学方法衍生的，能在低微浓度下有选择性地抑制或影响它种生物功能的有机物质。 这类抗生素可以通过基因重组、突变合成、原生质体融合等现代生物技术以及酶法的半合成和化学合成的修饰等，能制成具有各种优点及疗效更高的新抗生素。3.生化药物是运用生理学和生物化学的理论、方法及研究成果直接从生物体分离或用微生物合成，或用现代生物技术制备的一类用于预防、诊断、治疗疾病，有目的地调节人体生理机能的生化物质。这类物质

10、都是维持生命正常活动的必需生化成分，包括氨基酸、多肽、蛋白质、多糖、核酸（包括核苷酸及其衍生物）、酶与辅酶、脂肪、维生素、激素等。4. 生物制品 从微生物(包括细菌、噬菌体、立克次体、病毒等)及其代谢产物、原虫、动物毒素、人或动物的血液或组织等直接加工制成，或用现代生物技术方法制成，作为预防、治疗、诊断特定传染病或其他有关疾病的免疫制剂统称为生物制品。包括各种疫苗、抗血清、抗毒素、类毒素、免疫调节剂(如胸腺肽、免疫核酸等)、诊断试剂等。 现代生物制品是采用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和体液等生物材料制品，用于人类疾病预防、

11、治疗和诊断的药品。包括各种疫苗、血清、人用重组DNA制品、人用鼠源性单克隆抗体、放射免疫分析药盒、体外诊断试剂等。5.生物制药是利用生物体或生物过程在人为设定的条件下生产各种生物药物的技术，研究的主要内容包括各种生物药物的原料来源及其生物学特性、各种活性物质的结构与性质、结构与疗效间的相互关系、制备原理、生产工艺及其质量控制等。 现代生物技术是现代生物药物生产的主要技术平台。目 录 生物技术产业发展的生物技术产业发展的“排头兵排头兵” 生物制药生物制药 基本概念基本概念 生物药物的特点生物药物的特点 生物药物的分类生物药物的分类 生物药物的研究发展趋势生物药物的研究发展趋势生物药物的特点生物药

12、物的特点1、 生物药物在医疗上具有药理活性高、针对性强、毒性低、副作用小、疗效可靠及营养价值高等特点。 2、 生物药物对热、酸、碱、重金属及pH变化和各种理化因素都较敏感，生物材料又易腐败、染菌、被微生物的活动所分解或被自身的代谢酶所破坏，甚至机械搅拌、压片机冲头的压力、金属器械、空气、日光等对生物活性都会发生影响。为此，要确保生物药物的有效药理作用，就要从原料制造、工艺过程、制剂、贮存、运输和使用各个环节严加控制。对制品的均一性、有效性、安全性和稳定性等都有严格的要求。3. 对生物药物活性成分的检测，除应用一般化学方法外，更应根据制品的特异生理效应或专一生化反应拟定其生物活性检测方法。通常采

13、用一个国际上认可的标准品作为测试时的参考标准。这种标准品在国际上有统一规定的制法和规格。4. 其制造工艺设计与质量标准的制定也就与一般化学药物有较多区别。 新药研究内容应包括工艺路线、质量标准、临床前药理及临床研究，同时，必须研究该药的物理、化学性能、纯度及检验方法、药理、毒理、动物药代动力学、临床药理、处方、剂量、剂型、生物利用度、稳定性等并提出药品质量标准草案。 同时强调注射用生化制品还应进行热原、异性蛋白及过敏试验。一般不必进行特殊毒理研究（三致试验：致突变、致癌和致畸试验）。目 录 生物技术产业发展的生物技术产业发展的“排头兵排头兵” 生物制药生物制药 基本概念基本概念 生物药物的特点

14、生物药物的特点 生物药物的分类生物药物的分类 生物药物的研究发展趋势生物药物的研究发展趋势 生物药物可以按其生理功能和临床用途分类，还可以按其来源和制造方法进行分类，但通常是按其化学本质和化学特征进行分类。生物药物的分类生物药物的分类（一）生化药物 生化药物的有效成分和化学本质多数己比较清楚，故一般按其化学本质和药理作用进行分类和命名。1、氨基酸类药物 全世界的氨基酸总产量已逾百万吨年。年产值达几十亿美元。 应用于医药、食品、饲料工业，还供合成高效无残毒农药及甜味剂。 氨基酸类药物有单一氨基酸制剂、复方氨基酸制剂和氨基酸衍生物三类。2、多肽和蛋白质类药物 活性多肽是由多种氨基酸按一定顺序连接起

15、来的多肽链化合物，分子量一般较小，多数无特定空间构象。最近发现，某些多肽也有一定构象，只是其构象的坚固性远不如蛋白质，其特点是构象的浮动性很大，有时甚至在几种构象中进行摆动或在发挥某种生物功能时才出现某种构象。 蛋白质类药物有单纯蛋白质与结合蛋白类（包括糖蛋白、脂蛋白等）。3、酶与辅酶类药物 酶制剂也广泛用于疾病的诊断和治疗。在制药工业、轻工食品和农业方面酶制剂的使用种类和数量也十分可观。酶类药物有下列几类：（1）助消化酶类 （2）消炎酶类（3）心血管疾病治疗酶（4）抗肿瘤酶类（5）辅酶类药物 辅酶或辅基在酶促反应中起着递氢，递电子或基因转移作用，对酶的催化作用的化学反应方式起着关键性决定作用

16、。多种酶的辅酶或辅基成分具有医疗价值。4、核酸及其降解物和衍生物 （1）核酸类 免疫RNA（iRNA）是一种高度特异性的免疫触发剂，可用于肿瘤的免疫治疗。（2）多聚核苷酸 多聚胞苷酸、多聚次黄苷酸、双链聚肌胞（poly I：C），聚肌苷酸及巯基聚胞苷酸是干扰素诱导剂，具有刺激吞噬作用，调整免疫功能的作用，用于抗病毒、抗肿瘤。（3）核苷、核苷酸及其衍生物 较为重要的核苷酸类药物有混合核苷酸、混合脱氧核苷酸注射液、 经人工化学修饰的核苷酸、核苷或其碱基衍生物是有效的核酸抗代谢物，常用于治疗肿瘤和病毒感染。5、多糖类药物 多糖类药物的来源有动物、植物、微生物和海洋生物，它们在抗凝、降血脂、抗病毒、抗

17、肿瘤、增强免疫功能和抗衰老方面具有较强的药理作用。6、脂类药物 脂类药物包括许多非水溶性的、能溶于有机溶剂的小分子生理活性物质，主要有：（1）磷脂类 脑磷脂、卵磷脂多用于肝病、冠心病和神经衰弱症。（2）多价不饱和脂肪酸和前列腺素。（3）胆酸类 （4）固醇类（5）卟啉类 7、维生素8、细胞生长因子与组织制剂 细胞生长因子是在体内对动物细胞的生长有调节作用，并在靶细胞上具有特异受体的一类物质。它们不是细胞生长的营养成分。 已发现的细胞生长因子均为多肽或蛋白质。（二）生物制品 生物制品有预防用制品、治疗用制品和诊断用制品。 预防用制品可分为菌苗（如卡介苗、霍乱菌苗、百日咳菌苗、鼠疫菌苗等）、疫苗（如

18、乙肝疫苗、流感疫苗、乙型脑炎疫苗、狂犬疫苗、痘苗、斑疹伤寒疫苗等）及类毒素（如白喉类毒素、破伤风类毒素）。 治疗用制品有特异性治疗用品与非特异性治疗用品 诊断用制品主要指免疫诊断用品，如结核菌素、锡克试验毒素及多种诊断用单克隆抗体等。（三）抗生素（三）抗生素-内酰胺类NSO1234567PenamNSO1234567PenemNO1234567CarbapenemNSONO123456781234CefmMonobactam青霉烷 青霉烯 碳青霉烯 头孢烯 单环-内酰胺氨基糖苷类HNH2NNHHOHOOHOHHNNH2HNStreptamineH2NHOHOOHNH22-Deoxystrept

19、amineHNHOHOOHHNCH3CH3OHSpectinamine大环内酯类CH3OO红 霉 素 A R=OH R1=CH3CH3H3COHOHCH3HOH3CCH3OH3COOOCH3OHCH3OR1R2ONCH3CH3CH3O12356789101112132313红 霉 素 B R=H R1=CH3红 霉 素 C R=OH R1=H红 霉 内 酯克 拉 定 糖脱 氧 氨 基 糖四环素类OHOHN(CH3)2OHCONH2OOH3COHHHOH目 录 生物技术产业发展的生物技术产业发展的“排头兵排头兵” 生物制药生物制药 基本概念基本概念 生物药物的特点生物药物的特点 生物药物的分类生

20、物药物的分类 生物药物的研究发展趋势生物药物的研究发展趋势生物药物的研究发展趋势生物药物的研究发展趋势一、资源的综合利用与扩大开发 开展综合利用，由同一资源生产多种有效成分，达到一物多用，充分、合理地利用生物资源，不仅可以降低成本，而且可以减少三废，提高药品纯度，减少副作用。（）脏器综合利用（二）血液综合利用 人血含有性质和功能不同的多种成分。大多数病人只需要一种成分，很少需要多种成分。因此最好的办法是分离出各种成分，分别对症使用，既可提高疗效减少副作用，又可充分利用宝贵血源。（三）人尿综合利用 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同源，不存在异种蛋白抗原性问题。不同生理时期的尿液，所含活性成分有较大不同。（四）扩大开发新资源 近几年，新资源开发不断扩大，促使新药研究向纵深发展。如海洋生物、昆虫、毒蛇和低等生物（