生物技术制药(绪论)课件

1、生物技术制药（Biotechnological Pharmaceutics）生物工程系吕锋TelEmail:内 容 及 安 排 绪论（2）天然生物材料的提取制药（8）发酵工程制药（10）细胞工程制药（10） 酶工程制药（8）基因工程制药（10）第一章 绪 论Chapter 1 Introduction第一节 生物技术的发展史Section 1 Development history of biotechnology当代生命科学de四大前沿热点CloneHGPBiodiversityGMO Bio-safety克隆动物到底是怎么产生的？其具体方法是：先将动物的卵母细胞或

2、受精卵的核去掉；然后把体细胞核移到这个已无核的卵细胞中，重新组成一个新的“胚”，如果这枚人造胚胎能够发育，可移植到“寄养动物”子宫中，在“养母”体内成长发育成一个新的个体，通过这个过程产生的动物就是克隆动物。生产克隆动物是一个复杂的操作过程，步骤多，难度大，要借助一系列精密仪器，主要是显微操作仪和细胞融合仪。就目前来说动物克隆技术远未成熟，这主要表现在效率较低，实验性强，尚缺乏成熟的理论指导。相信随着动物克隆基础理论研究地不断深入，该技术定会日臻完善，将在科学研究和生产实践中发挥其巨大潜能。克隆之父黄禹锡 克隆狗史纳比和它的 父亲 克隆技术的伦理之争 你能接受自己的爱 人是克隆人么？ HGP对

3、医学的贡献基因诊断、基因治疗（P53基因）和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。基因治疗：基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。P53基因人体抑癌基因该基因编码一种分子量为53kDa的蛋白质，命名为P53。p53基因的失活对肿瘤形成起重要作用。引起肿瘤形成或细胞转化的P53蛋白是P53基因突变的产物，是一种肿瘤促进因 子，它可以消除正常P53的功能，而野生型P53基因是一种抑癌基因，它的失活对肿瘤 形成起重要作用.国产的重组人

4、p53腺病毒注射液（商品名今又生），2003年国家食品药品监督管理局批准重组人p53腺病毒注射液新药证书，意味着世界上第一个癌症基因治疗药物在中国诞生，标志着我国基因治疗癌症临床和基因药物产业化方面都走在世界前列。 重组人p53腺病毒是一种基因工程改造过的活病毒，在结构上由两部分组成：一是抑癌基因p53，二是载体。载体是改造过的无复制能力的腺病毒。就像火箭携带卫星上太空一样，这种携带p53的腺病毒特异感染肿瘤细胞，它能有效地将治病的p53基因转入肿瘤细胞内，而对正常细胞无害。 GMO转基因生物关于转基因生物的安全性的争论食品安全性：转入的基因来自病毒和细菌，可能会对人类健康产生影响，严重者可能

5、导致某些遗传类疾病。环境安全性：生物技术产生的新物种，可能造成环境污染和自然生态物种的失衡。转基因是指利用分子生物学手段，将某些物种的基因转移到其他物种上，使后者出现原先不具备的特性。通过转基因技术，人们可以得到产量更高、抗病能力更强的物种。但也有人担心转基因食品会带来新的健康和环境问题。动物药厂乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊 世界各国对GMO走向市场的态度美国：大量生产，出口到中国等；日本：研究严格控制，不准销售；欧洲：GMO-free Market中国：支持，谨慎审核（二）生物技术的范畴 基因工程 核心和关键、主导技术 细胞工程 基础 酶工程 条件 发酵工程 产品获得手段 生化工程

6、分离、纯化、衍生第二代“基因工程”第二/第三代“蛋白质工程”第三代“生物技术”（海洋生物技） （三）生物技术相关学科生物学（微生物、分子生物、遗传）化学（生物化学、蛋白质化学 ）工程学：（化学工程、电子工程）医学药学农学生物技术的基础学科与分支分子生物学 医药生物技术 微生物学 生物技术疫苗 生物化学 现代生物技术 生物技术诊断 遗传学 农业生物技术细胞生物学 家畜生物技术 化学工程 海洋生物技术二、生物技术的发展简史传统、近代、现代 三个阶段1、传统生物技术阶段20世纪30年代简单酿造技术微生物工业发酵生产过程简单，大多属嫌气发酵或表面培养，生产设备要求不高，产品的化学结构简单，属微生物的初

7、级代谢产物。特点:自然发酵、全凭经验公元前6000年古代巴比伦人酿造啤酒公元前4000年埃及人发酵面包殷朝 制酱周朝 制醋1860年荷兰微生物学家安东.列文虎发明显微镜发现了微生物1865年法国科学家巴斯德证明了发酵原理1928年英国 Fleming 发现青霉素2、近代生物技术阶段20世纪40年代1953年微生物发酵技术是近代生物技术的基础技术产品类型多，生物技术要求高，生产设备规模巨大，技术发展速度快1940年英国Florey、Chain 分离出青霉素1953年 Watson 、Crick提出DNA双螺旋结构1973年 建立DNA重组技术1975年 建立单克隆抗体技术1978年 大肠杆菌表达

8、出胰岛素1988年 PCR方法1997年 英国克隆羊多莉1998年 美国批准艾滋病疫苗进行人体实验2000年 绘制出人类基因组草图人类基因组计划 现代生物技术的内容 1、重组DNA技术及其它转基因技术； 2、细胞和原生质体融合技术； 3、酶或细胞的固定化技术； 4、植物脱毒和快速繁殖技术； 5、动、植物细胞的大量培养技术； 6、动物胚胎工程技术； 7、现代微生物发酵技术（高密度、连续和其它新 型发酵技术）； 8、现代生物反应工程和分离工程技术； 9、蛋白质工程技术；10、海洋生物技术，等等。6、新的生物技术将给农业生产带来新的飞 跃；7、生物体基因组及蛋白质结构与功能是研 究的热点与重点；8、

9、基因治疗取得重大进展，可能革新预防 治疗领域；9、蛋白质工程10、生物信息学生物技术产业化进程最快的领域生物医学国际上生物技术领域已取得得研究成果中60%以上是医学领域的：西欧800多家现代生物技术公司中有600家以上是医学行业，主要从事生物医药的开发；美国从事医药生物技术研究和产品开发经营的公司占42%。一、概念1、生物药物（biological drugs）指利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、生物分离与纯化技术和药学的原理与加工方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗疾病的物质。2、生物技术药物（biotechnological drugs）采

10、用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸类药物。二、生物药物的来源A.动、植物和微生物的组织、器官、细胞代谢物主要来源B.细胞培养和微生物发酵重要途径C.基因工程技术、细胞工程技术、和酶工程技术新途径主要来源（一）动物脏器（猪）（二）血液、分泌物和其它代谢产物人、动物血液，尿液，胆汁，蛇毒和蜂毒。（三）海洋生物壳多糖（虾蟹），脑磷脂，卵磷脂（鱼），虾青素（藻类）。（四）植物:提取蛋白、多糖等。（五）微生物：AA,糖，核苷酸，维生素，酶，蛋白等。中药“夜明砂”:蝙蝠的干燥粪便;中药“五灵脂”:复齿鼯鼠的干燥粪便;中药 “望月砂”:东北兔、草兔、雪兔、高原兔、华南兔及藏鼠兔等的干燥粪便;

11、名贵中药“龙涎香”:抹香鲸大肠内结肠拐角处的一种异物入药；中药 “狗宝”:狗的胆结石;举例中药“腽肭脐”:海狗的肾,实为海狗及海豹的雄性生殖器（阴茎和睾丸）；中药 “马宝”：马的胃肠胆石；中药 “阿胶”：驴皮熬制的胶；中药 “猴枣”：猴的胆结石；偶蹄目动物中的珍稀名贵动物药有麝香、麝茸、牛黄等则最为著名。生物药物的特性1.药理学特性疾病的产生：代谢失常 治疗的针对性强、疗效高营养价值高、毒副作用小免疫性副作用常有发生 生物药物的特性2.原料的生物学特性A.原料中有效成分低，杂质多B.原料的多样性C.原料的易腐败性生物药物的特性3.生产制备的特殊性热、酸、碱、重金属及PH变化等各种理化因素都比较

12、敏感；机械搅拌、压片机冲头的压力、金属器械、空气、日光对生物活性都有影响。生物药物的特性4.检验的特殊性理化检验指标生物活性指标安全性检验指标5. 剂型要求的特殊性人体胃肠道环境变性、酶解，给药途径可直接影响其疗效的发挥 注射剂、缓释剂生物药物的特性6.保藏及运输的特殊性大对数生物药物的生产、贮藏、运输，均需要低温条件下进行三、生物制药的发展过程天然生物材料的提取制药发酵工程制药酶工程制药细胞工程制药基因工程制药天然生物材料的提取制药早期主要来源于动物脏器 胰岛素、甲状腺素、必需氨基酸、脂肪酸 肾上腺激素、脑垂体激素 氨基酸药物 酶类 生化药物A.微生物生产菌种 现代工程手段 临床使用价值 B

13、.以抗生素为代表 青霉素（最早）工艺改进新药研制 其它药物：AA，维生素等菌种改造发酵工程制药酶工程:酶学和工程学相互渗透发展形成。1、利用酶或细胞、细胞器具有的催化功能2、细胞固定化技术动物培养制药3、酶抑制剂降血糖药物4、生物转化对已有药物添加基团，增加药效酶工程制药动物细胞培养制造重要的蛋白质类药物1.单克隆抗体技术2.人体生理活性物质3. 疫苗植物细胞培养 奎宁、吗啡、可卡因、虫菊酯细胞工程制药 途 径重组DNA技术表达生产有用的肽类和 蛋白质类药物或疫苗主要开发治疗癌症、心脑血管疾病、AIDS、遗传病等重大疾病。基因工程制药 内 容1、基因工程药物品种的开发2、基因工程疫苗3、基因工

14、程抗体4、基因诊断与基因治疗5、应用基因工程技术建立新药筛选模型6、应用基因工程技术改良菌种产生新的微 生物药物7、应用基因工程技术改进药物生产工艺8、利用转基因动、植物生产蛋白质类药物基因工程制药四、生物药物的分类按照药物的化学结构和特性分类按原料来源分类按生理功能和用途分类按照药物的化学结构和特性分类1.氨基酸类药物及其衍生物 Glu,Met,Lys产量较大 临床：单一和复方氨基酸制剂（P6）2.多肽和蛋白类药物主要包括多肽和蛋白类激素和细胞生长因子3.酶类药物 促进消化酶类、消炎酶类、抗肿瘤酶类、辅酶类。4.核酸及其降解物和衍生物核酸、核苷酸、碱基。5.糖类药物黏多糖为主6.细胞因子类近

15、年来发展最迅速的生物药物细胞分泌具有生物活性促红细胞生成素7.生物制品类动物、微生物或人体直接制备或其他方法制成。按原料来源分类1.人体组织来源的生物药物人血液制品、胎盘制品、尿液制品2.动物组织来源来源丰富、价格低廉、批量生产缺点：药理毒性试验3.植物来源中草药4.微生物来源抗生素、AA, 维生素，酶。5.海洋生物来源种类繁多，资源丰富按生理功能和用途分类1.治疗药物 常见病、多发病生物药物疗效好 肿瘤、AIDS、心脑血管疾病、免疫性疾病2.预防药物 天花、麻疹、百日咳3.诊断药物 大部分临床诊断试剂来自生物药物4.其它生物医药用品 生化试剂、保健品、化妆品生物制药的发展方向我国的生物医药技

16、术在较短时间内得到快速发展，取得明显成果；差距相当大（创新性、自主开发新品种、上/下游关系、产业化进展）。国外的发展方向Clone技术血管生长艾滋病疫苗药物基因组学我国生物医药发展展望1.天然植物有效成分的发酵生产2.改造抗生素工艺技术3.研发疫苗与酶诊断试剂4.开发活性蛋白与多肽药物5.开发靶向药物6.氨基酸工业、脑垂体激素7.单克隆抗体8.血液替代品9.人类基因组的研究 生物药物的质量管理与控制一、生物药物质量的评价1.生物药物质量检验的程序与方法A.药物的取样 均匀、合理B.药物的鉴别试验 对照试验C.药物的杂质检查D.药物的安全性检查E.药物的含量测定 % ；效价或酶活力单位F.检查报告的书写生物药物的质量管理与控制二、药物的ADMEA. 吸收 absorptionD. 分布 distributionM. 代谢 netabolismE. 排泄 excretiom 药物的质量标准中华人民共和国药典 简称中国药典中华人民共和国卫生部药品标准 简称部颁标准地方药品标准药典的内容1.国家药典2.部颁标准3.地方药品标准生物药物常用的定量分析法1.酶法酶活力测定法、酶分析法2.电泳法自由界面电泳、区带电泳和高效毛细管电泳3.理化测定法重量分析法、滴定分析法、分光光度法、高效液相色谱法生物药物常