生物制药学 第一章绪论课件

1、生物制药学Biopharmaceutics天津农学院 基础科学系张耀方Chapter 1 绪 论第一节 概述一、生物技术（biotechnology）及其在制药行业的应用生物技术：指“用活的生物体（或生物体的物质）来改进产品、改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术”。 生物工程：指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合，来改造或重新创造设计细胞的遗传物质，培育出新品种，以工业化规模利用现有生物体系，以生物化学过程来制造工业产品。 现代生物技术包括: 重组DNA技术 细胞和原生质体融合技术 酶和细胞的固定化技术 植物脱毒和快速繁殖技术 动物和植物细胞的大量培养技

2、术 动物胚胎工程技术 现代微生物发酵技术 现代生物反应工程和分离工程技术 蛋白质工程技术 海洋生物技术 生物制药是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程。 生物工程基因工程细胞工程酶工程微生物发酵工程生物电子工程生物反应器灭菌技术蛋白质工程将不同生物的基因在体外剪切组合，并和载体（质粒、噬菌体、病毒）DNA连接，然后转入微生物或细胞内，进行克隆，并使转入的基因在细胞/微生物内表达产生所需要的蛋白质等目的产物。1953年 Watson 、Crick提出DNA双螺旋结构1973年 建立DNA重组技术（Boyer&Cohen，美国）1975年 建立单克隆抗体技术（杂交瘤细胞）1978年 大肠杆菌表达

3、出胰岛素1997年 英国克隆多利羊 不能忘记的人J D Watson F H C Crick1953年4月25日，英国自然杂志发表了沃森和克立克的文章“核酸的分子结构 DNA的一个结构模型”。标志着DNA双螺旋结构的建立，从此，遗传学和生物学的历史从细胞阶段进入了分子阶段。 不能忘记的人 Paul Berg Berg （美国生物化学家）通过把两个不同来源的DNA连结在一起并发挥其应有的生物学功能，证明了完全可以在体外对基因进行操作。他作为“重组DNA技术之父”于1980年获诺贝尔化奖。 不能忘记的人Kary B Mullis1985年穆利斯发明了高效复制DNA片段的聚和酶链式反应（PCR）技术

4、，利用该技术可从极其微量的样品中大量生产DNA分子，使基因工程获得了革命性发展。现代生物技术的技术特征就是以基因工程为首要标志生物制药：把生物工程技术成果应用到药物制造领域的过程，利用克隆技术和组织培养技术，对DNA进行切割、插入、连接和重组，从而获得生物医药制品。生物药物：指利用生物体 、生物组织 、体液或其代谢产物 ，综合利用化学 、生物技术和药学等学科的原理与方法加工 、制成的预防 、治疗和诊断疾病的药物 。三、检验上的特殊性（）质量控制严格 不仅要有理化检验指标 ，更要有生物活性检验指标 （）检测方法多样 需要综合生物化学 、免疫学 、微生物学 、细胞生物学和分子生物学等多门学科的相关

5、理论和技术 ，才能切实保证一些药物的安全有效 。（）检测环节多 特别是对于基因工程药物 ，除鉴定最终产品外 ，还要从基因的来源 、菌种 、原始细胞库等方面进行质量控制 ，对培养 、纯化等每个环节都要严格把关 。四、生物药物的原料来源1.人体：包括血液制品 、胎盘制品和尿液制品三大类。2.动物：生产酶及辅酶 、多肽及蛋白质激素 、核酸及其降解物 、糖类 、脂类药物等多个种类的多种生化药物 。3.植物：主要包括糖类和脂类 。此外 ，还包括蛋白质 、多肽 、酶类等生理活性物质4.微生物：抗生素 、生物调节剂 、多糖 、酶抑制剂 、氨基酸 、酶等 。 5.海洋生物六、生物药物分类(根据药物来源和制备方

6、法的不同）1、生化药物：是指运用传统方法（主要是生物化学方法）从生物体制备的内源性生理活性物质。2、生物制品：是指利用微生物及其代谢产物 、动物毒素 、人或动物的血液或组织等加工制成 ，用于人类有关疾病的预防 、治疗和诊断的免疫制剂 。3、抗生素：是指生物在生命活动中产生的（或并用其他方法衍生的）在低微浓度下能选择性地抑制他种生物机能的次级代谢产物及其衍生物 。七、生物制药的技术分类1.生化工程制药2.发酵工程制药3.酶工程制药4.细胞工程制药5.基因工程制药6.蛋白质工程制药7.抗体工程制药八、生物制药的发展过程第一代生物药物是利用生物材料加工制成含有某些天然活性物质与混合成分的粗提取物制剂

7、 第二代生物药物是根据生物化学和免疫学原理 ，应用近代生物分离纯化技术从生物体制取具有针对性治疗作用的特异生化成分 第三代生物药物是应用生物工程技术生产的天然活性物质，以及通过蛋白质工程原理设计制造的具有比天然物质更高活性的类似物 ，或与天然物质结构不同的全新的药理活性成分 九、生物制药行业特征高技术 高知识层次的人才和高新的技术手段高投入 一个新的生物医药的平均费用为13亿美元，有的高达6亿。长周期 研究阶、中试生产、临床试验、规模化生产、市场商品化及监督每个环节的严格复杂的药政 审批程序。高风险 成功率为5%10%，研制时间却需810年。高收益 利润率回报可高达10倍,上市后23年便可收回

8、投资。第二节 生物制药在国外的发展一、 发展概况 自1998年起，全球生物制药产业的年销售额连续10年增长速度在15%-33%，成为发展最快的高技术产业。2007年重组药物销售额达到840亿美元，占整个世界医药销售额的12%。2008年销售额900亿美元，2009年971.2亿美元。二、市场现状及前景2000 年全球医药产业市场预计共30003250 亿美元，生物制药市场240260 亿美元，占全球医药市场的 8。EPO促红细胞生成素（erythropoietine） 28；胰岛素（insulin）占 18；干扰素（interferon）及集落刺激因子各占15；人生长激素占11；纤维蛋白溶酸原

9、活化剂占4，其它药品类占9。白介素、干扰素（、）、细胞因子、凝血因子等；疫苗：乙肝病毒疫苗用于检测的PCR技术试剂和克隆用的探针。三、国外生物制药的最新发展动向1、克隆技术 1997年“多利”的出现-1999年干细胞为基础的再 生药物。2、血管发生 1998年生长激素治疗冠状动脉疾病和局部缺陷3、新型疫苗的研制 艾滋病疫苗目前已有上市应用4、药物基因组学 针对特定人群设计开发最有效药物5、基因治疗 将外源基因通过载体导入人体内，并在体内表 达，从而达到治病的目的6、动植物变种技术 利用生物分子、细胞核遗传学技术7、新药研发压力巨大、成功率有限8、生物制药成为新亮点9、人类基因组计划 人类基因组

10、计划已完成。1986年美国科学家达尔贝科提出的人类基因组计划，1990年启动该计划。23对染色体30亿对碱基，3.5万个基因进行测序。美国承担54%，英33%，日7%，法2.8%,德2.2%,中国1%。1999年中国加入人类基因组计划，投资3亿元，负责测定3号染色体3000万对碱基，2000年4月完成10、兼并重组活跃，并购热潮不断升温目前我国生物制药技术申报貌似“活跃”，实际上都是在围绕仅有的几个老品种进行改进或改制，完全创新技术很少。与发达国家相比，我国生物技术实验室技术差距不大，但在产业化方面与世界的差距正在逐渐加大：当今世界有20多种畅销生物药时，我国能生产10种；而现在世界上有140

11、多种时，我国却只能生产20多种。由于我国医药生物技术成果缺乏自主知识产权，而目前我国生物制药公司中技术和产业发展比较成熟的也仅有北京天坛生物、深圳康泰生物、深圳科兴、长春金赛等少数几家企业，产业规模较小；而一些传统型的制药企业由于受技术条件等影响而难以迅速进入生物制药领域。二、中国生物制药产业发展方向（1）中草药及其有效生物活性成分的发酵生产（2）改造抗生素工艺技术 （3）大力开发疫苗和酶诊断试剂（4）开发活性蛋白与多肽类药物（5）开发靶向药物 （6）发展氨基酸工业和开发脑体激素（7）人源化的单克隆抗体的研究开发（8）血液替代品的研究开发（9）人类基因组的研究四、生物制药行业的兴起对人们的启示1、挖掘技术水平高、厂房设备先进并且拥