《生物制药技术》结课作业

《生物制药技术》结课作业

生化药物的研究、开发及应用

生化药物是从生物体分离、纯化所得，可用于预防、治疗和诊断疾病的生化物质，

一般是指从动物、植物及微生物中提取的，亦可用生物-化学半合成或用现代生物技术

制得的生命基本物质，如氨基酸、多肽、蛋白质、酶、辅酶、多糖、核甘酸、脂和生物

胺等，以及其衍生物、降解物及大分子的结构修饰物等。进入21世纪，科学技术的发

展把人类推向生物科学的新世纪，科技的进步大大推动了生化与生物药物的发展。

一、对生化药物来源的研究

1.动物来源

许多生化药物来源于动物脏器，因此又称为脏器生化药物。在我国，自古以来就有

利用脏器防治疾病的丰富经验。例如牛黄（牛干燥的胆结石）、胆汁、紫河车（健康人

的胎盘）之类。近年来虽然生化药物的资源不断扩大，从植物和微生物提取、分离的生

化药物逐年增加，但动物来源的生化药物仍占很大比例。尤其是我国家畜（猪、牛、羊

等）、家禽（鸡、鸭等）和水产（鱼类）资源丰富，对其进行大力开展综合利用，因此我国

现阶段生化药物仍以动物脏器来源为主，品种达百余种，接近国际水平。

2.微生物来源

近年来用微生物发酵生产生化药物的方式得到更多青睐，是一个有一定发展前景的

新途径，其优点有很多：

（1）微生物（包括细菌、放线菌、真菌）及其代谢物资源十分丰富，可开发潜力很大。

（2）微生物易于培养，繁殖快、产量高、成本低、便于大规模工业生产，不受原料

运输、保存、生产季节和货源供应的影响。

（3）微生物还可通过诱变选育良种，或用加入前体培养法大幅度提高产量。

（4）微生物发酵也可综合利用，从代谢物和菌丝体都可以制取许多种生化药物。

（5）微生物（酶）转化法在生化药物的半合成。具有重要意义，许多复杂的难以实现

的反应，利用微生物酶能专一和迅速地完成。

因此，现阶段用微生物、发酵法生产的生化药物有许多种，以氨基酸、核酸及其降

解物、酶和辅酶等的生产规模较，其次在多肽、蛋白质、糖、脂、维生素、激素（幽体

转化）及有机酸也有不少产品。

3.植物来源

目前从植物来源的生化药物品种不多，规模也不大。例如从凤梨制取菠罗蛋白酶，

从木瓜制取木瓜蛋白酶，从麦芽根制取复合磷酸酶，从米糠油制取谷维素、B-谷固醇、

亚油酸、肌醇，从豆类制取植物凝集素，从篦麻籽和相思籽制取抗癌毒蛋白，从茨菇制

取蛋白酶抑制剂等

4.化学合成

许多小分子生化药物已能用化学合成或半合成法进行生产。例如氨基酸、多肽、核

酸降解物及其衍生物、维生素和某些激素。并且可以通过结构改造以达到高效、长效和

高专一性。有些大分子生化药物如酶分子也可以通过化学修饰以提高其稳定性和降低抗

原性。

二、自然生化药物的开发现状

天然药物是从植物、动物和微生物等天然资源中开发出来的药物，在医药的发展历

史中占有十分重要的地位。人类不断发展和进化，同时人类与疾病的斗争也从未中断过。

据记载，人类利用天然产物作为药物已有几千年的历史。远古时代的原始人在寻找食物

时，意外地发现服用某些植物和动物后会引起不同的生理反应，人类在积累了大量实践

经验后，开始利用这些天然物质来治疗疾病，经过无数次的探索和失败，终于发现了药

物。

1.多组分生化药物：多组分生化药物主要有以下几个品类：低分子类肝素、脑活素、

转移因子、血活素、卡介菌多糖核酸、胸腺激素。此处详细介绍卡介菌多糖核酸：

卡介菌（BCG）是第一个被深入研究的菌体免疫调节剂，它具有很强的免疫调节功

能和有效的抗肿瘤免疫治疗作用。BCG可以增强细胞和体液免疫功能，刺激T细胞增殖,

增强各种抗原的免疫原性加速诱导免疫应答，增强巨噬细胞的各种功能，但BCG是一种

活菌苗，抗原性较强常引起不良反应。经分离纯化获得卡介菌多糖核介苗多糖核酸，仍

具有卡介苗的生物功能能明显增强机体的免疫功能和抑制多种肿瘤的生长，在临床上用

于治疗感冒、哮喘和膀忧癌与黑色素瘤的辅助治疗。

2.多肽类生化药物：多肽疫苗、抗肿瘤与抗病毒多肽、抗菌肽等。此处详细介绍抗

肿瘤与抗病毒多肽：研究发现一些多肽可以与肿瘤产生的调控因子特异结合，抑制肿瘤

生长，如抑制腺癌生长的肽，激活抑癌基因P53的8肽，可诱导肿瘤细胞凋亡。蜂毒素

的一个26肽，可明显抑制肝癌细胞生长。文蛤多肽，MW为3354,是一个33肽，对多

种肿瘤有明显抑制作用。从一株链霉菌中得到一个大分子多肽抗生素有很强的抗肿瘤作

用。HCV非结构蛋白NS3是与病毒复制密切相关的蛋白酶，一个6肽（DDIVPC）能显

著抑NS3活性。还有一些小肽能与HIV的逆转录酶及与HIV外膜蛋白结合从而阻止病

毒进入细胞。

3.蛋白类生化药物：神经诱导生长因子、鲨鱼软骨新生血管抑制因子、肿瘤细胞抑

制蛋白、红细胞原降压因子等。其中：鲨鱼软骨新生血管抑制因子是从姥鲨中分离纯化

的SCDI（MW为16100.pl8.15）,对VI型胶沿原酶、内皮细胞DNA合成、角膜新生血

管和菌素荷瘤小鼠肿瘤血管生长有明显抑制作用。

4.酶类生化药物：华广虻纤溶活性蛋白、蚯蚓纤溶酶、豆豉纤溶酶、RNA酶、牛胰

腺RNaseA可以抑制肿瘤生长，注射牛胰RNase对慢性粒细胞性白血病有改善症状作用:

从豹纹娃的细胞分布的RNase含104个氮基酸对皮肤癌有一定疗效，已进入IH期临床，

牛精液RNese可以选择性地杀伤对化疗药物敏感或具有抗药性的神经母细胞瘤，而对

CD34+造血干细胞生长没有抑制作用。

三、生化制药工艺和技术的进展

1.从天然产物直接提取分离生化制药工艺几十年来经历了几个阶段，早在40年代

以前，生化药物的生产处于初期阶段，多系从生物体，尤其是动物脏器直接提取，由于

当时生化技术和分离手段还处于落后状态，产品品种少，产量和质量低，多为粗制品。

50年代以后迄今由于生化新技术的应用，生化药物有了迅速的发展，品种大为增加。

2.生物工程：生物工程是以现代生物学，包括生物化学、微生物学、分子遗传学等

学科的新成果为基础，结合经济建设而开展起来的新领域，它是新的技术革命的产物之

一。生物工程的范围很广，包括微生物发酵工程、酶工程、细胞工程和遗传工程（也即

基因工程）。

3.先导化合物。将天然产物作为先导化合物，利用组合化学技术来合成大量的结构

性的物质，通过建立有序的变化组合形成化合物库，可以作为药物筛选的备用库。比如

根据脑啡肽的结构，除了保留半胱氨酸，将之外的19种氨基酸进行任意的组合，可以

合成大约5212万多肽类物质，吗啡拮抗剂就是从其中筛选得到的。可以采用组合化学

技术来合成和筛选药物的原理可以在芯片或者是合成株表面进行药物的组合和筛选。其

中多糖类小分子采用组合化学合成的方法也取得了一定的研究进展。通过这种组合制药

方法，可以发现新的先导化合物，然后通过对其分子结构的改造修改和优化，就可以发

现和制造具有新型结构和药理作用的新药，通过组合化学技术，为从组合化学角度来研

发新药提供了一条新的行之有效的道路。

4.生化合成与结构后修饰技术。在新药物开发中的应用目前多种的药物都是通过生

化技术合成然后进行结构性修饰而研发出来的新药，比如多糖类的物质包括香菇多糖、

玻璃酸钠以及低分子肝素等药物。此外还有酶和酶抑制剂类药物包括葡激酶、任意蛋白

酶抑制剂、胶原酶等等。此外还有多肽类药物包括，人降钙素、鞋鱼降钙等物质。细胞

因子类药物包括白介素、肿瘤坏死因子以及血小板生长素等。结构类修饰药物包括冬酚

胺酶、修饰超氧化物歧化酶等等。通过水溶性分子对蛋白质的修饰作用能够有效的降低

甚至是解除免疫的原性，可以有效延长蛋白质的半衰期，通过与基因工程和蛋白质工程

技术的结合，二者结合技术在目前新药物的研发中具有较好的市场前景。

四、生化药物在医学领域的应用。

1扩大中医药的开放空间。在传统的中医药领域，了解中医药的治病机理是影响中

医药使用范围的重要因素。生物化学在中医药领域的应用主要是通过参考免疫调节、癌

症预防、延缓衰老以及疏通机理等相关资料，将传统的中医学药理与生物化学技术两者

进行有效的结合，进而扩大中医药的开放空间。在传统的中医药中引入现代先进的生物

化学技术，探索中医药理与基因之间的联系，将对整个医学事业的发展起到推进作用。

在中医药机理的作用下，可以利用生物化学中生物的内源性和生物外源性两项调控机

制，使细胞内的代谢速度加快产生某种转变，从而达到中医药治病的目的。在传统的中

医药领域中，各类药物的配比以及提取工作往往存在很大难点，工作效率以及工作质量

得不到良好的保证，而生物化学可以在一定程度上降低这些工作的难度，并对效果进行

严格的把控。将传统中医药与现代生物化学技术完美结合，是我国在生物化学技术领域

取得的重大突破。

2.利用生物化学进行医药选材。在医药生产过程中，药材的选取工作是具有相当大

的难度的。药材的种类多种多样，每一种药材的作用也不尽相同，有许多药材在外形上

十分相近，甚至仅仅依靠肉眼识别很难进行区分。随着生物化学技术在医学领域应用范

围的不断变大，在药材选取工作上也取得了显著的成效。其中主要的技术原理是生物化

学技术可以针对不同药材之间在遗传物质DNA上的区别，利用限制酶切割技术对药材的

遗传物质进行分割，再依据药品的有效成分对选取药材进行合理搭配，达到药物配置的

超高精准度，减少人为误差。在药材选取工作中，应用最为广泛的技术是PCR扩增技术,

此项技术的应用为医学领域中药材的选取以及分类工作提供了极大的便利，也为某些珍

贵药材的成分检测带来具体贡献。

综上所述，人类对生化药物来源的研究及自然生化药物的开发正在更加深入、拓展。

相信在长期工作积累的基础上对生化药物不断研发，能产生更富有特色的成果。

参考文献：尹卫平；

[□吕碧玉;刘华清;杨强强.生物效价检测在天然药物国际化发展中的应用[J].河南科

技大学学报技然科学版),2018,