生物技术制药 课件全套 刘占英 第1-11章 概述- 合成生物学

第一章 生物技术制药概述

人类现有的2035类，18000种疾病都直接或间接与基因有关。

单基因疾病；

多基因疾病；

获得性基因疾病。第一章 生物制药概论

概述；

生物技术及其在制药行业中的应用；

生物制药的发展历程

；

生物制药行业的认证体系；

生物制药的现状与展望。第一节 概述

生物技术的概念和发展史（生物工艺学）；

生物制药的相关概念：

生物技术制药（biotechnologicalpharmaceutics）；

生物技术药物（biotechnological

drugs,biotechnology

medicine）；

生物药物（biological

medicine）。生物技术制药的概念

生物技术制药：采用现代生物技术人为地创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物生产所需要的医药产品；

生物技术制药：是以生物体和生物反应过程为基础，依赖于生物机体或细胞的生长繁殖及其代谢过程，利用工程学原理和方法对实验室所取得的药物研究成果进行开发放大，在反应器内进行生物反应合成过程，进而生产制造出商品化药物。生物技术药物

生物技术药物

(biotechnologymedicine)：一般是指采用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。

中的学术定义中可搜索到一些其它定义。生物药物的概念

生物药物（biological

medicine）：包括生物技术药物、天然生化药物、微生物药物、海洋药物和生物制品在内的一类药物。

生物药物：是指运用生物学、医学、生物化学等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞体液等，综合利用物理学、化学、生物化学、生物技术和医学等学科的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。（熊宗贵课本第一版的定义P19）

初级和次级代谢产物，生物体或生物体的一部分。生物技术药物和生物药物的关系

一种观点认为生物技术药物包含在生物药物之中，即生物药物范围更大（王旻主编．生物制药技术

，本教材）；

另一种观点认为生物技术药物的范畴更大。观点一生物药物天然生物药物生物制品生物技术药物预防用制品诊断用制品治疗用制品基因重组药物基因药物微生物药物及海洋药物观点二第二节 生物技术在制药行业中的应用

生物技术制药的特征；

生物技术在制药行业中的应用。生物技术制药的特征

高技术：高知识层次的人才+高新的技术手段；

高投入：新产品的研发+厂房+仪器设备，一个产品的投资一般是1亿~3亿美元；

长周期：开发一种新药，一般需要8~10年；

高风险：成功率仅有5%~10%；

高收益：一种新生物药品一般上市后2~3年即可收回投资，利润高达10倍以上。生物技术在制药行业中的应用

生物技术最早应用、最快应用的领域，最为活跃；在市场上的销售额很高。

生物技术在制药行业的应用（具体内容在生物制药的发展史中讲）：

基因工程制药

细胞工程制药

酶工程制药

发酵工程制药。生物技术产业发展的“排头兵”——生物制药

生物制药已经成为朝阳产业中的“朝阳”，突出表现在：

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；

各国对生物技术的投资80%以上集中在医学生物技术领域；

生物技术研究开发的60-80%的力量主要集中在医学领域；

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；

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；

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。

美国生物技术制药形成规模化的公司有Amgen、Biogen、Chiron、Schering-Plough、Eli

Lilly、Merker、Genentech、Hoffman-La

Roche、Smith

KlineBeecham、Genzyme、Ortho

Biotech等20余家公司，其中Genentech、Amgen、Biogen、Chiron和Genzyme的销售额在名列前茅。当前正在研制的1000多种新药分布主治病症生物新药数量癌症400来种阿尔茨海默症26种心脏病、心肌梗塞、AIDS和精神病100多种糖尿病25种关节炎19种帕金毒氏病16种骨质疏松症14种儿童治疗使用200多种当前全球生物技术药品分布北美63%欧洲25%日本7%

其他5%当前全球生物技术药品品种分布其他37%美国45%欧洲28%我国生物制药产业发展现状

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；

“973”项目；

医药生物技术是我国生物技术发展的三大发展重点之一；

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%。18303003002001000亿元1990 1997 2005年中国生物技术药品市场情况482512050亿元1999

2000

2005年1999-2005年中国生物制药行业利润情况第三节 生物制药的发展史

制药工业

(pharmaceutical

industry)的历史大约只有70多年，但发展很快。

目前全世界制药企业超过10000家，生产制造5000多种药物，其中约100家为跨国公司。

现代制药工业的发展可追溯到20世纪初，那时候只有4种药物:洋地黄，奎宁，吐根属植物提取物

(活性成分为生物碱)，水银。生物制药发展的几个阶段

天然生物材料的提取制药；

传统微生物发酵制药；

酶工程技术制药；

动物细胞培养技术制药；

植物细胞培养技术与植物生物反应器制药；

抗体工程技术制药；

基因工程技术制药。所有的阶段不是截然分开的3.1天然生物材料的提取制药

《本草纲目》和《中国药用动物志》；

早期的生物药物是来自动物脏器和血液，即脏器制剂

，是验方产物；

如以猪四肢骨为原料制造的骨制剂、以牛羊眼为原料制造的眼制剂、以垂体前叶和肾上腺皮质提取物为原料的腺体制剂等；

目前：如SOD等。3.2传统微生物发酵制药

两个事件的推动：

1928年青霉素的发现，

1940年提取及疗效的证明。

抗生素；

氨基酸；

维生素；

应用基因工程技术改良菌种和改进生产工艺。3.3

酶工程技术制药

酶工程

(enzyme

engineering)：酶学和工程学结合渗透，以应用为目的。

在制药工业上的应用主要有以下4种：

制备手性药物；

生物转化：给已有药物添加基团，增加药效和功能；

固定化；

酶抑制剂是低分子物质，低毒，是药物研发的一个重要方向。（如阿卡波糖－降血糖，洛伐他汀－降胆固醇）为什么？3.4

动物细胞培养技术制药

动物细胞培养

(animal

cell

culture)：从动物体中分离出组织和细胞，离体条件，人工培养基上培养；

动物细胞培养：细胞，产物（原有，基因工程方法得到）；

单克隆抗体。

用动物细胞培养技术生产的药物有:

病毒疫苗;

细胞因子；

生长因子；

酶类；

激素类。

用动物细胞培养技术可以生产肿瘤特异抗原，如癌胚抗原；单克隆抗体；肠毒素等。3.5植物细胞培养技术与植物生物反应器制药

植物细胞培养技术制药；

转基因植物生物反应器制药：植物生物反应器已成功表达单克隆抗体(植物抗体)、疫苗和动物蛋白等药物

(见下页表)。3.6抗体工程技术制药

3.6.1多克隆抗体制药；

3.6.2单克隆抗体制药；

3.6.3

3.6.3抗体工程制药；基因抗体。3.7基因工程技术制药

基因工程药物品种的开发；

基因工程疫苗：致病微生物抗原蛋白的基因；

基因工程抗体；

基因诊断（探测基因的存在，分析基因的类型和缺陷及表达功能）与基因治疗（正常基因导入活细胞，影响基因表达）；

应用基因工程技术建立新药的筛选模型；

应用基因工程技术改良菌种，产生新的微生物药物；

改进药物生产工艺；

转基因动、植物生产蛋白类药物。第四节 生物制药行业的认证体系

认证机构；

认证体系。认证机构

世界卫生组织WHO（World

HealthOrganization）；

中国：国家食品药品监督管理局SFDA（StateFoodandDrug

Administration）；

美国

：食品药品管理局FDA

(Food

and

DrugAdministration)；

欧盟

：欧洲药物评审组织EMEA (TheEuropeanAgencyfortheEvaluation

ofMedicinal

Products)认证体系

GMP认证

Good

Manufacturing

Procedure或Practice

中文的意思是“良好作业规范”，或是“优良制造标准”。GMP

是一种特别注重在生产过程中实施对产品质量与卫生安全的自主性管理制度；

是一套适用于制药、食品等行业的强制性标准，要求企业从原料、人员、设施设备、生产过程、包装运输、质量控制等方面按国家有关法规达到卫生质量要求，形成一套可操作的作业规范帮助企业改善企业卫生环境，及时发现生产过程中存在的问题，加以改善。GMP

第一章总则

；

第二章机构与人员

；

第三章厂房与设施；

第四章设

备；

第五章物

料；

第六章卫生

；

第七章验证

；GMP

第八章

第九章

第十章文件

；生产管理

；质量管理

；

第十一章

第十二章

第十三章

第十四章产品销售与收回

；投诉与不良反应报告

；自检

；附则

。第五节 生物制药的现状与展望

简介＋自学；

查阅相关的资料（期刊、网络）。

生物谷（有专门的“生物医药”栏目），生物通，Bio816，丁香园（有医药数据库专栏），松青生物，基因库，生物秀（需注册），生物导航网，生物操作专门网。中国十大生物医药网站。

苏州、合肥生物医药工业园区。医药生物技术发展展望

利用新发现的人类基因，开发新型药剂；

新型疫苗的研制；

基因工程活性肽的生产；

其他医药业将得到不断改造和发展。

中国农大李宁院士以乳腺作为生物反应器，通过转基因获得α抗胰蛋白酶基因的转基因羊

（资助1.2亿）。生物药物简介

生物药物的来源、特性、分类与制备；

不同来源的生物药物简介；

不同化学本质的生物药物简介；

生物药物的质量控制及评价；

新药评价程序；

生物药物的不同生产方法简介。生物药物的来源、特性、分类与制备

生物药物的特性；

生物药物的分类。生物药物的特性

分子结构复杂；

种属特异性与组织特异性；

免疫原性；

量微而活性强，针对性强；

不稳定（药物的稳定性、基因和生产）；

体内半衰期短；

受体效应；

多效性和网络性效应。生物药物的分类

生物药物的分类方法有多种，任何一种方法都有其不足之处，通常是几种方法并用。按原料来源结合制造方法进行分类，更有利于说明药物制造技术的工艺特点。

按化学本质；

按来源；

按用途。生物药物按药物化学本质和化学特性分类氨基酸及其衍生物类药物多肽和蛋白质类药物酶类药物核酸及其降解物和衍生物类药物糖类药物脂类药物维生素及辅酶类细胞生长因子生物制品

细胞生长因子：人类或动物各类细胞分泌的具有多种生物活性的因子。如干扰素、白细胞介素（IL），红细胞生成素（EPO）等；

生物制品：从微生物、原虫、动物或人体材料直接制备或用现代生物技术、化学方法制成作为预防、治疗、诊断特定传染病或其他疾病的制剂。生物药物人体（

组织）来源动物来源植物来源按原料来源分类海洋来源微生物来源生物药物治疗药物预防药物诊断药物按生理功能和用途分类按生理功能和用途分类

治疗药物；

预防药物：有菌苗、疫苗、类毒素等；

诊断药物：速度快、灵敏度高、特异性强；

其他生物医药用品：如生化试剂、保健品医用材料等。不同来源的生物药物简介

人体来源的药物

动物来源的药物

植物来源的药物

海洋生物药物

微生物来源的药物（在微生物制药一部分介绍）一 人体来源的药物

特点；

种类与用途；

研究前景。（一） 人体来源药物的特点

安全性好

；

效价高，疗效可靠

；

稳定性好

。（二） 人体来源药物的种类与用途细胞因子人类来

源的其他

原料的利用：胎盘，

人尿人体液

细胞中的

活性物质人血液

成分制品人体激素

血浆人体来源药物的种类1

人血液成分制品人血液成分制品红细胞

白细胞

血小板

新鲜冰冻制剂 浓缩液 制剂 血浆单用物理方法从全血中制备（如离心、过滤）压积红细胞少含白细胞的压积红细胞冰冻贮藏红细胞，、血液成分制品功能红细胞压积红细胞心脏病、慢性肾病和肝病患者补充血红蛋白冰冻贮藏红细胞肾脏移植患者少含白细胞的压积红细胞需要输血的慢性病人白细胞浓缩液IFN的重要原料

，肿瘤病人处于骨髓细胞抑制期间遭受感染且抗菌素治疗无效时采用血小板制剂肿瘤因治疗而导致的骨髓抑制症再生障碍性贫血新鲜冰冻血浆先无性或获得性凝血因子缺乏症免疫球蛋白缺乏症等2

血浆血浆中有不同生理功能的几种主要成分转输蛋白类：在血液循环中对机体的营养物质、代激产物、激素、药物等进行转输的一类血浆蛋白免疫球蛋白凝血系统蛋白：维持正常凝血机制、保护血管渗透补体系统蛋白：机体主要防御体系之一蛋白酶抑制物类：维持机体内环境的稳定3

细胞因子

特点与生理作用：对效应细胞的生长、增殖和分化调控。

化学本质：蛋白质和多肽；

肝细胞生长刺激因子（HEGF）：肝部分切除后的肝组织再生剂；

细胞生长抑制因子：抗癌新药研发。二 动物来源的药物

动物来源药物的特点；

动物来源药物的种类与用途。（一） 动物来源药物的特点

原料来源丰富：

动物原料：牛、猪、羊等的器官、组织、腺体、血液，毛角等；其次是各种小动物。

要重视安全性：

种属差异较大，因此活性物质的结构也有一定的差异。特别是蛋白质类药物。（二） 动物来源药物的种类与用途动物细胞因子动物脂类药物动物糖类药物动物核酸类药物动物酶与辅酶类药物动物多肽与蛋白类药物动物来源药物的种类1

动物多肽与蛋白类药物种类主要多肽药物主要蛋白质类药物多肽激素多肽类细胞因子蛋白质激素血浆蛋白质蛋白质类细胞因子粘蛋白胶原蛋白等举例垂体多如脑氨垂体蛋白蛋白脊髓生主要品明胶、肽激素肽、蛇白质激、免疫长因种有胃阿胶、下丘脑激素毒，胎盘提取素；促性腺激球蛋白等子，骨形成蛋膜素、硫酸糖氧化聚合明胶甲状腺物、脾素等白肽、内等激素；胰岛激素；胃肠道激水解物、肝水解物、抗在因子、血型物质A和B素；胸腺激素癌肽等2

动物酶与辅酶类药物种类举例促消化酶类胰酶，淀粉酶，蛋白酶，脂肪酶等消炎酶类蛋白酶对消炎有效,溶菌酶治疗心脑血管疾病的相关酶纤溶酶：防止血栓的形成和消除已形成血栓的最有效的酶.主要纤溶酶、尿激酶、蚓激酶、链激酶、凝血酶抗肿瘤的酶L一门冬酰胺酶是一种抗白血病药物与电子传递有关的治疗酶如细胞色素c、SOD等其他药用酶在解毒方面的应用有机磷解毒酶,青霉素酶等动物辅酶类大部分属核苷酸类药物,在核酸类药物中介绍三 植物来源的药物

植物来源药物的特点；

植物来源药物的种类与用途。（一） 植物来源药物的特点

比例大：约40％的药物来源于植物；

种类繁多，结构复杂。（二） 植物来源药物的种类与用途植物来源药物植物中的天然有机化合物植物蛋白质,多肽,酶类生理活性物质植物糖类药物扭正咳平喘第69页，共84页第70页，共84页第71页，共84页四 海洋生物药物

海洋生物药物的特点；

海洋生物药物的种类与用途；

海洋生物药物的研究前景。（一） 海洋生物药物的特点

品种总数达20万种，占地球生物的80％以上，已鉴定的达20278种；

海洋微生物：每平方英尺的海泥上能找到十多种尚未能认识的新生物；

海洋环境：高压、低营养、低温、无光照以及局部高温、高盐等所谓生命极限的环境。嗜热、嗜盐、嗜碱微生物等能生存繁衍于独特生态系统的新微生物；

生物活性物质：常具有新颖的化学结构和独特的生理功能。（二） 海洋生物及海洋生物药物的种类与用途海洋生物药物抗菌药物抗病毒药

抗癌活性物 物质生物毒素其他第二章

生物药物简介种类来源功能褐藻酸钠海藻抗肿瘤，防止心血管疾病海狗17肽海狗扩张血管、降低血压第二章

生物药物简介抗菌药源功能头孢菌素顶头胞霉菌以头孢烯的母核开发出的先锋霉素。这类抗生素具有耐酸、耐酶、毒性低、抗菌谱广的特点。对许多G+球菌，特别对耐金黄色葡萄球菌感染的疾病都有较好疗效。对G-菌也有效倍半萜异氰化合物axisonitrile-4海绵抑制葡萄球菌，分支杆菌plakortin海绵抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌皂苷毒素holotoxinA、B海绵治疗脚气和白癣菌感染症抗病毒药物来源功能倍半萜

Avaro及Avarone贪婪海绵在体外0.1g／L可抑制

HIV复制，通过抑制逆转录酶（RT）作用来抑制HIV复制，对正常的细胞无毒性硫酸多糖PV－9ll和PS－870海藻动物实验证明有显著的抗HIV病毒作用AZT（zidovvdine）重要原料胸腺嘧啶脱氧核苷鲱鱼的精液抗艾滋病药物Toximsol红海海带抑制多种病毒逆转录酶，如HIV－1，小鼠白血病病毒等Kelletinin

A洋腹足动物对人T细胞白血病（HTLV-1）有抑制作用，并对HTLV一1感染的MF2细胞具有抗有丝分裂作用抗癌活性物来源功能鲨鱼软骨提取物鲨鱼骨髓、大肠、乳腺等的癌细胞的毒性治疗试验角鲨烯角鲨可以防止癌细胞向肺部转移，且副作用少，无毒性鲍鱼多糖鲍鱼抗肿瘤生长作用。杂多糖，海洋微生物增强免疫活性、促marinactanFlavobacteri进体液免疫和细胞umuliginosum免疫，能抑制多种动物移植肿瘤，与化疗药物在抗肿瘤方面有协同作用抗癌活性物质来源的海洋生物功能紫菜多糖紫菜抗肿瘤、防治心血管疾病复方海藻多糖由8种多糖制成抗癌中药制剂多糖钝顶螺旋藻增强免疫、抗辐射二倍半萜内酯类化合物海绵Luffariellavariabilis抗癌三个环肽化合物海绵Didemnia抗癌Dolastatin 10海兔Dolastatinauricularia可抑制肿瘤细胞的微管聚合作用，作为抗胰腺癌、前列腺癌、皮肤癌的药物毒素种类来源生物功能河豚毒素河豚科鱼类的卵巢和肝脏中致死剂量在3μg/kg左右，镇痛，还可用于治疗气喘病，胃痉挛等海蛇毒素海蛇心血管抗血栓，风湿疼痛，腰腿疼痛海葵毒素海葵强心、降血脂、抑制血栓形成、增强心肌收缩等作用芋螺毒素Ziconotide的效果比吗啡还要强100～1000倍，有望成为继吗啡之后又一只强止痛剂，而且无成瘾性。例子——芋螺毒素的应用前景

作为分子探针用于研究离子通道和其他受体的结构与功能。

作为离子通道的拮抗剂用于临床治疗。

芋螺毒素分子小，毒性高，作用迅速，被许多国家的军事部门重视。三种α－芋螺毒素的三维飘带图A:PnIA;B:MII;C:

GIdes[His5]芋螺毒素α－MI单环肽des[His5]芋螺毒素α－MI单环肽des[His5]芋螺毒素α－MIdes[His5]芋螺毒素α－MI芋螺毒素α－MI单环肽芋螺毒素α－MI单环肽芋螺毒素α－MI芋螺毒素α－MI芋螺毒素V7芋螺毒素V7(1-6)单环肽芋螺毒素V7(2-4)单环肽芋螺毒素V7(3-5)单环肽（三） 海洋生物药物的研究前景

取得重要进展的领域；

生物技术在海洋药物研究与发展中的作用：

海洋中药材新品种和用生物技术防治海洋中药材人工养殖中的病虫害

；

开发海洋生物基因工程药物

；

开发海洋生物细胞工程药物

；

加强海洋微生物药物的开发

。不同化学本质的生物药物

氨基酸类药物

蛋白质、多肽类药物

核酸类药物

酶类药物

糖类药物

脂类药物

维生素及辅酶类药物一 氨基酸类药物

AA及其衍生物在医药中的应用（见下表）。、氨基酸的营养价值8种+两种（MTV,Hall,Tip）对婴幼儿，Lys促进钙的吸收．加速骨骼生长治疗消化道疾病Glu及其盐酸盐、谷氨酰胺、乙酰谷酰胺铝、甘氨酸及其铝盐、硫酸甘氨酸铁、组氨酸盐酸盐治疗肝病精氨酸盐酸盐、磷葡精氨酸、鸟天氨酸、谷氨酸钠、蛋氨酸、乙酰蛋氨酸、瓜氨酸、赖氨酸盐酸盐及天冬氨酸治疗脑及神经系统疾病有谷氨酸钙盐及镁盐、氢溴酸谷氨酸钠、γ－酪氨酸色氨酸、5－羟色氨酸、酪氨酸亚硫酸盐及左旋多巴等肿瘤治疗有偶氮丝氨酸、氯苯丙氨酸、磷乙天冬氨酸及重氮氧代正亮氨酸二 主要蛋白质和多肽类药物蛋白酶抑制剂碱性蛋白质胶原蛋白粘蛋白蛋白质类细胞生长调节因子血浆蛋白质蛋白质激素主要蛋白质类药物主要多肽类药物多肽激素多肽类细细胞生长调节因子：表皮生长因子，转移因子，心钠素含有多肽成分的其他生化药物：蜂毒，蛇毒，花粉提取物等垂体多肽激素：促皮质素,催产素,加压素下丘脑激素：促甲状腺激素释放激素、生长素抑制激素甲状腺激素：甲状旁腺激素、降钙素胰岛激素：胰高血糖素，胰解痉多肽胃肠道激素：胃泌素，肠泌素等胸腺激素：胸腺素，胸腺肽，胸腺血清因子三 核酸类药物

核酸类药物可分为两大类：

具有天然结构的核酸类物质；

天然结构碱基、核苷、核苷酸的结构类似物或聚合物。具有天然结构的核酸类物质

缺乏这类物质会使生物体代谢造成障碍。提供这一类药物，有助于改善机体的物质代谢和能量平衡，加速受损组织的修复、促使缺氧组织恢复正常生理机能。临床广泛使用于放射病、血小板减少症、白细胞减少症、急慢性肝炎、心血管疾病、肌肉萎缩等代谢障碍。药物如肌苷、ATP、辅酶A、GTP、CTP、UTP等。天然结构碱基、核苷、核苷酸的结构类似物或聚合物

这一类核酸类药物是当今人类治疗病毒、肿瘤、艾滋病等的重要手段，也是生产干扰素、免疫抑制剂的临床药物。如三氮唑核苷（病毒唑）。三氮唑核苷（病毒唑）

作用机理：在体内转变成三氮唑核苷酸，抑制肌苷酸脱氢酶，阻断鸟苷酸的生物合成，从而抑制病毒DNA的合成。在体外有广谱抗病毒和抗肿瘤作用，对病毒作用点多，不易使病毒产生抗药性。主要核酸类药物四 酶类药物药用酶类促消化酶类消炎酶类：溶菌酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶与纤维蛋白溶解作用有关的酶类：链激酶、尿激酶、纤溶酶、凝血酶等其它药用酶抗肿瘤的酶：门冬酰胺酶、神经氨酸苷酶是一肿瘤免疫治疗剂五 糖类药物

糖类药物主要有：

单糖：葡萄糖、果糖、氨基葡萄糖；

低聚糖：如蔗糖等；

多糖：如甘露聚糖、茯苓多糖等；

糖的衍生物：如6－P－G，1，6－2P－F等。多糖具有多种生理活性

调节免疫功能；

抗感染作用；

促进细胞DNA、蛋白质的合成，促进细胞的增殖、生长；

抗辐射损伤作用：如茯苓多糖、紫菜多糖；

抗凝血作用：如肝素、芦荟多糖、黑木耳多糖等；

降血脂，抗动脉粥样硬化作用：小分子量肝素等。六 脂类药物，主要种类举例功能胆酸类胆酸促脂肪消化吸收．促进肠道正常菌丛繁殖抑制致病菌生长色素类胆红素抗氧剂,有清氧自由基功能,用于消炎血卟啉激光治疗癌症的辅助剂不饱和脂肪酸类亚油酸

等降血脂，预防动脉粥样硬化磷脂类卵磷脂防治动脉粥样硬化、肝病及神经衰弱脑磷脂止血、防动脉粥样硬化及神经衰弱固醇类胆固醇为人工牛黄的原料麦角固醇VD2的原料人工牛黄主要成分为胆红素、胆酸、猪胆酸、胆固醇等七 维生素及辅酶类药物

复习生物化学学的内容。第118页，共84页生物药物的质量控制及评价

质量控制及评价的原则：对最终产品及生产过程确证与评价相结合；

生物技术药物质量控制主要在产品的以下几个方面：

鉴别；纯度；活性；

安全性；稳定性；一致性。

纯度分析：生物技术活性蛋白药物纯度一般要求达到95%以上，有的品种要求达到99%以上。

纯度分析要求以下两方面：

目的活性蛋白的含量；

杂质限量分析。生物技术来源药物的新药评价

原则是相同于一般药物的新药评价，可分为临床前评价和临床评价及生产两方面的工作。但又有特殊性。

我国新生物制品的研制和审批按《新生物制品审批办法》及有关规定的

要求办理。系一级管理，即审批权在国家药品监督管理局，各地方省市药政部门无权审批。新药评价

生物技术来源药物产品的临床评价与一般新药相同，应严格遵循《新药临床研究指导原则》进行。但要指出的是生物技术药物产品的多效性和免疫原性的特性，对临床试验的评价其药效和安全性可能产生的影响应予以必要的注意。新药评价

生物技术来源药物的新药评价分5个阶段，即:

实验室研制与验证；

中试及质量验证；

临床前阶段（临床前药效、药代、药理与毒理验证）；

临床试验：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期（注意多效性和免疫原性）；

生产。注：试生产期间的药品提供进行Ⅳ期临床试验。生物药物的生产方法简介

动植物中提取；

发酵法生产（fermentation）：微生物发酵、基因工程菌发酵；

生物转化（biotransformation）；

酶转化(enzymatic

transformation)；

动植物细胞生产（cultivation

of

animal

andplant

cells）；

动植物生物反应器。第二章 微生物制药

微生物产生的生物药物；

微生物发酵过程概论；

微生物发酵药物制造实例。第2页，共88页第一节 微生物产生的生物药物微生物来源药物的特点

；微生物药物的定义；微生物药物的种类及用途；微生物新药开发的流程；抗生素；微生物来源药物的研究前景。一 微生物来源药物的特点资源丰富；容易改造：能将现代生物技术应用到微生物育种中；生产简单，易于实现工业化生产，设备通用。二 微生物药物的定义由微生物在其生命活动过程中产生的具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物及其衍生物；应用微生物直接合成或通过微生物转化生产的临床上治疗人类多种疾病的药物。三 微生物来源药物的种类微生物产生的活性物质抗感染的抗生素抗肿瘤抗生素酶抑制剂免疫调节剂及其他受体拮抗剂AA，维生素酶核酸抗微生物感染的抗生素重要，后面详细介绍。抗肿瘤抗生素500余种。主要有蒽环类、丝裂烷类、博莱霉素类、色霉素类，放线菌素类，烯炔类抗生素。目前，阿霉素、丝裂霉素、博莱霉素（争光霉素）、放线菌素D（更生霉素）、红比霉素（正定霉素）、平阳霉素等已成为肿瘤治疗中常用的药物。微生物产生的酶抑制剂酶抑制剂(PI)：对特定酶有抑制作用的小分子量蛋白质。在调节酶活性和物质代谢等方面起着重要的作用，近年来发现在许多疾病及病理过程中有控制作用。微生物来源的具有抗血栓、

抗肿瘤、

抗病毒、

抗炎等作用的酶制剂均有研究与报道。第9页，共88页酶抑制剂举例1α

-葡萄糖苷酶抑制剂：影响碳水化合物吸收，主要降糖机制为：抑制小肠刷状缘上各种α-葡萄糖苷酶，使多糖分解为葡萄糖的速度减慢。α

-葡萄糖苷酶抑制剂

代表药物有阿卡波糖、米格列醇和伏格列波糖。优点：降低餐后血糖而对降低空腹血糖无作用、安全和不增加胰岛素分泌。酶抑制剂举例2H5N1神经氨酸酶抑制剂鉴定试剂盒是一个鉴定禽流感病毒H5N1神经氨酸酶抑制剂的试剂盒。禽流感病毒在其外壳上有两种糖蛋白：H—血凝素Hemagglutinin，N—神经氨酸酶（也称唾液酸酶

）Neyramidinase血凝素H—病毒入侵的“开路先锋”，和细胞膜上的蛋白结合，在细胞膜上打开一个通道，使得病毒能进入细胞。N—通过水解的方式切断病毒和宿主细胞膜的最后联系，使病毒脱离寄主细胞。“达菲”：本质是唾液酸酶抑制剂。微生物产生的受体拮抗剂受体与配体的相互作用：受体与相应的配体（ligand）有高度亲和力，并能特异性结合，也可被配体饱和；如激素等的作用；新药发现的重要策略之一，药物作用靶位有45％是受体。受体拮抗剂举例1炎症：和许多难以治愈的自身免疫性疾病如类风湿性关节炎、癌症、心血管疾病、免疫缺陷疾病等具有密切关系。炎症反应和免疫应答密切交织，参与炎症反应的细胞因子众多。以炎症细胞因子受体为靶位建立受体拮抗剂可以达到降低细胞因子活性、治疗炎症等疾病的目的。依博素对类风湿性关节炎有明显的抗炎镇痛活性。受体拮抗剂举例2丙谷胺（蒙胃顿）作用机理：为胃泌素受体拮抗剂，有抑制胃酸和胃蛋白酶分泌的作用。功

能：于十二指肠溃疡，尤适用于慢性胃酸过多所致的溃疡、胃炎。微生物产生的免疫调节剂免疫反应：机体防御机制，自稳机制；免疫调节剂：影响机体免疫功能的物质；免疫增强剂：促进低下的免疫功能恢复正常或防止免疫功能降低的药物，如干扰素；免疫抑制剂：抑制与免疫有关细胞的增殖和功能，减低机体免疫反应。Why？免疫抑制剂举例器官移植中，抑制移植物抗宿主反应和宿主抗抑制反应。风湿性疾病（人体的免疫功能亢进引起）：免疫抑制剂。目前常用的免疫抑制剂有烷化剂，如环磷酰胺和抗代谢药，甲氨喋呤及硫唑嘌呤等。顾觉奋（2000）,微生物来源的免疫抑制剂及其作用机制，药学进展。五 抗生素抗微生物抗生素：按结构的分类；作用模式和位点；抗药性。抗肿瘤抗生素；抗生素的定靶筛选模型。名称药物举例产生菌抗性作用机制β-内酰青霉素,碳耐内酰胺链霉G＋和G-,抑制细菌细胺类青霉烯,头菌；卡特利链有些产酶胞壁黏肽的孢菌素C霉菌抑制剂合成氨基糖链霉素，主是链霉菌属广谱抗细抑制蛋白质苷类新霉素，和小单胞菌属菌，有些的合成卡那霉素，庆大有抗分枝杆菌活性(30S,50S结合,密码误读)四环素四环素，产生菌均为链广谱抗细阻断肽链的类土霉素等霉菌菌活性延长(与30S结合)抗微生物，名称例子产生菌抗性作用机制大环内酯类红霉素螺旋霉素均为链霉菌主抗G＋细菌军团菌、支、衣原体抑制肽转移反应，阻断蛋白质合成紫霉素类紫霉素结核放线菌素链霉和链轮丝菌属有G+,G-抗菌活性，主抗结核杆菌作用于30S，50S，抑制蛋白质合成起始反应和转位反应糖肽类万古霉素等稀有放线菌G+,对肠球菌有较强抗菌性抑制细菌细胞壁黏肽的合成多烯类两性霉素,制霉菌素主要是链霉菌主要作用于真菌与细胞膜中的固醇结合改变细胞膜通透性影响正常代谢。抗微生物名称产生菌作用机制例子蒽环类主要是链霉以发色团插入DNA双螺道诺霉素，阿抗生素菌旋，抑制RNA合成霉素DNA复制糖肽类链轮丝菌与DNA结合，使DNA博莱霉素（多抗生素单链断裂，抑制T进入 组份抗生素）DNA，终止癌细胞分裂。色霉素灰色链霉菌与DNA结合，抑制依赖临床用：色霉类抗生ATCC于DNA的RNA多聚酶素A，橄榄霉素13273等素B，光神霉素抗肿瘤名称产生菌作用机制例子烯二炔类抗生素新制癌菌素抗生素含九元环的烯炔结构，以共价鉴于蛋白质相连。活化后形成芳香环二自由基，切断DNA链，抑制DNA合成力达霉素正做临床试验丝裂烷类抗生素丝裂霉素使DNA双链间形成交联，抑制DNA合成。（广谱抗细菌及癌细胞作用）丝裂霉素C抗肿瘤第三章

微生物制药 第23页，共88页青霉素类抗生素□早期，青霉素F、G（含量多，稳定）、K（活性最高，但极不稳定）、X、双氢青霉素F与Flavacidin等6种天然青霉素。第三章

微生物制药 第24页，共88页青霉素的主核6-氨基青霉烷酸（6－APA）第25页，共88页第三章

微生物制药 第26页，共88页头孢菌素类抗生素□主核为7－氨基头孢烯酸（7－ACA）第三章

微生物制药 第27页，共88页半合成头孢菌素□天然头孢菌素虽抗菌谱广,但抗菌活性微弱.第28页，共88页氨基糖苷类抗生素□由氨基环醇、氨基糖与糖组成。?iHO7,.,,

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=(CH3)iN飞竺凡四环素类抗生素□如金霉素，土霉素等母核为四环素的有机物。氯霉素类抗生素作用机制举例抑制细胞壁生物合成β－内酰胺类抗生素

，如青霉素，头孢菌素等作用于细胞膜多粘菌素，短杆菌肽S等作用于蛋白质生物合成体系链霉素、苦霉素、红霉素作用于核酸与核酸合成体系放线菌素

、安莎类抗生素

、利福霉素SV、利福平、利福定利福酰胺作用于能量代谢体系如癣可宁，缬霉素，短杆菌素S等第35页，共88页□微生物的抗药性机制：缺乏某类药物作用的结构；药物不能穿过细胞膜进入胞内；药物被变为无活性的形式；药物的作用部位被修饰改变；被药物阻断的代谢途径发生遗传改变；将进入到胞内的药物泵出胞外。未来抗生素能降低细菌耐药性

。美国科学新闻网站：将来最有效的抗生素可能并不杀死任何细菌。相反，这些药物仅仅是阻止细菌间的相互“交谈”，即干扰细菌之间不断传递的分子信号流等方法。β－内酰胺酶抑制剂本身没有或只有很弱的抗菌作用。设计β－内酰胺酶抑制剂的指导思想：与青霉素结构类似的小分子。定靶筛选模型及其应用以作用机制为依据；以耐药机制为依据；其他筛选方法。以作用机制为依据的筛选模型模型名称筛选应用细胞壁合成抑制剂支原体模型七尾霉素类，富伦菌素B，azureomycin

A和BD-丙氨酸二肽合成抑制剂D-环丝氨酸，DL-1-氨基乙基磷酸羧肽酶抑制剂头霉素A、7-甲基去乙酰头孢菌素糖肽类抗生素阳性菌株细菌自溶酶诱导剂阳性菌株C5738细胞形态变化Globomycin细菌叶酸代谢抑制剂Dinzaquinomycin

A和B蛋白质合成抑制剂四环素等细菌DNA回旋酶抑制剂新生霉素，香豆素类化合物改变细胞膜通透性物质筛选SP-127以作用机制为依据的筛选模型模型名称筛选应用以耐药机制为依据β-内酰胺酶抑制剂棒酸、橄榄酸混合物（MM4550）氨基环醇类钝化酶抑制剂大分子多肽80-506等氯霉素乙酰转移酶抑制剂N-9174其他筛选方法抗生素超敏菌株的应用诺卡菌素，氨基糖苷类抗生素、环丝氨酸等诱导酶方法的应用四环素类、大环内酯类酶联免疫吸附法氨基糖苷类六 微生物来源药物的研究前景分离筛选产生新的生物活性物质的菌株；选育高产菌种；改进发酵装置和发酵工艺；将现代生物技术应用到生产实践中；基因工程等在微生物发酵制药中的应用。中药炮制采用微生物发酵法具有一般方法所无法比拟的优势

,可以为开发新药、

提高药物疗效、

降低药物毒副作用的研究提供新的手段

,为中药的发展开辟新的研究空间（王玉阁，2006，微生物发酵制药的研究）。由国家发展和改革委员会批准立项建设的“微生物药物

国家工程研究中心”以华北制药集团新药研究开发有限责任

公司为项目法人单位，以

“华北制药集团有限责任公司”、上市公司“华北制药股份有限公司”为依托，

以云南微生物研究所为主要技术合作和参股单位，建

立以微生物来源的小分子药物为主要研究方向的新药研究开

发和产业化的技术体系。华北制药与中科院微生物所签署合作协议；2

0

0

3年1月7日法国国家科研中心和阿旺蒂斯制药公司经过1

1年合作，

用做面包的酵母为基础，

成功培育出能合成氢化可的松的单细胞微生物工厂；利用基因工程技术构建新的微生物工程菌株，此技术的应用：一方面可大幅度提高产率，

另一方面可获得新的化合物。在这一领域，

可以获得所谓

“杂合抗生素”

，

例如，国外对杂合

“糖苷类抗生素”研究较多，并取得重要成果。微生物药物创制的途径、

方法与新技术的应用陆茂林,微生物新药创制的思路与方法[J],中国天然药物,2006。扩大微生物来源，寻找新的有药用价值的生理活性物质

;建立新的筛选模型，

寻找非抗生素类生理活性物质

；应用定向生物合成和突变生物合成的原理寻找新的次级代谢产物

；对已知化合物进行化学改造

（如半合成）寻找效果更好的生理活性物质

；利用基因工程技术构建新的微生物工程菌株。□

2003年在美研发和上市的达托霉素（商品名:cubicin）作为环脂肽类抗生素家族的第一个产品，其化学结构和作用机制不同于已有所有类别的抗生素，

是近四十年来继嗯

哇烷酮类抗生素后，应用到临床的唯一的新结构类别抗生素。

环脂肽类抗生素对于革兰阳性菌有很好的抗菌效果。顾觉奋（2003），抗

HIV抗生素研究进展，综述；顾觉奋（2003），获取抗生素的新途径——沉默基因的激活。□王玉霞,乔建军,元英进

.蛋白质组学在微生物制药中的应用.目前蛋白质组学在微生物基础研究、细菌耐药性研究、药物靶点确定、疫苗研制、药理研究以及药物合成机制研究等方面的巨大作用；意义：直接产生新的药物

，产生新的指导思想

，而减少对新药开发中的盲目性

加快药物靶点探测速度，

增加新药的临床实验通过率。第二节 微生物发酵过程概论概述；优良菌种的选育；发酵的基本过程；发酵方式；发酵工艺控制；发酵产物的提取；发酵设备。一 概述□发酵工程概念及发展的四个阶段；□发酵工程研究内容

。发酵工程概念及发展的四个阶段发酵工程（fermentation

engineering）：又称微生物工程，是利用微生物制造工业原料与工业产品并提供服务的技术；生物技术的基础工程；完整细胞的综合生物化学过程：正常生长、过量积累产物；四个阶段：经验，微生物培养技术，深层通气培养，基因工程等高新技术阶段。发酵工程内容菌种的选育、代谢调节与菌种保存；培养基配制与灭菌；发酵过程的参数检测、控制与动力学；发酵反应器的设计和自动控制；产品的分离纯化、精制、包装。二 菌种选育必要性；方法：自然选育；诱变育种；原生质体融合；基因工程（在基因工程制药一章中讲）；航天育种等。诱变育种主要诱变剂：物理；化学；生物。表诱变育种的一般步骤出发菌株的选择；菌悬液的制备；诱变处理；中间培养；变异菌株的分离和筛选：自身耐药突变株；结构类似物或前提类似物的突变株；营养缺陷型。第三章

微生物制药 第55页，共88页原生质体融合三 发酵的基本过程方式；工艺控制。第三章

微生物制药 第57页，共88页原始菌种--+-保藏培养+琼脂斜面旧

氏瓶培养1

(茄形或锥形瓶）t摇床培养（一级或二级）种子培养 （一级或二级种子罐）t .培 养 基

一

·

I发酵生产罐培养」i, L产品提炼部分l图

6-1单批发酵的工艺流程第三章

微生物制药 第60页，共88页五 工艺控制培养基；温度；pH；DO；泡沫；补料等。检测参数菌生长（生长量、菌体形态）；主要基质的消耗（糖、氮、氨基氮、磷等）；产物生成；温度；pH；溶解氧（通气量、搅拌转速等）；泡沫；粘度（滤速）；罐压；液位；排气成分等。培养基水；C；N；无机盐；生长因子；前体：前体对抗生素生产有至关重要的作用；促进剂、抑制剂等。温度温度的影响：酶（生长、产物）；发酵液性质；代谢途径和方向（如米曲霉制曲时，控制较低温度时，有利于蛋白酶合成，α－淀粉酶活性受到抑制。）Q发酵=Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射温度的选择和控制。温度的选择和控制选择：菌种；□一般26℃－37℃；产物。控制：冷却水；冷冻盐水循环降温。pH值□

pH的影响：菌体生长的酶；产物合成的酶；产物的稳定性；生物合成方向（黑曲霉，pH2－3，产柠檬酸；中性，产草酸）菌体本身有一定的调整pH的能力。pH的选择和控制。pH的选择和控制选择：□菌种（一般5－8）；产物；培养基。控制：培养基；补料。溶解氧（DO）几个概念：供氧、需氧、溶氧及三者关系；DO的影响：限制性因素；适当：临界氧浓度、最适氧浓度。溶氧变化规律：随发酵过程而变化；发酵异常。DO的控制供氧：□通气（一般0.3-1m3／m3）；□搅拌（一般1～2kW/m3