生物制药工艺学基础试题及答案

生物制药工艺学基础试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.下列物质中，不属于生物药物范畴的是A.重组人胰岛素B.单克隆抗体C.化学合成的小分子镇痛药D.基因治疗产品2.药品生产质量管理规范的英文缩写是A.GCPB.GMPC.GLPD.GSP3.大规模生产治疗性单克隆抗体最常用的哺乳动物细胞系是A.小鼠骨髓瘤细胞B.中国仓鼠卵巢细胞C.人胚胎肾细胞293D.昆虫细胞Sf94.蛋白质层析纯化中，依据分子大小差异进行分离的方法是A.离子交换层析B.疏水相互作用层析C.凝胶过滤层析D.亲和层析5.病毒纯化中常用蔗糖密度梯度离心，其主要分离依据是A.颗粒电荷差异B.颗粒分子大小差异C.颗粒密度差异D.颗粒疏水性差异6.大肠杆菌表达重组蛋白的主要劣势是A.培养成本高B.缺乏翻译后修饰能力C.发酵周期长D.遗传背景不清楚7.ProteinA亲和层析纯化单克隆抗体时，主要结合抗体的A.Fab区域B.Fc区域C.重链可变区D.轻链恒定区8.单抗下游工艺中，低pH病毒灭活孵育的常用pH范围是A.2.0–3.0B.3.0–4.0C.6.0–7.0D.8.0–9.09.超滤膜截留分子量的选择主要依据目标蛋白的A.等电点B.分子量C.疏水性D.糖基化程度10.深层过滤在生物制药下游工艺中的主要用途是A.除菌B.去除细胞碎片和胶体杂质C.病毒灭活D.蛋白浓缩11.中国药典规定的无菌检查方法为A.薄膜过滤法或直接接种法B.革兰染色法C.ELISA法D.PCR法12.细胞培养过程中，乳酸大量积累通常与哪种现象相关A.葡萄糖供应不足B.细胞密度过高C.细胞凋亡启动D.缺氧或过度糖酵解13.单抗下游纯化中，“捕获”步骤最常用的层析方法是A.凝胶过滤层析B.ProteinA亲和层析C.阴离子交换层析D.疏水相互作用层析14.冷冻干燥工艺三个主要阶段的正确顺序是A.预冻、一次干燥、二次干燥B.一次干燥、预冻、二次干燥C.二次干燥、一次干燥、预冻D.预冻、二次干燥、一次干燥15.除菌过滤常用的膜孔径为A.0.1μmB.0.22μmC.1μmD.5μm16.注射用水（WFI）的制备方法通常不包括A.蒸馏法B.反渗透法C.离子交换法D.反渗透结合超滤法17.生物药发生生产工艺变更后，开展“可比性研究”的主要目的是A.证明变更前后产品质量具有可比性B.比较不同厂家同类产品的价格C.比较不同批次产品的生产成本D.比较不同给药途径的临床疗效18.药品生产中“批号”是指A.用于识别一个特定批次的唯一编号B.药品批准文号C.药品生产许可证编号D.药品有效期年份编号19.CHO细胞无血清悬浮培养的优势不包括A.更易放大生产B.降低外源动物源性蛋白污染风险C.提高批间一致性D.细胞完全不产生乳酸20.生物药液体制剂中，吐温80（聚山梨酯80）的主要作用是A.等渗调节剂B.表面活性剂和蛋白稳定剂C.缓冲剂D.抑菌剂二、多项选择题（每题2分，共20分）1.下列属于生物药物范畴的有A.重组细胞因子B.单克隆抗体C.反义寡核苷酸D.化学合成的对乙酰氨基酚2.生物药的关键质量属性（CQA）通常包括A.生物学活性B.纯度与杂质谱C.蛋白含量D.聚体水平3.生物制药中可用于病毒清除验证的单元操作有A.低pH孵育B.S/D溶剂-去污剂处理C.20nm纳滤D.阴离子交换层析4.单克隆抗体上游生产工艺包括A.种子复苏与扩增B.生物反应器流加培养C.ProteinA亲和层析D.深层过滤5.下列关于离子交换层析的说法，正确的有A.依据蛋白质表面电荷差异实现分离B.提高盐浓度可促进蛋白质洗脱C.上样时通常使用低盐缓冲液D.可用于去除宿主细胞蛋白和内毒素6.关于大肠杆菌表达系统中包涵体的说法，正确的有A.包涵体不具有生物学活性B.包涵体需经变性-复性过程恢复活性C.包涵体中的蛋白不易被蛋白酶降解D.包涵体复性后可直接用于制剂生产7.生物反应器培养工艺中的关键过程参数包括A.温度B.pH值C.溶解氧D.搅拌转速8.下列属于病毒灭活化学方法的有A.低pH孵育B.S/D溶剂-去污剂处理C.紫外线照射D.巴氏消毒9.下列关于蛋白冻干保护剂的说法，正确的有A.海藻糖是常用的冻干保护剂B.蔗糖可为蛋白提供非特异性保护C.甘露醇常用作冻干骨架剂D.吐温80通常作为冻干保护剂使用10.生物制药中防止产品污染的策略包括A.原辅料质量控制B.洁净区环境监控C.设备清洁验证D.人员更衣与培训三、判断题（每题1分，共10分）1.生物药通常相对分子质量大、结构复杂，对热和pH敏感，多需冷链储运。2.大肠杆菌表达系统缺乏糖基化修饰能力，因此不适合生产所有类型的重组蛋白。3.疏水相互作用层析一般在较高盐浓度下上样，通过降低盐浓度进行洗脱。4.ProteinA亲和层析通常采用高浓度盐溶液洗脱抗体。5.0.22μm滤膜可有效去除病毒，因此可作为病毒清除步骤。6.生物药的生物学活性可采用细胞增殖抑制法或报告基因法测定。7.冷冻干燥中，二次干燥阶段的目的是去除残余结合水，使含水量降至目标范围。8.目前所有生物制药工艺均必须采用连续流生产模式。9.清洁验证中通常需制定残留物限度，例如活性成分残留不超过10ppm。10.细胞培养过程中，CO2分压越高越有利于细胞生长。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述生物药物的主要特点。2.简述大肠杆菌表达系统的主要优缺点。3.简述离子交换层析分离蛋白质的基本原理及常用洗脱方式。4.简述生物制药中病毒清除的主要策略及常用手段。五、综合分析题（每题15分，共30分）1.请结合单克隆抗体生产工艺，阐述从细胞复苏到制剂灌装的主要阶段、关键单元操作及影响产品质量的关键工艺参数。2.某重组蛋白在大肠杆菌中以包涵体形式表达。请设计一条从发酵液到高纯度产品的小试纯化路线，并说明各步骤目的；同时讨论提高包涵体蛋白复性收率的主要策略。参考答案与解析一、单项选择题1.答案：C2.答案：B3.答案：B解析：CHO细胞具备与人源相近的糖基化修饰能力，且适合悬浮培养和放大生产，是单抗产业化的首选宿主细胞。4.答案：C5.答案：C6.答案：B7.答案：B解析：ProteinA特异性结合IgG的Fc区，故可一步实现抗体捕获与大部分宿主蛋白杂质的去除。8.答案：B9.答案：B10.答案：B11.答案：A12.答案：D解析：缺氧或葡萄糖过量时，细胞通过糖酵解产生大量乳酸，乳酸积累会抑制细胞生长和产物表达。13.答案：B14.答案：A15.答案：B16.答案：C解析：注射用水一般采用蒸馏或反渗透结合超滤制备；离子交换通常用于纯化水制备，难以满足注射用水的内毒素和微生物限度要求。17.答案：A18.答案：A19.答案：D20.答案：B二、多项选择题1.答案：ABC解析：生物药物包括重组蛋白、抗体、核酸药物等；对乙酰氨基酚属于化学小分子药物。2.答案：ABCD解析：CQA指影响产品安全性和有效性的质量属性，活性、纯度、含量、聚体等均属于关键质量属性。3.答案：ABCD解析：低pH孵育和S/D处理为病毒灭活法，纳滤和层析为病毒去除法，均可纳入病毒清除验证研究。4.答案：AB解析：上游工艺指从细胞复苏到培养收获的过程；ProteinA层析和深层过滤属于下游工艺。5.答案：ABCD解析：离子交换层析通过静电作用结合蛋白，洗脱常采用增大盐浓度或改变pH的方式；阴离子交换层析可有效去除带负电的内毒素。6.答案：ABC解析：包涵体蛋白为无活性聚集体，复性后仍需进一步纯化，不能直接用于制剂。7.答案：ABCD8.答案：AB解析：紫外线照射和巴氏消毒属于物理灭活法，低pH孵育和S/D处理属于化学灭活法。9.答案：ABC解析：吐温80主要用作表面活性剂，兼具一定稳定作用，但不属于典型冻干保护剂。10.答案：ABCD三、判断题1.答案：正确2.答案：正确3.答案：正确4.答案：错误解析：ProteinA亲和层析常通过低pH缓冲液洗脱抗体，高盐洗脱主要用于疏水层析。5.答案：错误解析：0.22μm滤膜为除菌过滤用，不能有效截留病毒；病毒清除需20nm级纳滤或特定灭活工艺。6.答案：正确7.答案：正确8.答案：错误解析：批式培养和流加培养仍是当前生物药生产的主流模式，连续流生产并非强制要求。9.答案：正确10.答案：错误解析：过高CO2分压会使培养基pH下降并影响细胞渗透压，从而抑制细胞生长。四、简答题1.答案：(1)分子结构复杂，相对分子质量大；(2)具有特异性的生物学活性和潜在的免疫原性；(3)对热、pH、酶等因素敏感，稳定性差；(4)生产工艺复杂，质量控制要求高；(5)产品多以注射剂形式给药，需冷链储运。2.答案：优点：(1)遗传背景清楚，基因操作简便；(2)培养成本低、周期短，易于放大；(3)表达量高，可实现高密度发酵。缺点：(1)缺乏翻译后修饰能力，难以表达结构复杂的蛋白；(2)易形成包涵体，需变性复性且收率受限；(3)内毒素等杂质污染风险较高。3.答案：离子交换层析以带有电荷基团的介质为固定相，蛋白质依据其表面电荷性质与离子交换剂发生可逆的静电结合，不同蛋白质因电荷差异而实现分离。常用洗脱方式有两种：(1)增加盐浓度，通过阳离子或阴离子竞争置换结合蛋白；(2)改变pH，改变蛋白质和介质的电荷状态，减弱静电作用使蛋白解离。4.答案：(1)源头控制：选用经检验合格的动物源原辅料，降低外源病毒引入风险；(2)病毒灭活：采用低pH孵育、S/D处理、巴氏消毒等手段；(3)病毒去除：采用20nm级纳滤和层析等单元操作；(4)工艺验证：通过缩小模型开展病毒清除验证研究，计算各步骤病毒log去除值，确保总清除能力满足法规要求。五、综合分析题1.答案：单克隆抗体生产工艺可分为上游工艺、下游工艺和制剂生产三大阶段。(1)上游工艺：包括细胞复苏、种子扩增和生物反应器培养。种子复苏后依次经摇瓶、小规模反应器逐级放大，再转入生产用生物反应器进行批式、流加或灌流培养。关键工艺参数包括温度、pH、溶解氧、搅拌转速、营养物浓度及代谢副产物（乳酸、氨、CO2）控制。(2)下游工艺：培养收获液先经深层过滤或离心澄清，再经ProteinA亲和层析捕获抗体；捕获后经低pH孵育灭活病毒，随后通过阴离子交换层析、疏水相互作用层析等精纯步骤去除宿主细胞蛋白、核酸、聚体及ProteinA脱落配基；最后经20nm纳滤去除病毒，并经超滤/渗滤浓缩换液制成原液。(3)制剂生产：原液经配制、除菌过滤、无菌灌装，根据产品稳定性需要采用液体或冻干剂型，最终检验合格后放行。关键质量属性包括聚体含量（SEC-HPLC）、电荷变异体（IEF或CEX）、生物学活性、残留宿主蛋白、残留DNA、残留ProteinA、内毒素和无菌性等。各阶段工艺参数的变化均可能影响上述质量属性，因此需通过工艺表征和验证确定操作窗口。解析：回答应完整体现“上游—下游—制剂”的工艺流程，并对关键单元操作和质量控制点进行说明。注意区分上游和下游工艺的边界，避免将层析步骤归入上游。2.答案：设计路线如下：(1)菌体收集与破碎：发酵液经离心或微滤收集菌体，采用高压匀浆或超声破碎使细胞裂解，离心收集包涵体沉淀。目的是释放包涵体并初步去除可溶性杂蛋白。(2)包涵体洗涤：用含低浓度去污剂（如TritonX-100）和EDTA的缓冲液洗涤包涵体，去除膜碎片、脂质和部分吸附杂蛋白。(3)变性溶解：用6–8mol/L尿素或盐酸胍，并加入DTT或β-巯基乙醇还原剂溶解包涵体，获得变性还原态蛋白溶液。(4)复性：通过稀释复性、透析复性或柱上复性缓慢去除变性剂，并加入氧化还原体系（如GSH/GSSG）辅助二硫键正确配对，使蛋白折叠为天然活性构象。(5)精纯：复性产物经离子交换层析