微生物制药.ppt

1、微生物制药,概念,微生物制药利用微生物技术，通过高度工程化的新型综合技术，以利用微生物反应过程为基础，依赖于微生物机体在反应器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯化技术进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。 微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。,代表人物,产品分类,生物来源：青霉素，放线菌； 作用对象：抗菌药，抗肿瘤药，抗病毒药，除草剂，酶抑制剂，免疫调节剂； 作用机制：抑制细胞壁合成药，影响细胞膜功能药，干扰蛋白质合成药， 化学结构：抗生素，维生素，氨基酸，甾体激素，酶及酶

2、抑制剂；,青霉素,1概念： 是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。 2青霉素药理作用 ： 干扰细菌细胞壁的合成。 对革兰阳性球菌及革兰阳性杆菌、螺旋体、梭状芽孢杆菌、放线菌以及部分拟杆菌有抗菌作用。,青霉素,3青霉素过敏 青霉素类抗生素的毒性很小，是化疗指数最大的抗生素。 但其青霉素类抗生素常见的过敏反应在各种药物中居首位，发生率最高可达5%10% ，为皮肤反应 ，表现皮疹、血管性水肿，最严重者为过敏性休克，多在注射后数分钟内发生，症状为呼吸困难、发绀、血压下降、昏迷、肢体强直，最后惊厥，抢救

3、不及时可造成死亡。,放线菌素D,1概念; 放线菌素D（Dactinomycin D）又称更生霉素，分子中含有一个苯氧环结构，通过它连接两个等位的环状肽链。抗瘤谱较窄，用于肾母细胞瘤、绒毛膜上皮癌、横纹肌肉瘤和神经母细胞瘤等。,放线菌素D,2作用机制 放线菌素D能与DNA双螺旋结合产生细胞毒性。与脱氧鸟苷间形成的结晶性复合物的调衍射研究表明本品的酚恶嗪酮（phenoxazone）环平面可嵌入到DNA的鸟苷和胞苷的碱基对之间，其肽链部分则沿着螺旋小沟伸展。这样，就使本品与DNA结成的复合物很稳定，结果阻断了RNA多聚酶对DNA的转录。DNA依赖的RNA多聚酶要比DNA多聚酶对本品的作用敏感得多。,

4、放线菌素D,3放线菌素D适应症 1.肾母细胞瘤、恶性葡萄胎、绒毛膜上皮癌、恶性淋巴瘤、横纹肌肉瘤、睾丸肿瘤等。 2.与放射治疗合用，提高肿瘤对放射治疗的敏感性。 3.眼眶骨骼肌肉瘤、视网膜母细胞瘤、视神经母细胞瘤、黑色素瘤及网状细胞瘤等。,抗生素,1作用机制： 细菌对抗生素的抗性有内在抗性和获得性抗性。内在抗性是指细菌天然对某些抗生素不敏感。获得性抗性涉及细菌遗传背景的改变。细菌可通过随机突变, 或表达潜在抗性基因获得抗性; 也可通过抗性基因水平转移获得抗性。细菌可移动遗传元件，可以在同种甚至不同种菌株间水平转移, 加速了临床上耐药及多重耐药菌株产生。,抗生素-链霉素,链霉素（streptom

5、ycin）是一种氨基葡萄糖型抗生素，分子式C21H39N7O12。它的抗结核杆菌的特效作用，开创了结核病治疗的新纪元。链霉素属于不含伯胺基的氨基糖苷类抗生素，可采用两种方法制备免疫原。一是利用醛基可以采用O-羟基胺法，将其生成含有带羧基的半抗原衍生物然后采用碳化二亚胺法，将带有羧基的半抗原与载体蛋白的胺基或者羧基结合。二是利用链霉素其醛基直接与载体蛋白的胺基缩和,抗生素-链霉素,目前已发现的天然抗生素约2/ 3 来源于链霉菌。利用链霉菌产抗生素能力与链霉素抗性基因之间的对应关系定向筛选正向突变株,是目前农用抗生素科研领域的研究热点，紫外诱变是菌种选育过程中最常用的诱变方法之一，但该法导致的菌种

6、突变是随机的,正突变株的出现频率很低，需要进行大量的筛选工作。通过将链霉素抗性筛选法与传统紫外诱变法结合,可快速、有效的获得理想的抗生素高产突变株。,甾体激素,甾体激素药物是仅次于抗生素的第二类药物, 由于其结构极其复杂, 目前利用全合成的方法比较困难, 通常以具有甾体母核结构的天然产物为原料采用半合成的方法改造后制得。以前生产甾体激素类药物以薯蓣皂素为起始原料, 但自20世纪70年代以来, 薯蓣资源日渐枯竭, 皂素价格不断上涨, 促使国内外一些公司寻找和开发新的甾体激素药物的原料。植物甾醇的结构特点决定了它可以作为甾体激素药物半合成的原料。微生物选择性降解甾体侧链技术的发展使这些廉价易得的甾

7、醇充分利用成为可能,甾体激素,植物甾醇的微生物转化诺卡氏菌、分枝杆菌、节杆菌和假单胞杆菌等微生物都能将甾醇类化合物作为碳源利用, 而使甾醇降解。甾体微生物转化是利用微生物的酶对甾体底物的某一部位进行特定的化学反应来获得一定的产物。,甾体激素,微生物选择性降解甾醇侧链微生物对甾醇作用产生42AD和ADD主要包括侧链的降解, C23位羟基氧化成酮基以及C25, 6位双键的氢化。其中, 起决定作用的是侧链的降解。甾醇侧链的降解开始于C227位的羟化, 然后经过氧化, 最终截断于C217位。选择性控制微生物降解侧链的途径主要有以下两种: 加入酶抑制剂以及利用诱变技术。,甾体激素,影响植物甾醇侧链降解收

8、率的因素： 一是发酵液中植物甾醇的溶解度，甾醇是脂溶性化合物，在水中的溶解度很低, 因此反应中甾醇的有效浓度相当低, 这就导致反应速度和转化率偏低。因此, 应采取措施提高甾醇底物的溶解度, 使甾醇与微生物细胞有良好的接触从而提高产物收率；,甾体激素,二是微生物细胞膜的通透性，甾体微生物降解缓慢的原因不仅在于发酵液中底物和产物溶解度低, 也在于它们进出微生物细胞的速度也很低。因此改变微生物细胞膜的通透性使甾醇底物及其转化产物能自由地出入细胞也是促进侧链降解的有效方法。,酶抑制剂,酪氨酸酶广泛存在于自然界中，其化学本质是含铜蛋白，是黑色素生物合成的关键酶和限速酶。酪氨酸酶的活性与色素沉着性疾病、食

9、品褐变等均有密切关系。抑制酪氨酸酶活性对人类皮肤色素疾病的治疗、食品保鲜及农业抗虫领域具有重要意义。,酶抑制剂,酪氨酸酶抑制剂的作用机理国内外对酪氨酸酶抑制剂的抑制机理普遍认为包括：清除氧自由基，终止自由基链的引发，削弱酪氨酸酶的供氧作用，削弱酪氨酸酶作用。酪氨酸酶抑制剂结构与底物相似，作为酪氨酸酶的竞争性底物，从而削弱酪氨酸酶对酪氨酸及其系列氧化产物的催化氧化作用。根据抑制剂与酶作用后是否引起酶永久性失活，可将酶抑制剂分为不可逆抑制与可逆抑制,酶抑制剂,微生物来源从海洋红藻表面分离得到核盘霉菌中的葡萄孢菌，利用酪氨酸酶抑制活性追踪法对其代谢产物进行研究，分离得到3个含-吡喃酮结构的化合物均对

10、酪氨酸酶有抑制性，同时初步确定-吡喃酮联接戊烷基时显示最强的酪氨酸酶活性抑制力。从4000余个微生物代谢产物中找到一株活性化合物产生菌，经鉴定为链霉菌，以酪氨酸酶为底物，发现链霉菌代谢产物H7264A和H7263B均具有酪氨酸酶抑制活性。,微生物发酵制药,微生物有着非常强大的分解转化物质的能力，并能产生丰富的次生代谢产物,通过微生物的生长代谢和生命活动来炮制中药,可以比一般的物理或化学的炮制手段更大幅度地改变药性,提高疗效,降低毒副作用,扩大适应症。中药发酵制药技术是在继承中药炮制学发酵法的基础上,吸取了微生态学研究成果,结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术,是从中药(天然药

11、物) 制药方面寻找药物的新疗效。,微生物发酵制药,微生物对中药发酵的作用 ： 微生物在生长过程中会产生各种各样的生物活性物质,并易于组织工业化生产。现代工业中许多生物产品都是通过微生物发酵生产的,如各式各样的酶、抗生素。有些微生物在生长过程中可以分泌几十种胞外酶到培养基中去,微生物进行生命活动所产生的胞内酶更是有成百上千,这些丰富而强大的酶系是中药发生化学反应的物质基础,可以将药物的成分分解转化形成新的成分,这些新成分就是新的活性药物筛选的物质基础。这就是微生物可以用来发酵炮制中药的理论根据如酶法已成为中药炮制的一种方法。,微生物发酵制药,另一方面,由于微生物也会形成丰富多样的次生代谢产物,它

12、们有些本身就是功效良好的药物;或以中药中的有效成分为前体,经微生物的代谢可以形成新的化合物或微生物的次生代谢产物和中药中的成分发生反应形成新的化合物。微生物的分解作用有可能将中药中的有毒物质进行分解,从而降低药物的毒副作用。微生物容易诱变,可以根据需要,运用现代生物技术对微生物进行改造,使之更适合中药发酵的需要。现代生物技术首先在微生物体中得到运用,也是基因工程等技术最成熟的领域,微生物发酵制药,微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得； 第二方面高产菌株的选育； 第三部分菌种保藏技术； 第四部分发酵工艺条件的确定 ； 第五部分发酵产物的分离提取,前景,微生物制药技术作为一项新兴的技术，在世界各国卫生医疗、环境保护等领域已经取得了卓越的成绩。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过