《生物制品总论讲义》PPT课件.ppt

1、生物制品总论 Biologicology,郑晓丽,生物制品 的诞生,生物制品 的发展史,生物制品 的概念,生物制品 的种类,生物制品 的特殊性,生物制品 的生产,生物制品 的研发,生物制品的 学科发展,现代生物技术在生物制品中应用,生物制品总论,生物制品的作用,生物制品 的 诞生 与 发展,生物制品：你知道吗？,他甚至比 母亲的乳 汁更早地 与你接触,生物制品的发展史- 免疫学、微生物学、生物化学的发展史,10 世纪，中国，种“人痘”预防天花 18 世纪，Edward Jenner 发明种牛痘，成为现代生物制品的奠基人 1876 年，Robert Koch 细菌分离培养法 1880 年，Lou

2、is Pasteur 开始减毒活疫苗的研究：鸡霍乱,炭疽,狂犬 1886 年，Salmon Smith 加热杀死猪霍乱杆菌仍具有抗原性：死疫苗诞生 1923 年，Romon 细菌毒素可以用甲醛解毒类毒素 1940 年，Von Behring 血清疗法 1950 年，Enders 病毒组织培养技术：人胚胎非神经组织培养小儿麻痹 症病毒 1973 年，阐明抗体的分子结构、淋巴细胞杂交瘤技术、重组DNA技术,我国生物制品的发展 1919年，成立中央防疫处 建国初期至60年代初：建全了以北京、长春、成都、兰州、上海、武汉六大生物制品研究所和中国药品生物制品检定所、昆明医学生物学研究所等为主体的生物制品

3、研究、生产机构 上世纪80年代末：生物技术兴起，大批生物技术公司涌入本行业领域,什么是生物制品？ (2005版 中华人民共和国药典 三部）,是以微生物、细胞、动物或人源组织和体液等为原料，应用传统技术或现代生物技术制成，用于人类疾病的预防、治疗和诊断。人用生物制品包括：细菌类疫苗（含类毒素）、病毒类疫苗、抗毒素与抗血清、血液制品、细胞因子、生长因子、酶、体内及体外诊断制品，以及其它生物活性制剂，如毒素、抗原、变态反应原、单克隆抗体、抗原抗体复合物、免疫调节剂及微生态制剂等。,乙肝病毒,大肠杆菌,DNA,实验动物,生物制品原始材料,动物组织,血液,生物制品是如何制造出来的,传统生物技术：病毒组织

4、培养技术 细菌发酵培养技术 生物化学提取技术 现代生物技术：基因工程、细胞工 程、蛋白质工程、 发酵工程、酶工程,病毒组织培养 疫苗的生产,层析,超滤,基因工程 产品的生产,工作现场,血液制品车间,生物制品 的种类 与功能,预防用制品:主要用于传染病的免疫预防,即疫苗类 制品. 治疗用制品 诊断用制剂:种类繁多,属生物制剂范畴的多为免疫学反应方面的试剂.,生物制品的种类及应用,细菌类疫苗 类毒素 病毒类疫苗 抗毒素和抗血清 血液制品 重组细胞因子类、免疫调节剂 治疗性疫苗 RNA干扰制剂、基因治疗制剂 免疫学诊断试剂 分子生物学诊断试剂 生物芯片,抗原性物质，预防制品，统称疫苗,统称治疗制品,

5、统称诊断制品,细菌性疫苗 全菌体灭活疫苗：霍乱疫苗、钩端螺旋体疫苗 减毒活疫苗：卡介苗、布氏菌病疫苗、鼠疫疫苗 纯化组份疫苗：伤寒VI多糖疫苗、23价肺炎多糖疫苗 百日咳组份疫苗、流感亚单位疫苗 多糖+蛋白结合疫苗：流行性脑脊髓膜炎球菌多糖-破伤 风类毒素结合疫苗 B型流感嗜血杆菌（Hib)结合疫苗 基因工程疫苗：痢疾（双价）疫苗、霍乱毒素B亚单位 类毒素：百日咳、白喉毒素,病毒性疫苗 减毒活疫苗：甲型肝炎疫苗、麻疹疫苗、水痘疫苗、 流行性腮腺炎疫苗、风疹疫苗、 脊髓灰质炎疫苗、轮状病毒疫苗 全病毒灭活疫苗：流行性乙型脑炎疫苗、狂犬疫苗、 森林脑炎疫苗、流行性出血热疫苗 病毒裂解疫苗：流行性感

6、冒裂解疫苗 基因工程疫苗：重组乙型肝炎疫苗,类毒素疫苗,以细菌产生的外毒素经解毒精制而成. 目前仅有破伤风疫苗和白喉疫苗。,联合疫苗 与 多价疫苗,百-白-破 百白破-乙肝 麻疹-风疹-腮腺炎 伤寒-副伤寒 甲肝-乙肝 甲肝-麻疹-水痘,流感三价 痢疾双价 脊髓灰质炎三价 出血热双价 肺炎7、9、21价,疫苗,免疫接种,抗体,疫苗,抗原,佐剂,抗体,接种注射,抗原,免疫佐剂,+,可以将一种疾病在地球上彻底消灭。 如：天花 许多传染病得到了有效的控制 如：百日咳、白喉、新生儿破伤风、小儿麻痹症、结核、麻疹、乙肝、水痘等,疫 苗 的 作 用,1947年，美国纽约市民排长队接种牛痘苗预防天花,200

7、2年，美国总统布什号召美国公民接种天花疫苗以应对恐怖主义袋击，并在白宫带头接种疫苗。,依靠接种牛痘苗 全球消灭了天花,小儿麻痹症,麻疹,下一步要消灭的疾病目标为： 两“麻”,乙肝疫苗的接种已纳入计划免疫，0、1、6月接种。,计划免疫,我国推荐的儿童免疫程序 - 0 卡介苗、乙肝 1 1 月 乙肝 2 2 月 三价脊髓灰质炎疫苗 1 3 月 三价脊髓灰质炎疫苗 2 百白破 1 4 月 三价脊髓灰质炎疫苗 3 百白破 2 5 月 百白破 3 6 月 乙肝 3 8 月 麻疹疫苗 1.5 2 岁 百白破 4 4 岁 三价脊髓灰质炎疫苗 4 7 岁 卡介苗 麻疹疫苗 白破二联疫苗 12 岁 卡介苗（农村

8、）,流行性脑脊髓膜炎疫苗 流行性乙型脑炎疫苗,计划免疫 ！,温家宝总理在政府报告中提出了国家扩大免疫规划的目标和任务。在原来的国家免疫将五种疫苗，预防七种疾病的基础上，中央财政已安排专门经费，将甲肝、流脑等15种可以通过接种疫苗有效预防传染病纳入国家免疫规划。 原来，我国纳入计划免疫的疫苗有卡介苗、脊髓灰质炎减毒活疫苗、百白破联合疫苗、麻疹疫苗、乙肝疫苗，分别预防结核病、小儿麻痹、百日咳、白喉、破伤风、麻疹、乙肝等传染病。 现在,将甲肝疫苗、流脑疫苗、乙脑疫苗、麻疹风疹腮腺炎联合疫苗、无细胞百白破疫苗、出血热疫苗，炭疽疫苗、钩端螺旋体疫苗等纳入国家免疫规划。,流行性感冒疫苗 水痘疫苗 腮腺炎疫

9、苗 甲型肝炎疫苗 风疹疫苗,新的疫苗最好也接种 ！,特定人群接种的疫苗,被狗等动物咬伤、兽医、动物饲养员-狂犬病疫苗 鼠害(自然灾害）疫区-出血热、鼠疫、钩端螺旋体疫苗 蚊虫叮咬-乙型脑炎疫苗、登革热疫苗 森林作业、探险、勘测-森林脑炎疫苗 畜牧人员、屠宰人员、毛皮加工人员-布氏疫苗 旅游、探险-痢疾、黄热病、伤寒、森林脑炎疫苗等 育龄妇女-风疹疫苗、破伤风类毒素 老年人-肺炎球菌多糖疫苗、流感疫苗 士兵出征前、意外深度创伤-破伤风类毒素 反恐-炭疽疫苗、天花疫苗、鼠疫疫苗,水痘带状疱疹病毒（VZV），在幼年时导致水痘；在成年人则诱发带状疱疹。,VZV,狂犬病一旦发病，死亡率100%。,抗毒素

10、和抗血清 动物源(马匹） 抗 毒 素：精制破伤风抗毒素、 抗肉毒杆菌毒素 抗 血 清：抗蛇毒血清、抗炭疽血清、 抗狂犬血清,血液制剂液体黄金 人血白蛋白 人免疫球蛋白：静脉注射用人免疫球蛋白 肌肉注射用人免疫球蛋白 特异性免疫球蛋白：人乙肝免疫球蛋白 人狂犬病免疫球蛋白 人破伤风免疫球蛋白 组织胺人免疫球蛋白 凝血因子类：人凝血因子 人纤维蛋白原,（4）2025的白蛋白溶液是高渗溶液，能调节由于胶体渗透压紊乱而引起的机能障碍，如水肿、腹水。（5）营养供给：组织蛋白和血浆蛋白可互相转化，在氮代射障碍时，白蛋白可作为机体的氮源，为组织提供营养。白蛋白还能促进肝细胞的修复和再生。,（1）维持血液渗透

11、压：1g白蛋白产生的渗透压相当于20ml液体血浆或40ml全血。（2）抗休克作用：能增加血液的有效循环量，对创伤、手术或烧伤所引起的休克有明显疗效。（3）运输和解毒作用：白蛋白能结合阳离子，也能结合阴离子，故能输送性质不同的物质，如脂肪酸、激素、金属离子、酶和药物，并能结合有毒物质，运送至解毒器官，然后排出体外。,白蛋白的主要作用,免疫调节剂和生物活性治疗制品 细菌类：高浓度卡介苗、卡介菌多糖（卡舒宁）、核酸、短棒状杆菌制剂、 A群链球菌制剂、绿脓杆菌制剂等 微生态制剂：双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、肠球菌三联活菌制剂、 地衣芽胞杆菌活菌制剂 病毒类：麻疹疫苗 重组细胞因子类：重组人干扰素、重组人白细

12、胞介素-2、重组 人红细胞生成素、重组人粒细胞/巨噬细胞 集落刺激因子、重组神经生长因子、重组表 皮生长因子、重组成纤维细胞生长因子 重组酶与激素类：重组链激酶、尿激酶、蚓激酶、重组人胰岛素 生化提取生物活性物质：胸腺肽、转移因子、免疫核糖核酸,诊断试剂 细菌学诊断试剂：卡介菌纯蛋白衍生物（PPD）、 梅毒诊断试剂 病毒学诊断试剂：各类肝炎诊断试剂 免疫学诊断试剂：各种抗原、抗体诊断试剂 肿瘤诊断试剂 妊娠诊断试剂 抗ABO血型诊断试剂,生物制品 的 特殊性,生物制品是特殊的药品 什么是药品？ 指用于预防、治疗和诊断疾病，有目的地调节生理机能，并规定有适应症、用法和用量的物质，包括药材、中药饮

13、片、中成药、化学原料药及其制剂、抗生素、生化药品、放射性药品、血清、疫苗、血液制品和诊断药品等。 生物制品的特殊在哪里？ 主要指 : 许多疫苗用于婴幼儿接种 疫苗多用于健康人而非病人 疫苗使用常常是群体性的 执行WHO的EPI与CVI计划 重组DNA产品的生物安全性 应急治疗（抗蛇毒血清、抗狂犬血清） 血型诊断试剂的可靠性和血液制品的安全性 生物战与反恐怖、特殊疫苗国防储备 生物技术方法与产品的伦理学问题,质,量,第,一,朝鲜战场上军民接种“鼠疫”疫苗,美国发现“炭疽”白色粉沫,生物战阴霾,侵华日军731部队细菌战,生物制品的 研发,新的生物制品不断开发出来，还有什么可担心的？,道高一尺，魔高

14、一丈 许多疾病无有效的疫苗预防 许多现有的疫苗也并不完美 许多疾病无特效的治疗药物 许多疾病难于快速准确诊断,研究开发,还有许多疾病 目前尚无有效的疫苗来预防 感染性疾病：SARS、丙型肝炎、戊型肝炎、艾滋病、登革热、产毒大肠杆菌、疯牛病、埃博拉出血热、寄生虫病、龋齿、禽流感、猪链球菌等 非感染性疾病：糖尿病、心（脑）血管疾病、某些恶性肿瘤、老年病（帕金森、老年痴呆）、风湿、类风湿、骨病、过敏、结肠炎、免疫缺陷(紊乱)病、家族遗传病等 健康有关的预防：避孕、戒烟、戒毒等,乙型肝炎,肝炎大国,甲型肝炎,HIV,AIDS,SARS,疫苗的研究路还很长！,禽流感,许多疾病无有效的治疗药物 1. 乙型

15、肝炎、丙型肝炎、结核病等需长期 用药达半年之久且愈后不稳定 2. 糖尿病等需终身用药 3. 狂犬病感染发病死亡率100% 4. 恶性肿瘤、艾滋病、心(脑)血管疾病、老年病、地方病等基本无有效的治疗药物 5. 一些儿童用药有严重的毒、副作用,诊断制品的开发大有可为 恶性肿瘤的早期诊断是当前第一难题 丙型肝炎等的PCR诊断昂贵且不易在基层医院推广，特异性常受到实验条件的干扰 伤寒、结核性脑膜炎、乙型脑炎等有时需进行骨或脑穿刺取样并做培养来鉴定 一些具有较长潜伏期的疾病，如狂犬病等 遗传病 过敏原的确定,生物制品的 常用技术,消毒与灭菌 概念：一、消毒、灭菌、防腐剂、杀菌剂、 二、干热灭菌、高压蒸汽

16、灭菌、原位灭菌 三、紫外光 四、同位素照射 五、化学消毒剂：过氧乙酸、福尔马林、环 氧乙烷、新洁尔灭、石炭酸 六、除菌过滤 生物制品防腐剂的筛选原则：抑菌作用强、性能稳定、对 制品质量无损害、对人毒性低,病毒组织培养技术,免疫佐剂：非特异性增强免疫反应的物质 免疫动物常用福氏完全佐剂 福氏不完全佐剂 人用疫苗：氢氧化铝吸咐佐剂、MF59 正在开发的新佐剂：缓、控释放（微囊） 免疫刺激复合物 粘膜免疫用佐剂 天然药物佐剂 细胞因子佐剂 透皮吸收佐剂,细胞、菌（毒）种的保存 定期传代 低温冰箱或液氮超低温保存 冷冻干燥 冻干 预冻结 升华干燥 解析干燥 冻干保护剂：无免疫原性、无毒性、冷冻升华时不

17、起泡、冻干后易 溶解、在冻干和保存过程中对制品有保护作用、有利 于生物活性的保持、不影响冻干制品的检测。,常用实验动物：小白鼠、金黄地鼠、豚鼠、 家兔、狗、猕猴,何为纯系动物（近交系动物）？,实验动物-活的“精密仪器”,实验动物分级：普通级、清洁级、 SPF级（标准级）、 无菌动物、悉生动物,现代生物 技术与生 物制品的 发展,现代生物技术的主要内容,基因工程：是现代生物技术的核心，其定义是在体外操作基因，通过无性繁殖和基因表达获得人们所需要的核酸、蛋白质或生物新品种。,细胞工程：包括细胞培养和移植、细胞融合与杂交、动物的胚胎工程、植物的微繁殖、单倍体育种、原生质培养、基于干细胞的组织工程以及

18、动物的克隆技术等。,发酵工程：也称微生物工程，包括微生物的遗传育种、生理代谢、发酵动力学、生物反应器和传感器、连续培养、固定化培养和发酵培养的自动控制等。,分离纯化工程：是决定生物制品是否进入人体实验的关键技术，它决定着产品的质量与安全，影响到产品生产与成本。,基因工程原理,建立在分子生物学的中心法则基础上，即以DNA 为遗传模板转录出带有遗传信息的信使RNA（mRNA），再以mRNA为模板翻译成由不同氨基酸构成的蛋白质。,基因工程基本程序示意图,目的基因确定与修饰,目的基因克隆与扩增,表达载体构建与检定,克隆基因分析与确认,宿主细胞转染与筛选,目的产物检测与检定,目的产物分离与纯化,基因工程

19、疫苗,也称遗传工程疫苗，是指使用重组DNA技术克隆并表达保护性抗原基因，利用表达的抗原产物或重组体本身制成的疫苗。包括,基因工程亚单位疫苗 载体疫苗 核酸疫苗 基因缺失活疫苗 蛋白工程疫苗,基因工程亚单位疫苗,主要是指将基因工程表达的蛋白抗原纯化后制成的疫苗。 用基因工程表达的抗原产量大、纯度高、免疫原性好，可用来替代常规方法生产的亚单位疫苗。 抗原基因的选择最为关键。 目前用于表达外源抗原的表达系统主要有细菌、酵母、哺乳动物细胞、昆虫细胞、植物细胞，以及整体动物等。 表达系统的选择主要权衡于其表达抗原的免疫原性、表达的效率及产物纯化的难易程度。 具有良好的安全性，但免疫效果一般较差，增强免疫

20、原性是关键问题。,载体疫苗,是指利用微生物做载体，将保护性抗原基因重组到微生物体中，使用能表达保护性抗原基因的重组微生物制成的疫苗。 多为活疫苗，重组体用量少，抗原不需纯化，免疫接种后靠重组体在机体内繁殖产生大量抗原刺激机体产生特异免疫保护反应，载体本身可发挥佐剂效应增强免疫效果。 用于这类疫苗的载体通常为特定微生物的疫苗株，以保证载体的安全性。 其缺点是，机体内针对载体的抗体不论是免疫前存在的或是免疫后产生的，都会对相应载体疫苗的再次免疫效果产生一定影响。,核酸疫苗,是指使用能够表达抗原的基因本身即核酸制成的疫苗。 其显著特点是，疫苗制剂的主要成分不是基因表达产物或重组微生物，而是基因本身，

21、即核酸。,基因缺失活疫苗,是使用通过分子生物学技术去除与毒力有关基因获得的缺失突变毒株制成的疫苗。 与自然突变株相比，基因缺失突变株具有突变性状明确、稳定、不易返祖的优点，因而是研究安全有效的新型活疫苗的重要途径。 对于一些复杂的微生物，使用基因打靶技术，可以有目的去除毒力相关基因，获得新的重组体用于疫苗研究。,蛋白工程疫苗,是使将抗原基因加以改造，使之发生点突变、插入突变、缺失突变、构型改变，甚至进行不同基因或部分结构域的人工组合，以期达到增强其产物的免疫原性，扩大反应谱，去除有害作用或副反应的一类疫苗。 对蛋白工程抗原应用的效果和安全性考虑必须十分周全。目前这方面的研究尚停留在实验动物阶段

22、。,遗传重配疫苗,是指使用经遗传重配方法获得的重组微生物制成的疫苗。 通常是将对人体无致病性的弱毒株与强毒株混合感染，弱毒株与野毒株间发生基因组片段交换造成重配，然后使用特异方法筛选出对人体不致病的但又含有野毒株强免疫原性基因片段的重配毒株。 遗传重配适用于分节段基因组的病毒，如：甲型流感病毒、轮状病毒等。 遗传重配是分节段基因组病毒疫苗研制的重要途径。,合成肽疫苗,是指使用化学方法合成能够诱发机体产生免疫保护的多肽制成的疫苗。 研制这类疫苗的前提是对目的蛋白一级和高级结构进行分析，预测该蛋白的抗原表位，并通过筛选确定有保护性抗原作用的肽段。 这种方法主要适用于由连续氨基酸序列组成的抗原表位。

23、 这类疫苗纯度和安全性高，副作用小，可长期在室温下保存，但其面临的问题是抗原性单一、免疫原性弱，因此须用几种合成肽抗原联合使用，还须用多种方法提高合成肽的免疫原性。,抗独特型抗体疫苗,是指使用与特定抗原的免疫原性相近的抗抗体做抗原制成的疫苗。 每一种抗体分子与抗原结合的高变区有其独特结构称为独特型。 理论上每一株单克隆抗体只与一个抗原表位相结合。 这种技术适用于抗原极难获得的疫苗研究。 目前抗独特型疫苗尚处于理论性研究阶段。,微胶囊疫苗,是指使用微胶囊技术将特定抗原包裹后制成的疫苗，是一种使用新型材料和特殊工艺技术改进疫苗剂型达到简化免疫程序和提高免疫效果的新型疫苗。 微胶囊由丙交酯和乙交酯的

24、共聚物制成，可干燥成粉状颗粒，不需稳定剂和冷链。 微胶囊是一个疫苗释放系统，可起到初次接种和加强接种的作用。,基因工程疫苗面临的主要任务,研制常规技术不能或很难解决的新疫苗：主要针对病原高度变异，有潜在致癌性，攻击免疫系统或产生免疫病理作用，病原不能或难于培养的疫苗。,积极进行传统疫苗的改造：主要针对那些免疫效果差，副反应较大，成本较高和使用不方便的传统疫苗。,加强治疗性疫苗研究：特别是那些容易引起慢性或持续性感染，或诱发肿瘤十分相关的病毒病。,发展多价疫苗：成本低，免疫程序简化。,现代生物技术应用,一、基因操作技术：基因克隆、基因载体、基因测序、基因合成、多肽 合成与测序、基因扩增、基因转移

25、、噬菌体展示系统、RNAi等 二、生物治疗：生物技术新型药物与疫苗已有50多种产品投放市场；临床阶段700余种；实验室2000多种 三、转基因动（植）物：动物、植物品种改良；带有特定功能的转基因动物模型；转基因动（植）物表达多肽药物或疫苗 四、基因组计划和蛋白组计划：人类后基因组计划（结构与功能，特别是与人类疾病的关系）；微生物病原体基因组计划；蛋白质的功能定位与相互作用 五、基因治疗：指将外源基因导入机体以达到治病的目的，治疗对象主要为遗传病、恶性肿瘤、艾滋病等。外源基因导入体内其表达产物可产生良好的免疫扫应，从而引发基因疫苗的概念。 六、蛋白质工程和酶工程：采用分子生物学的新技术、新方法来

26、改造天然蛋白质，创造出自然界没有的、但在功能上更优良的蛋白质。 七、信息技术与生命科学：计算机科学与生命科学相结合形成一门新的学科-生物信息学,抗体工程及 相关名词解释,鼠源抗体 单克隆抗体 单抗诊断试剂 双功能（双特异性）抗体 单抗导向药物 治疗用抗体 人鼠嵌合抗体 人源化抗体 人源抗体 单链抗体 抗体库 基因工程抗体,基因工程,遗传工程 蛋白质工程,DNA重组技术,细胞水平表达 酵母菌 卡介菌 大肠杆菌 哺乳动物细胞 昆虫细胞 植物细胞,个体水平表达 转基因动物 转基因植物 亚单位疫苗 活性肽药物,基因导入体内 基因治疗 DNA疫苗 核酸药物,基因体外应用 基因探针 PCR诊断 基因芯片,RNA干预,核酸类药物,现代生物技术与生物制品的发展,基 因 芯 片,生物制品新型给药系统（DDS）,经 口：口服给药、口含给药 经 皮：透皮吸收 经粘膜：鼻腔吸入剂、喷雾剂、 滴眼剂、滴鼻剂、 阴道栓、直肠栓 缓释（控释）微球： 减少注射针次,高山红景天,鹿茸,灵芝,人参,生物制品与天然药物结合开发复合生物药,银杏,川贝母,林蛙,+