生物制藥(工藝)學(xué)課件：第一章 生物藥物概論

1、生物制藥(工藝)學(xué)第一章 生物藥物概論本章要點：掌握生物制藥技術(shù)的概念和研究范圍；了解生物藥物的種類；了解生物制藥技術(shù)進展。第一節(jié) 生物藥物的研究范圍一、生物藥物的發(fā)展簡史1. 傳統(tǒng)生物制藥技術(shù)階段（Traditional biopharmaceutics）指從生物材料粗加工制成粗制劑階段。（1）公元4世紀葛洪肘后良方 海藻治癭?。?）公元631682，孫思邈 羊肝治“雀目”（3）神農(nóng)，用蟾酥治療創(chuàng)傷2. 近代生物制藥發(fā)展階段 （Recent Biopharmaceutics）（1）臟器制藥與微生物制藥時期 20世紀20年代：胰島素、甲狀腺素、EAA、EFA、Vit C 20世紀40年代：青霉

2、素 20世紀50年代：皮質(zhì)激素、垂體激素 20世紀60年代：酶制劑、維生素（2）生化制藥工業(yè)時代 60年代后，生物分離工程技術(shù) 與設(shè)備廣泛應(yīng)用。生化產(chǎn)品達 600多種。3. 現(xiàn)代生物制藥階段（Modern Biopharmaceutics） 特點是以基因工程為主導(dǎo)，包括細胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和組織工程為技術(shù)基礎(chǔ)。1982.10重組Ins上市，迄今已有166多種生物技術(shù)藥物投放市場，369種進入三期臨床，760多種進入I-II期，2600多種處于臨床前研究。 生物技術(shù)制藥概念： 采用現(xiàn)代生物技術(shù),借助某些微生 物、植物、動物生產(chǎn)醫(yī)藥品，叫 作生物技術(shù)制藥。 生物技術(shù)：基因工程、細胞工程、 酶

3、工程、發(fā)酵工程、生化工程、蛋 白質(zhì)工程、抗體工程等。生物制藥技術(shù)是一門講述生物藥物，尤其是生物工程相關(guān)藥物的研制原理、生產(chǎn)工藝及分離純化技術(shù)的應(yīng)用學(xué)科。1.重組DNA藥物2.基因藥物生物技術(shù)藥物3.天然生物藥物生化藥物微生物藥物海洋藥物4.合成半合成生物藥物人生長素人胰島素干擾素表皮生長因子抗癌藥物“今又生” (重組人p53腺病毒注射液 ,深圳賽百諾基因技術(shù)有限公司 )肝素尿激酶香菇多糖維生素氨基酸抗生素氨基酸半合抗書： P7頁二、生物制藥工藝學(xué)的內(nèi)容生物制藥工藝學(xué) Biopharmaceutical process1生化制藥與微生物制藥工藝；2生物技術(shù)藥物與生物制品制造工藝；3相關(guān)生物醫(yī)藥產(chǎn)

4、品生產(chǎn)工藝。課程含三大部分內(nèi)容：（1）基礎(chǔ)篇：生物制藥工藝技術(shù)基礎(chǔ)；（2）技術(shù)篇：生物分離工程技術(shù)；（3）品種篇：重要生物藥物制造工藝。課程任務(wù)：通過學(xué)習本門課程應(yīng)掌握： （1）各類生物藥物制造的工藝技術(shù)基礎(chǔ)理論、原理、工藝過程和制劑技術(shù)及其質(zhì)量控制。 （2）各類生物藥物的來源、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與臨床用途。生物制藥工藝學(xué)參考書1. 吳梧桐：中國藥科大學(xué)生物制藥工藝學(xué)第二版實用生物制藥學(xué)現(xiàn)代生化藥學(xué)2熊宗貴：沈陽藥科大學(xué)，微生物藥物研究生物技術(shù)制藥，高等教育出版社， 1999 3褚志義 ：上海醫(yī)科大學(xué)，教授，生物合成藥物生物合成藥物學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社， 2000.4馬清鈞：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物工程研究所

5、生物技術(shù)藥物，中國醫(yī)藥科技出版社 “人重組白細胞介素-2 ”,1994 年6月獲得國家一類新藥證書和試生產(chǎn)文號.曾獲得全國科技大會重大成果獎及國家科技進步一等獎，并多次獲得軍隊科技進步二等獎和三等獎。5陳代杰：上海醫(yī)藥工業(yè)研究院研究員微生物藥物學(xué)，華東理工大學(xué)出版社6王軍志：中國藥品生物制品檢定所副所長 生物技術(shù)藥物研究開發(fā)和質(zhì)量控制，科學(xué)出版社，2002年雜志1 中國抗生素雜志2 藥物生物技術(shù)3 生物工程學(xué)報4 中國生化藥物雜志5 中國醫(yī)藥工業(yè)雜志 第二節(jié) 生物技術(shù)發(fā)展簡史1、傳統(tǒng)生物技術(shù)階段公元前6000年古代巴比倫人釀造啤酒公元前4000年埃及人發(fā)酵面包我國殷朝 制醬周朝 制醋特點:自然

6、發(fā)酵、全憑經(jīng)驗、近代生物技術(shù)階段1860年荷蘭微生物學(xué)家安東.列文虎 發(fā)明顯微鏡發(fā)現(xiàn)了微生物。1865年法國科學(xué)家巴斯德證明了發(fā) 酵原理。1928年英國 Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素1940年英國弗洛里、錢恩分離出青 霉素、現(xiàn)代生物技術(shù)1953年 Watson 、Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1973年 建立DNA重組技術(shù)1975年 建立單克隆抗體技術(shù)1978年 大腸桿菌表達出胰島素1988年 PCR方法1997年 英國克隆多利羊現(xiàn)代生物技術(shù)包括:重組DNA技術(shù)細胞和原生質(zhì)體融合技術(shù)酶和細胞的固定化技術(shù)植物脫毒和快速繁殖技術(shù)動物和植物細胞的大量培養(yǎng)技術(shù)動物胚胎工程技術(shù)現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)現(xiàn)代生物反應(yīng)

7、工程和分離工程技術(shù)蛋白質(zhì)工程技術(shù)海洋生物技術(shù) Mendel 奧地利原天主教神父 不能忘記的人在1865年他根據(jù)豌豆七對不同性狀的雜交實驗,發(fā)現(xiàn)生殖細胞成熟中同對因子分離,異對因子自由組合兩條遺傳規(guī)律,即遺傳學(xué)分離規(guī)律和自由組合規(guī)律.為遺傳學(xué)提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ),創(chuàng)立了孟德爾學(xué)派。孟德爾碗豆雜交實驗 不能忘記的人T H Morgan（1866-1945） 美國遺傳學(xué)家 從1910年到30年代他在果蠅遺傳實驗中進一步證實了孟德爾分離定律和自由組合定律。他的兩大重要發(fā)現(xiàn)：一是發(fā)現(xiàn)基因在染色體上，二是發(fā)現(xiàn)遺傳的基因鏈鎖和互換定律。建立了摩爾根基因?qū)W說。 他的格言：“實驗方法的本質(zhì)在于每一種見解和假說都必須通

8、過實驗的檢驗，然后才被承認其科學(xué)地位。摩爾根“果蠅的伴性實驗” 不能忘記的人 J D Watson F H C Crick 1953年4月25日，英國自然雜志發(fā)表了沃森和克立克的文章“核酸的分子結(jié)構(gòu) DNA的一個結(jié)構(gòu)模型”。標志著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的建立，從此，遺傳學(xué)和生物學(xué)的歷史從細胞階段進入了分子階段。 不能忘記的人 F Sanger W Gilbert 桑格（英國化學(xué)家）最早測定胰島素的氨基酸順序獲得1958年諾貝爾化獎。22年后，他因測定了一種噬菌體的一級結(jié)構(gòu)獲1980年的諾貝爾化學(xué)獎。 吉爾伯特在DNA測序領(lǐng)域，因其卓越的工作獲得1980年諾貝爾化學(xué)獎。 不能忘記的人 Paul Ber

9、g 伯格（美國生物化學(xué)家）通過把兩個不同來源的DNA連結(jié)在一起并發(fā)揮其應(yīng)有的生物學(xué)功能，證明了完全可以在體外對基因進行操作。他作為“重組DNA技術(shù)之父”于1980年獲諾貝爾化獎。 不能忘記的人Kary B Mullis 1985年穆利斯發(fā)明了高效復(fù)制DNA片段的聚和酶鏈式反應(yīng)（PCR）技術(shù)，利用該技術(shù)可從極其微量的樣品中大量生產(chǎn)DNA分子，使基因工程獲得了革命性發(fā)展。 生物制藥的發(fā)展歷史中重要事件1796年，發(fā)明了用牛痘疫苗治療天花，從此用生物制品預(yù)防傳染病得以肯定。1860年，發(fā)現(xiàn)了細菌，開創(chuàng)了第一次藥學(xué)革命，為抗生素的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。1941年青霉素開發(fā)成功，標志著抗生素時代的開創(chuàng)，推動了

10、發(fā)酵工業(yè)的快速發(fā)展。50年代是抗生素發(fā)現(xiàn)的黃金時代，各種不同類型的抗生素被相繼發(fā)現(xiàn)；同期又發(fā)現(xiàn)了黑根霉可進一步轉(zhuǎn)化孕酮成11-羥基孕酮，從而使考的松大量生產(chǎn)。在抗生素新藥的研究與開發(fā)中開始采用HTS技術(shù)。 60年代以來，從生物體內(nèi)分離純化酶制劑的技術(shù)日趨成熟，酶類藥物得到廣泛應(yīng)用。 70年代開始研究應(yīng)用植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)植物藥物。 1983年，日本首先實現(xiàn)了紫草細胞培養(yǎng)工業(yè)化生產(chǎn)紫草素。80年代，人們開始認識到微生物除了能生產(chǎn)抗生素外，還能產(chǎn)生酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)物質(zhì)和作用于神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、抗組胺、消炎的藥物。1982年，第一個基因工程藥物人胰島素上市。10年后，已上市的基因工程活性肽、活性蛋

11、白已有19種。80年代末和90年代初，基因治療和糖鏈工程開始進入實用化發(fā)展時期。生物制藥理論的另一重大認識就是認識到生物多樣性對生物制藥的決定性影響，如高效抗癌藥紫杉醇的發(fā)現(xiàn)來自偶然。另外，人類基因庫的多樣性為尋找疾病基因，從而為以后的新藥研制與開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 我國自70年代末80年代初開始進行現(xiàn)代生物技術(shù)的研究與開發(fā)。我國在基因工程和細胞工程技術(shù)方面的研究水平與國外先進水平相比差距已不大，中下游技術(shù)有了很大的進展，國內(nèi)已建立了40多個臨床藥理試驗基地，若干個生物工程中試基地。大中型制藥企業(yè)已開始投人開發(fā)。生物技術(shù)藥品開始實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。1996統(tǒng)計資料表明：研究開發(fā)的生物技術(shù)藥物品種63%在北

12、美，25%在歐洲，7%在日本，5%在世界其它地方。生物技術(shù)藥品市場45%在美國，28%在歐洲，37%在世界各地，通過對各國生物技術(shù)及其產(chǎn)品的專利申請分析進一步表明歐美在生物技術(shù)的研究開發(fā)中占有很大比重。表1世界生物技術(shù)專利分布（1996年）地區(qū)或國家生物技術(shù)專利/%藥物專利/%人DNA序列專利/%美國(USA)595140歐洲(Europe)193324日本(Japan)171233其它(Other)543總計(Total)100100100 衛(wèi)生部科技司于修成對全國除西藏以外的個省份衛(wèi)生系統(tǒng)中有條件開展生物技術(shù)的單位最近年（截至年）的研究現(xiàn)況進行了問卷調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，我國各地區(qū)生物醫(yī)藥技

13、術(shù)的發(fā)展不平衡，與各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平呈正相關(guān)；研究人才梯隊已經(jīng)初步形成，結(jié)構(gòu)比較合理，學(xué)科帶頭人以國內(nèi)培養(yǎng)占據(jù)絕對優(yōu)勢；項目資金投入相差很大，總體上投入力度不夠，政府資金支持仍居主導(dǎo)地位；自主開發(fā)項目的專利申請數(shù)量很少，反映出專利意識不強；各地區(qū)對生命倫理認知有明顯差異，半數(shù)以上單位未設(shè)立醫(yī)學(xué)倫理委員會。從研究文獻發(fā)表情況看，我國干細胞研究文獻數(shù)量已經(jīng)接近美國，基因治療和組織工程方面研究文獻量已經(jīng)超過美國，但基因診斷文獻量遠遠落后于美國。 第三節(jié) 生物制藥的研究內(nèi)容 (1) 發(fā)酵工程制藥 (2) 基因工程制藥 (3) 細胞工程制藥 (4) 酶工程制藥 發(fā)酵工程制藥 發(fā)酵工程制藥是指利用微生物代

14、謝過程生產(chǎn)藥物的技術(shù)。此類藥物有抗生素、維生素、氨基酸、核酸有關(guān)物質(zhì)、有機酸、輔酶、酶抑制劑、激素、免疫調(diào)節(jié)物質(zhì)以及其他生理活性物質(zhì)。主要研究微生物菌種篩選和改良、發(fā)酵工藝的研究、產(chǎn)品后處理即分離純化等問題。當今重組DNA技術(shù)在微生物菌種改良中起著越來越重要的作用?；蚬こ讨扑幓蚬こ讨扑幨侵咐弥亟MDNA技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)或多肽類藥物。這些藥物常是一些人體內(nèi)的活性因子，如干擾素、胰島素、白細胞介素2、EPO等。主要研究相應(yīng)基因的鑒定、克隆、基因載體的構(gòu)建與導(dǎo)入、目的產(chǎn)物的表達及分離純化等問題。現(xiàn)在正興起的基因治療是這技術(shù)的一個新領(lǐng)域。 1989年，我國批準了第一個在我國生產(chǎn)的基因工程藥物重組人干

15、擾素lb，標志著我國生產(chǎn)的基因工程藥物實現(xiàn)了零的突破。重組人干擾素lb是世界上第一個采用中國人基因克隆和表達的基因工程藥物，也是我國自主研制成功的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因工程一類新藥。 細胞工程制藥 細胞工程制藥是利用動、植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)藥物的技術(shù)。利用動物細胞培養(yǎng)可生產(chǎn)人類生理活性因子、疫苗、單克隆抗體等產(chǎn)品；利用植物細胞培養(yǎng)可大量生產(chǎn)經(jīng)濟價值較高的植物有效成分，也可生產(chǎn)人活性因子、疫苗等重組DNA產(chǎn)品?，F(xiàn)今重組DNA技術(shù)已用來構(gòu)建能高效生產(chǎn)藥物的動、植物細胞株系或構(gòu)建能產(chǎn)生原植物中沒有的新結(jié)構(gòu)化合物的植物細胞系。它主要研究動、植物細胞高產(chǎn)株系的篩選、培養(yǎng)條件的優(yōu)化以及產(chǎn)物的分離純化等問題。酶

16、工程制藥酶工程制藥是將酶或活細胞固定化后用于藥品生產(chǎn)的技術(shù)。它除了能全程合成藥物分子外，還能用于藥物的轉(zhuǎn)化，如我國成功地利用微生物兩步轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)維生素C。它主要研究酶的來源、酶(或細胞)固定化、酶反應(yīng)器及相應(yīng)操作條件等。酶工程生產(chǎn)藥物具有生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)緊湊、目的產(chǎn)物產(chǎn)量高，產(chǎn)物回收容易，可重復(fù)生產(chǎn)等優(yōu)點。酶工程作為發(fā)酵工程的替代者，其應(yīng)用具有廣闊的前景。第四節(jié) 生物藥物的性質(zhì)與分類 生物藥物的性質(zhì)1、 生物藥物使用安全，毒性小。2、 生物藥物的有效成分在生物材料中濃度很低，雜質(zhì)的含量相對較高。 如胰腺中脫氧核糖核酸酶的含量為0.004%，胰島素的含量為0.002。生長激素抑制素(Somatost

17、atin)在十萬只羊的下丘腦中才含有l(wèi) mg。3、生物藥物的相對分子質(zhì)量較大。 如酶類藥物的相對分子質(zhì)量介于一萬到五十萬之間，抗體蛋白的相對分子質(zhì)量為五萬到九十五萬。多糖類藥物的相對分子質(zhì)量小的上千，大的可上百萬。4、對酸堿、重金屬、熱等理化因素的變化較敏感。 這類生物藥物功能的發(fā)揮需要保持其特定的生理活性結(jié)構(gòu)。5、生物制藥所用的材料大多含有豐富的營養(yǎng)成分，利于微生物生長，故易被微生物分解。另外，生產(chǎn)中攪拌力、金屬器械及空氣等也可能對活性有影響。因此，生產(chǎn)中必須全面嚴格控制，包括從原料選擇和預(yù)處理、生產(chǎn)工藝、制劑成型、保藏、運輸及使用各個環(huán)節(jié)。（二） 生物新藥 新生物技術(shù)藥品，是利用重組DNA

18、技術(shù)生產(chǎn)的藥品。 生物新藥是指將生物體內(nèi)的生理活性物質(zhì)的遺傳基因分離出來，并通過大腸桿菌、酵母菌等宿主進行大量生產(chǎn)的藥品(包括疫苗)，如胰島素、干擾素、白細胞介素-2等。生物新藥的特點(1) 成分復(fù)雜，大多是復(fù)雜的蛋白質(zhì)混合物，不能簡單地用其最終產(chǎn)品來鑒定，不像化學(xué)藥品一樣可對其成分進行精確的定性、定量分析。(2) 不穩(wěn)定，易變性，易失活。(3) 易為微生物污染、破壞。(4) 生產(chǎn)條件的變化對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。導(dǎo)入的基因在宿主細胞中的轉(zhuǎn)錄、翻譯及翻譯產(chǎn)物在細胞內(nèi)運送、貯存或分泌的各個環(huán)節(jié)在加工放大時都有可能受到諸多因素的影響，產(chǎn)生或多或少的雜質(zhì)。生物新藥的鑒定方法重組蛋白質(zhì)藥物：電泳方法：SD

19、SPAGE、等電聚焦、免疫電泳免疫學(xué)分析方法：放射性免疫方法、放射性免疫擴散法、酶聯(lián)免疫吸附法、免疫印跡受體結(jié)合方法HPLC肽圖分析Edman N-末端序列分析法圓二色譜法核磁共振法（三） 生物藥物的分類按照其生物化學(xué)性質(zhì)分類：1氨基酸類 氨基酸類藥物使用量大，全世界每年總產(chǎn)量已達百萬噸。主要生產(chǎn)品種有谷氨酸、蛋氨酸、賴氨酸、天冬氨酸、精氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸和色氨酸。谷氨酸產(chǎn)量最大，占總氨基酸總產(chǎn)量的80。 2有機酸、醇酮類 用發(fā)酵法生產(chǎn)的有機酸有乙酸、葡萄糖酸、2-酮葡萄糖酸、5-酮葡萄糖酸、D-異抗壞血酸、水楊酸、丙酮酸、丙酸、-酮戊二酸、乳酸、檸檬酸丁二酸、富馬酸以及蘋果酸等

20、。用發(fā)酵法生產(chǎn)的醇酮類有乙醇、丁醇、丙醇和甘油等。3維生素 維生素B2、維生素B12、-胡蘿卜素和維生素D的前體麥角醇。4酶及輔酶兩類酶類藥物： 助消化酶類：胃蛋白酶、胰酶、凝乳酶、纖維素酶和麥芽淀粉酶等。 消炎酶類：有溶菌酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、胰DNA酶、菠蘿蛋白酶、無花果蛋白酶等?？捎糜谙住⑾[、清瘡、排膿和促進傷口愈合。 心血管疾病治療酶：彈性蛋白酶能降低血脂，用于防治動脈粥樣硬化。激肽釋放酶有擴張血管、降低血壓的作用。某些酶制劑對溶解血栓有獨特效果，如尿激酶、鏈激酶、纖溶酶及蛇毒溶栓酶。凝血酶可用于止血。 抗腫瘤酶類：L-天冬氨酸酶用于治療淋巴肉瘤和白血病，谷氨酰胺酶、蛋氨酸酶、組

21、氨酸酶、酪氨酸氧化酶也有不同程度的抗癌作用。 其他酶類：超氧化物歧化酶(SOD)用于治療類風濕性關(guān)節(jié)炎和放射病。PEG-腺苷脫氨酶(用于治療嚴重的聯(lián)合免疫缺陷癥。DNA酶和RNA酶可降低痰液粘度，用于治療慢性氣管炎。青霉素酶可治療青霉素過敏。現(xiàn)在正開發(fā)RNA酶用于抗RNA病毒，如天然存在的RNase P。 (2) 輔酶類藥物 輔酶I(NAD)、輔酶(NADP)、黃素單核甘酸(FMN)、黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、輔酶Q10、輔酶A等已廣泛用于肝病和冠心病的治療。5脂類 脂類藥物包括許多非水溶性的但能溶于有機溶劑的小分子生理活性物質(zhì)，有以下幾類：(1) 磷脂類 腦磷脂、卵磷脂（治療肝病、冠心病

22、和神經(jīng)衰弱癥）。(2) 多價不飽和脂肪酸(PUFA)和前列腺素 亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸和DHA、EPA等有降血脂、降血壓、抗脂肪肝的作用，可用于冠心病的治療。重要的天然前列腺素有PG El、PGE 2、PGF 2a和PGI2。(3) 膽酸類 去氧膽酸可治療膽囊炎，豬去氧膽酸治療高血脂，鵝去氧膽酸可作膽石溶解藥。(4) 固醇類 膽固醇、麥角固醇和-谷固醇。膽固醇是人工牛黃的主要原料，-谷固醇有降低血膽固醇的作用。(5) 卟啉類 主要有血紅素、膽紅素，原卟啉用于治療肝炎，還用作腫瘤的診斷和治療。6多肽和蛋白質(zhì)類 激素、免疫球蛋白和細胞生長因子。應(yīng)用于臨床的蛋白質(zhì)和多肽藥物已有19種：人胰島素(

23、用于糖尿病的治療)、人生長激素(用于兒童生長激素缺乏癥的治療)、生長因子(用于兒童生長激素缺乏癥的治療)、組織血纖維蛋白酶(用于急性心肌梗塞的治療)、等。7核酸類及其衍生物(1) 核酸類 從豬、牛肝中提取的RNA制品用于慢性肝炎、肝硬化和肝癌的輔助治療，免疫RNA(iRNA)用于腫瘤的免疫治療。從小牛胸腺或魚精中提取的DNA可用于治療精神遲緩、虛弱和抗輻射。(2) 多聚核苷酸 多聚胞苷酸、多聚次黃苷酸、雙鏈聚肌胞(poly I:C)、聚肌苷酸及巰基聚胞苷酸是干擾素的誘導(dǎo)劑，用于抗病毒、抗腫瘤。 (3) 核苷、核苷酸及其衍生物 較為重要的有混合核苷酸、混合DNA注射液、ATP、CTP、cAMP、

24、CDP-膽堿、GMP、IMP、AMP和肌苷等。也可將它們進行化學(xué)修飾后用于治療腫瘤和病毒感染。治療腫瘤的有6-巰基嘌呤，2-脫氧核苷、阿糖胞苷等，抗病毒的有阿糖胞苷、環(huán)腦苷、5-氟環(huán)胞苷、5-碘苷和無環(huán)鳥苷等。 8多糖 多糖類藥物來源廣泛，它們有抗凝、降血脂、抗病毒、抗腫瘤、增強免疫功能和抗衰老等多方面的生理活性。這類藥物有肝素、硫酸軟骨素A、透明質(zhì)酸、殼聚糖，取自海洋生物的刺參多糖(抗腫瘤、抗病毒等)。各種真菌多糖具有抗腫瘤、增強免疫功能和抗輻射作用，有的還有升白和抗炎作用、常見的有銀耳多糖、靈芝多糖、茯苓多糖、香菇多糖等。按生理活性分類 (1) 抗生素 氨基酸、肽類衍生物：環(huán)絲氨酸、青霉素

25、、桿菌肽、放線菌素等； 糖類衍生物，如鏈霉素、新霉素、卡那霉素、紅霉素等；以乙酸、丙酸為單位的衍生物，如四環(huán)類抗生素、灰黃霉素、紅霉素、制霉菌素和曲古霉素等。(2) 酶抑制劑 蛋白分解酶抑制劑；細胞膜酶抑制劑；糖苷水解酶抑制劑；兒茶酚胺合成酶抑制劑；膽固醇生物合成酶HMG-CoA還原酶抑制劑； 其他酶抑制劑(3) 免疫調(diào)節(jié)物質(zhì) (4) 其他生理活性物質(zhì) 微生物還產(chǎn)生作用于神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、抗組胺和炎癥的藥物。第五節(jié) 新型生物藥物研制的理論和方法新型生物藥物是指利用生物體或生物過程產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)新穎的藥物。結(jié)構(gòu)新穎是指與以前藥物有著不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，是種新的化學(xué)實體(New chemical ent

26、ity，簡稱NCE)。這類新型生物藥物國家認定為一類新藥。國際上所說的新藥開發(fā)就是指開發(fā)NCE藥物。生物藥物分類根據(jù)NCE來源分一類是利用重組DNA技術(shù)，向大腸桿菌、酵母、動物、植物細胞中導(dǎo)入目的基因，構(gòu)建重組細胞，生產(chǎn)目的基因編碼的蛋白質(zhì)類、多肽類藥物或疫苗，或?qū)⒁恍┨厥饣蚣盎蚱螌?dǎo)入宿主細胞后使宿主細胞產(chǎn)生原來不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，獲得新功能，或阻遏宿主細胞基因的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等，抑制其功能，甚至殺死宿主細胞，這就是常說的基因治療。另一類是利用微生物、動植物或酶生產(chǎn)的非上述藥品，通過篩選可獲得這類新藥的NCE的先異物(Lead compound)。這類藥物種類繁多，包括傳統(tǒng)的利用發(fā)酵工程

27、生產(chǎn)的藥物和直接從動植物中提取的天然藥品等。、新藥研究和開發(fā)的主要過程(1) 確定研究計劃 要綜合考慮醫(yī)療、市場、化學(xué)的評估，文獻狀況，專利的檢索，結(jié)構(gòu)的選擇，合成的前景等因素。(2) 準備化合物 文獻研究，合成或分離，結(jié)構(gòu)鑒定，標準化，專利申請，對研究目標的復(fù)核等。 以上兩個環(huán)節(jié)需占用l2年的時間，需準備60008000個化合物供篩選。(3) 藥理篩選。(4) 化學(xué)試驗 活性成分的分析。(5) 臨床前期(Preclinical I) 進一步藥理研究包括毒性(2種動物)及活性成分的穩(wěn)定性。(6) 臨床前期(Preclinical ) 進一步藥理研究包括亞急性毒性(2種動物)、畸胎學(xué)研究、藥物動

28、力學(xué)、動物體內(nèi)的吸收和排泄、劑型的研究與開發(fā)、包裝與保存期的研究。 以上幾個環(huán)節(jié)占用23年的時間，化合物分別剩下大約20個、18個和12個。(10) 注冊申請上市 經(jīng)政府藥政部門批準后提供治療應(yīng)用。這一過程需23年。(11 ) 售后監(jiān)測(Postmarketing surveillance) 根據(jù)情況進行藥理試驗、毒性試驗、特殊試驗和藥物動力學(xué)試驗；對副作用的報告進行收集、評價和鑒別；對藥品生產(chǎn)進行質(zhì)量控制，制劑的生產(chǎn)和包裝。 可見，一個新藥的問世要提供6000 8000個化學(xué)物質(zhì)經(jīng)歷9 13年的時間，耗資約2.3億美元。系統(tǒng)性從縱的方面看主要是若干個環(huán)節(jié)緊密的銜接和重疊，橫的方向主要表現(xiàn)為多

29、種學(xué)科相互之間的滲透性和協(xié)同性。二 先導(dǎo)化合物的尋找 在整個新藥的研究和開發(fā)中，先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)是決定以后研究與開發(fā)的首要因素，要找到一個好的先導(dǎo)化合物，需要建立好的篩選模型和尋找盡可能多的化合物來源。先導(dǎo)化合物的篩選是項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，常需要對幾個學(xué)科同時進行研究。先導(dǎo)化合物的尋找 1篩選模型的確定 篩選模型的核心是藥物作用靶，如細菌、動物、酶和細胞表面受體等。從已發(fā)表的文章來看，只要是臨床上發(fā)病機制比較明確的疾病，幾乎都能應(yīng)用由此建立起來的篩選模型，從微生物代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)具有相應(yīng)生理活性的物質(zhì)。先導(dǎo)化合物的尋找篩選模型 (1)用動物細胞和組織建立的篩選模型 (2)酶抑制劑的篩選 (3)受體

30、拮抗劑的篩選 先導(dǎo)化合物的尋找篩選模型(1) 用動物細胞和組織建立的篩選模型 其中包括下列物質(zhì)的篩選： 抗腫瘤活性物質(zhì)：觀察細胞形態(tài)的變化，測定體外細胞毒性LC50值。 免疫抑制劑：測定對淋巴細胞增殖反應(yīng)的抑制作用。 神經(jīng)營養(yǎng)因子樣物質(zhì)：以神經(jīng)細胞的分化，如以神經(jīng)軸突的伸長為指標。 血管生成抑制劑：以雞絨毛膜尿囊膜和動物角膜為材料，觀察對新血管生成的抑制作用。篩選模型(2)酶抑制劑的篩選 已經(jīng)建立了大量的酶抑制劑的篩選模型，主要有以下6種：蛋白分解酶抑制劑細胞膜酶抑制劑糖苷水解酶抑制劑兒茶酚胺合成酶抑制劑膽固醇生物合成酶HMGCoA還原酶抑制劑其他酶抑制劑。篩選模型(3)受體拮抗劑的篩選 其中

31、包括下列拮抗物質(zhì)的篩選：速激肽(Tachykinin，TK)：以3H標記的物質(zhì)與其受體結(jié)合的抑制率為指標。內(nèi)皮素(Endothelin，ET)：觀察內(nèi)皮素與其受體結(jié)合的抑制率?？s膽囊素(Cholecystokinin，CCK)：以125I標記的CCK與其受體結(jié)合的抑制率為指標。心房納利尿肽(ANP)：以125I標記的ANP與其受體結(jié)合的抑制率為指標。 篩選模型興奮性氨基酸(EAA)：觀察EAA與其受體結(jié)合的抑制率。白三烯B4(LTB4)：以人多形核白細胞(PMN)為LTB4的受體，觀察其抑制率。其他激素受體與C5a 現(xiàn)今篩選靶已擴展到基因水平，開始考慮以基因復(fù)制、轉(zhuǎn)錄因子、調(diào)亡基因為治療的對象

32、。先導(dǎo)化合物來源從化學(xué)庫或天然產(chǎn)物中篩選 化學(xué)庫(化學(xué)庫)是指用特殊合成方式隨機合成結(jié)構(gòu)多樣的化合物群體，它的多樣性可以得到較充分的保證，但不能得到結(jié)構(gòu)獨特的化合物。與受體結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計（合理新藥設(shè)計） 合理藥物設(shè)計(理性的藥設(shè)計)則是基于受體三維立體結(jié)構(gòu)的認識，通過計算機輔助分子設(shè)計(Computer aid molecular design)全程合成新分子。先導(dǎo)化合物來源 現(xiàn)今從生物中篩選新藥重點放在微生物。微生物來源的化合物的多樣性與微生物的種及發(fā)酵條件有關(guān)，同時還涉及不同的地理區(qū)域和不同的生態(tài)學(xué)環(huán)境，最好收集新鮮的野生菌種。微生物代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生和多樣性依賴于微生物合成的潛在能力及表現(xiàn)這

33、個能力的發(fā)酵條件。調(diào)整發(fā)酵參數(shù)可以巧妙地促進不同次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生。先導(dǎo)化合物來源 除了微生物外，現(xiàn)在人們也開始關(guān)注植物、動物和海洋生物。 植物方面，尋找人們所使用的藥用植物，增加新藥發(fā)現(xiàn)的機會。 在人類和動物方面，則關(guān)注自身免疫系統(tǒng)。已從人類和動物的吞噬細胞中分離得到許多具潛在抗菌作用的蛋白質(zhì)和多肽。它們有望用作抗菌藥物。 先導(dǎo)化合物來源 海洋生物可為新化合物的篩選提供豐富的資源。目前，海洋天然產(chǎn)物的研究集中在大型固著無脊椎動物和藻類上，因為這些生物相對容易識別和采集。 最后要提一下，新藥的研究與開發(fā)不是先導(dǎo)物與新藥的一一對應(yīng)關(guān)系。這從上面介紹的新藥的研究和開發(fā)過程可以看出。新藥的研究與開發(fā)

34、是一個將化學(xué)結(jié)構(gòu)研究與生物活性研究連接起來的創(chuàng)造性過程，是不斷地對初始治療概念進行發(fā)展和完善的過程。第六節(jié) 生物藥物的發(fā)展與展望1生物技術(shù)藥物研究進入蛋白質(zhì)工程藥物時代 第一代重組藥物：一級結(jié)構(gòu)與功能和天然活性蛋白質(zhì)完全一樣； 第二代重組藥物：對天然產(chǎn)物表達物進行簡單修飾，如PEG化或糖基化； 第三代重組藥物時代：蛋白質(zhì)工程藥物，在DNA水平上，合理設(shè)計、改造、創(chuàng)制新型治療蛋白。目的是提高活性；減少或消除毒副作用；提高體內(nèi)外穩(wěn)定性；產(chǎn)生新的功能特性。 豬胰島素牛胰島素賴脯人胰島素（禮來公司、速效Ins,lispro） 門冬胰島素 （諾和諾德公司、速效Ins ,aspart） 甘精胰島素 (安萬特公司、長效Ins,glargine)地特胰島素 (諾和諾德公司、長效Ins） 人胰島素（Insulin）B30 A8 ;A10 ;B30 B28 ;B29B28 A21 ;B31 ;B32B30去除；B29修飾 3D S