生物化學(xué)課件-第18章：生物藥物

第十八章

生物藥物第十八章

生物藥物1第一節(jié)生物藥物概述一、生物藥物的概念：biopharmaceutics利用生物體、生物組織或其成分，綜合應(yīng)用生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物與免疫學(xué)、藥學(xué)等的原理與方法制造的一類用于預(yù)防、診斷、治療的藥物。包括各種天然生物活性物質(zhì)及其人工合成或半合成的天然物質(zhì)類似物。第一節(jié)生物藥物概述一、生物藥物的概念：biop2現(xiàn)代生物藥物四大類型：基因重組多肽、蛋白質(zhì)類治療藥物；基因藥物：即基因疫苗、反義藥物和核酶等；天然生物藥物，來自動(dòng)物、植物、微生物、海洋生物的天然產(chǎn)品；合成和部分合成生物藥物?，F(xiàn)代生物藥物四大類型：3二、生物藥物的發(fā)展二、生物藥物的發(fā)展41.傳統(tǒng)生物制藥（Traditionalbiopharma-ceutics）技術(shù)階段是指從生物材料粗加工制成粗制劑階段。上古時(shí)期4世紀(jì)7世紀(jì)

炎帝,傳說上古時(shí)期姜姓部落的首領(lǐng)，又稱赤帝、烈山氏，即神農(nóng)氏(或神農(nóng)氏的子孫)，相傳用蟾酥治療創(chuàng)傷。

葛洪(284～364),東晉教理論家、醫(yī)學(xué)家、煉丹術(shù)家。字稚川，自號(hào)抱樸子，丹陽句容（今屬江蘇）人?！吨夂罅挤健分杏涊d用海藻治癭病。

孫思邈（581～682），京兆華原（即今陜西省耀縣）人，唐代著名道士，醫(yī)藥學(xué)家，被世人尊稱為“藥王”。公元631～682，孫思邈用羊肝治“雀目”。

1、早期生物藥物階段1.傳統(tǒng)生物制藥（Traditionalbiopharm52.近代生物制藥發(fā)展階段（RecentBiopharmaceutics）（1）臟器制藥與微生物制藥時(shí)期（2）生化制藥工業(yè)時(shí)代00502575RecentBiopharmaceutics20thCentury20世紀(jì)20年代：胰島素、甲狀腺素、EAA、EFA、VitC20世紀(jì)40年代：青霉素20世紀(jì)50年代：皮質(zhì)激素、垂體激素20世紀(jì)60年代：酶制劑、維生素60年代后，進(jìn)入第二個(gè)發(fā)展時(shí)代:生化制藥工業(yè)時(shí)代。生物分離工程技術(shù)與設(shè)備廣泛應(yīng)用。生化產(chǎn)品達(dá)600多種。2.近代生物制藥發(fā)展階段（1）臟器制藥與微生物制藥時(shí)期0063).重組人工DNA分子1972年H.W.Boyer和P.Berg把SV40的DNA和λ噬菌體分別切割又將兩者連接在一起成功構(gòu)建第一個(gè)重組人工DNA分子1972年，Boyer實(shí)驗(yàn)室首先發(fā)現(xiàn)EcoRI核酸限制性內(nèi)切酶2).限制性內(nèi)切酶4).基因克隆1973年，Cohen等人首次在體外將重組DNA分子導(dǎo)入大腸桿菌1953年首次提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提出了DNA復(fù)制假說1).DNA雙螺旋模型3.現(xiàn)代生物制藥階段（ModernBiopharmaceutics）3).重組人工DNA分子1972年H.W.Boyer和P.71982.10重組胰島素上市，迄今已有166多種生物技術(shù)藥物投放市場，369種進(jìn)入三期臨床，760多種進(jìn)入I-II期，2600多種處于臨床前研究。1982.10重組胰島素上市，迄今已有166多種生物8生物藥物的特點(diǎn)藥理學(xué)特性（1）治療的針對(duì)性強(qiáng)：治療的生理生化機(jī)制合理，療效可靠。如：細(xì)胞色素c治療組織缺氧。

（2）藥理活性高：精制的高活性物質(zhì)，具高效的藥理活性。（3）毒副作用小，營養(yǎng)價(jià)值高：主要是蛋白、核酸、糖、脂類等（4）生理副作用常有發(fā)生：不同生物、不同個(gè)體的活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有差異。表現(xiàn)在免疫反應(yīng)和過敏反應(yīng)。生物藥物的特點(diǎn)藥理學(xué)特性92、生產(chǎn)、制備中的特殊性（1）原料中的有效物質(zhì)含量低：雜質(zhì)種類多且含量高，提取純化工藝復(fù)雜。如，胰腺中胰島素的含量僅0.002%。（2）穩(wěn)定性差：生物大分子藥物是以嚴(yán)格的空間構(gòu)象來維持其生物活性功能，一旦受到破壞，即失去其藥理功能。如被體內(nèi)酶水解，理化因素等。（3）易腐?。涸虾彤a(chǎn)品均為高營養(yǎng)物質(zhì)，易染菌、腐敗，失去活性，并產(chǎn)生熱源和致敏物質(zhì)2、生產(chǎn)、制備中的特殊性10（4）注射用藥有特殊要求：生物藥物易被胃腸道中的酶所分解，所以多為注射用藥。因此對(duì)制劑的均一性、安全性、穩(wěn)定性、有效性等都有嚴(yán)格要求。同時(shí)對(duì)其理化性質(zhì)、檢驗(yàn)方法、劑型、劑量、處方、貯存方式等也有明確要求。（5）相對(duì)分子質(zhì)量較大.（6）生產(chǎn)工藝可能影響活性3、檢驗(yàn)上的特殊性（1）理化檢驗(yàn)指標(biāo)（2）生物活性檢驗(yàn)指標(biāo)（4）注射用藥有特殊要求：生物藥物易被胃腸道中的酶所分解，所11第二節(jié)生物藥物的分類與臨床用途一、生物藥物的分類（一）按其來源和制造方法對(duì)生物藥物分類1.動(dòng)物來源：來源于動(dòng)物臟器2.微生物來源：發(fā)酵第二節(jié)生物藥物的分類與臨床用途一、生物藥物的分類12微生物藥物(microbialmedicine)

微生物藥物是一類特異的天然有機(jī)化合物，包括微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物，初級(jí)代謝產(chǎn)物和微生物結(jié)構(gòu)物質(zhì)，還包括借助微生物轉(zhuǎn)化（microbialtransformation）產(chǎn)生的用化學(xué)方法難以全合成的藥物或中間體。細(xì)菌放線菌真菌細(xì)菌放線菌真菌13（1）抗生素（1）抗生素14（2）維生素（3）氨基酸（4）酶抑制劑（5）免疫抑制劑（2）維生素153.植物來源4.現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品：基因工程，單克隆抗體，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。5.化學(xué)合成：多肽，核酸片段3.植物來源16（二）按藥物的化學(xué)本質(zhì)和化學(xué)特性來分

1.AA及其衍生物類藥物2.多肽和蛋白質(zhì)類藥物3.酶與輔酶類藥物4.核酸及其降解物和衍生物類藥物5.糖類藥物6.脂類藥物7.細(xì)胞生長因子類8.生物制品類（二）按藥物的化學(xué)本質(zhì)和化學(xué)特性來分17（三）按生理功能和用途分類

1.治療用藥2.預(yù)防用藥3.診斷用藥4.其他生物醫(yī)藥用藥：生化試劑、保健品、化妝品、食品、藥用材料。（三）按生理功能和用途分類18二、生物藥物的臨床用途（一）作為治療藥物

1、內(nèi)分泌障礙治療劑7、抗病毒藥物2、維生素類藥物8、抗輻射藥物3、中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物9、抗腫瘤藥物4、血液與造血系統(tǒng)藥物10、計(jì)劃生育藥物5、呼吸系統(tǒng)藥物11、生物制品類治療劑6、心血管系統(tǒng)藥物

二、生物藥物的臨床用途（一）作為治療藥物19（二）作為預(yù)防藥物傳統(tǒng)性疫苗：

滅活疫苗是經(jīng)過處理后，去除致病力，保留其免疫原性而成的疫苗。

減毒疫苗是指保留一定的剩余毒力和免疫性制成疫苗，接種人體后，使機(jī)體產(chǎn)生一定的感染而獲得免疫力。新型疫苗：

重組疫苗應(yīng)用基因工程技術(shù)制成的疫苗，如基因重組乙肝疫苗?；蛑亟M方法還可制成更多種類、更價(jià)廉、更安全有效的疫苗或多價(jià)疫苗。

核酸疫苗是將編碼某種抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接導(dǎo)入動(dòng)物體細(xì)胞內(nèi),并通過宿主細(xì)胞的表達(dá)系統(tǒng)合成抗原蛋白,誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生對(duì)該抗原蛋白的免疫應(yīng)答,以達(dá)到預(yù)防和治療疾病的目的。（二）作為預(yù)防藥物20（三）作為診斷藥物1、免疫診斷試劑2、酶診斷試劑3、器官功能診斷試劑4、放射性核素診斷藥物5、診斷用單克隆抗體6、基因診斷芯片（三）作為診斷藥物21（四）用作其他生物醫(yī)藥用品

1、生化試劑系列2、生物醫(yī)學(xué)材料3、營養(yǎng)保健品及美容化妝品

（四）用作其他生物醫(yī)藥用品22第三節(jié)生物藥物的研究進(jìn)展一、天然生物藥物的研究發(fā)展前景

1．深入研究開發(fā)人體來源的新型生物藥物2．?dāng)U大和深入研究開發(fā)動(dòng)物來源的天然活性物質(zhì)3．努力促進(jìn)海洋藥物和海洋活性物質(zhì)的開發(fā)研究4．綜合應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù),加速天然生物藥物的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化5．中西結(jié)合創(chuàng)制新型生物藥物。第三節(jié)生物藥物的研究進(jìn)展一、天然生物藥物的研究發(fā)展前景23二、生物技術(shù)藥物研究發(fā)展前景生物技術(shù)藥物（也稱基因工程藥物，Biotechdrugs）,指以DNA重組技術(shù)生產(chǎn)的蛋白質(zhì)、多肽、酶、激素、疫苗、單克隆抗體和細(xì)胞生長因子等藥物。2008年生物技術(shù)藥物的市場銷售將達(dá)到600億美元。二、生物技術(shù)藥物研究發(fā)展前景241．生物技術(shù)藥物的發(fā)展已進(jìn)入蛋白質(zhì)工程藥物新時(shí)期第一代重組生物技術(shù)藥物逐漸被第二代蛋白質(zhì)工程藥物所取代,蛋白質(zhì)工程技術(shù)日新月異,點(diǎn)突變技術(shù)（site-directedmutagenesis）、DNA改組技術(shù)（DNAshuffling）、融合蛋白技術(shù)、定向進(jìn)化技術(shù)（directionevolution）、基因插入及基因打靶等技術(shù)使蛋白質(zhì)工程藥物新品種迅速增加。1．生物技術(shù)藥物的發(fā)展已進(jìn)入蛋白質(zhì)工程藥物新時(shí)期252．發(fā)展新型生物技術(shù)藥物與疫苗和治療性抗體。

FDA已批準(zhǔn)17種治療性抗體，在抗腫瘤、治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，防止感染、抗血小板凝集等方面療效突出。在369種進(jìn)入臨床試驗(yàn)的生物技術(shù)藥物中有75種是抗體類產(chǎn)品，如抗TNFα嵌合抗體，TNFα-R-Fc融合蛋白。3．新的高效表達(dá)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。4．生物技術(shù)藥物新劑型研究迅速發(fā)展。2．發(fā)展新型生物技術(shù)藥物與疫苗和治療性抗體。265．生物芯片在藥物研究中的應(yīng)用生物芯片（biochip）是指通過微加工和微電子技術(shù)在固體載體的表面上構(gòu)建的可準(zhǔn)確、大信息量檢測生物組分的微型分析系統(tǒng),它包含基因芯片（genechip）、蛋白質(zhì)芯片（proteinchip）、細(xì)胞芯片（cellchip）、組織芯片（tissuechip）和小分子芯片（small-moleculemicroarray）及芯片實(shí)驗(yàn)室（lab-on-a-chip）或微流芯片（microfuidics）等種類。5．生物芯片在藥物研究中的應(yīng)用276、反義核酸藥物和RNA干擾

使用互補(bǔ)的核酸與特定的mRNA相結(jié)合，抑制其作用，這種核酸藥物的先驅(qū)就是反義藥物。7、將基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究成果轉(zhuǎn)化為生物藥物技術(shù)新藥的研究與開發(fā)。6、反義核酸藥物和RNA干擾28第四節(jié)生物技術(shù)藥物一、美國，歐盟和中國生物技術(shù)藥物的比較（一）美國批準(zhǔn)的生物技術(shù)藥物（二）歐盟批準(zhǔn)的生物技術(shù)藥物（三）中國批準(zhǔn)的生物技術(shù)藥物第四節(jié)生物技術(shù)藥物29從生物藥物品種看，北美制藥企業(yè)占據(jù)了63%，歐洲為25%，日本為7%，包括中國在內(nèi)的其他地區(qū)比較少，加一起只有5%；從市場份額看，也是北美和歐洲占了絕大多數(shù)，兩者之外的其他地區(qū)合計(jì)為37%。近年來發(fā)展較快的生物技術(shù)藥物包括：1）抗體藥物，2007年全球市場達(dá)到258億美元，約占生物藥物的三分之一，2010年達(dá)480億美元；2)疫苗，雖然銷售額并不太高，2009年380億，因此銷售額不會(huì)太高，但其產(chǎn)量及品種也占生物技術(shù)藥物的三分之一；3)其他生物治療藥物，包括基因工程藥物、核酸藥物、細(xì)胞治療、基因治療等，市場規(guī)模合計(jì)約400億美元。生物化學(xué)課件-第18章：生物藥物30在國際上生物技術(shù)已取得的研究成果中，60%以上是醫(yī)藥領(lǐng)域上世紀(jì)世紀(jì)90年代以來，全球醫(yī)藥行業(yè)年均不到10％的增長速度，而全球生物藥品銷售額以年均30％以上的速度增長。全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)銷售總額已由1996年的150億美元，到2007年828億美元，2008年880.5億美元，比上期增長11.5％，2009年生物技術(shù)藥物共1300億美元。(全球醫(yī)藥8150億）。到2006年初，美國已有生物技術(shù)公司2000家以上，其中有300多家公司上市，市場資本總額近3400億美元，生物制藥企業(yè)已呈規(guī)模。在國際上生物技術(shù)已取得的研究成果中，60%以上是醫(yī)藥領(lǐng)域31二、建立我國生物技術(shù)藥物研究創(chuàng)新體系

1.研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因工程藥物。2．加強(qiáng)基因工程抗體的研究開發(fā)。3．加速基因治療技術(shù)平臺(tái)體系的建設(shè)。4．大力開展干細(xì)胞與組織工程研究。5．突出新型基因工程疫苗的研究與開發(fā)采用基因工程技術(shù),克隆和表達(dá)保護(hù)性抗原基因,利用表達(dá)的抗原產(chǎn)物或重組體自身制成的疫苗稱為重組疫苗,是新一代疫苗的研制方向。二、建立我國生物技術(shù)藥物研究創(chuàng)新體系32第十九章

藥物研究的生物化學(xué)基礎(chǔ)第十九章

藥物研究的生物化學(xué)基礎(chǔ)33第一節(jié)生物藥物制造的生物化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)生物藥物制造的生物化學(xué)基礎(chǔ)34制造技術(shù)的特點(diǎn)：1.目的物存在于組成非常復(fù)雜的生物材料中一種生物材料含有成千上萬種成分，各種化合物的形狀、大小、分子形式和理化性質(zhì)各不相同，其中不少還是未知物，而且有效物質(zhì)在制備過程尚處于代謝動(dòng)態(tài)中，故常常無固定工藝可循。一、生物藥物制備方法的特點(diǎn)制造技術(shù)的特點(diǎn)：1.目的物存在于組成非常復(fù)雜的生物材料中352.有些目的物在生物材料中含量極微只達(dá)萬分之一、十萬分之一、甚至百萬分之一，因此分離純化步驟多，難于獲得高收率。3.生物活性成分易變性、破壞4.生物藥物制造受理化因素和生物學(xué)因素影響生物活性成分離開生物體后，易變性破壞，分離過程必須十分小心，以保護(hù)有效物質(zhì)的生物活性。以致許多工藝設(shè)計(jì)理論性不強(qiáng)制造工藝幾乎都在溶液中進(jìn)行溫度、pH、離子強(qiáng)度對(duì)溶液中各種組分的綜合影響常常難于固定2.有些目的物在生物材料中含量極微只達(dá)萬分之一、365.生物藥物常采用“多階式”法純化一種有效物質(zhì)常常要聯(lián)用幾個(gè)，甚至十幾個(gè)步驟并變換不同類型的分離方法交互進(jìn)行才能達(dá)到目的。為了保護(hù)目的物的活性及結(jié)構(gòu)完整性即“逐級(jí)分離”法。生物藥物的均一性檢測與化學(xué)上的純度概念不完全相同5.生物藥物常采用“多階式”法純化一種有效物質(zhì)常常要聯(lián)用37生物大分子類藥物的分離純化主要原理是：1）根據(jù)分子形狀和分子大小不同的分離方法如，差速離心，超速離心，膜分離透析。電透析、超濾和凝膠過濾等。2）根據(jù)分子電離性質(zhì)（帶電性）不同的分離方法如，離子交換法、電泳法和電聚焦法等。3）根據(jù)分子極性大小與溶解度不同的分離方法如，溶劑提取法、逆流分配法、分配層析法、鹽析法、等電點(diǎn)沉淀法和有機(jī)溶劑分級(jí)沉淀法。4）根據(jù)配基特異性不同的分離方法——親和層析生物大分子類藥物的分離純化主要原理是：1）根據(jù)分子形狀和分子38是指利用生物細(xì)胞的代謝反應(yīng)（更多的是利用微生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)）來合成化學(xué)方法難于合成的藥物或藥物中間體。生物合成：微生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)：是指利用微生物的代謝作用來進(jìn)行某些化學(xué)反應(yīng)，確切地說就是利用微生物代謝過程中某種酶對(duì)底物進(jìn)行催化反應(yīng)，以生成所需要的活性物質(zhì)。二、生物合成技術(shù)原理

是指利用生物細(xì)胞的代謝反應(yīng)（更多的是利用微生物轉(zhuǎn)化39微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物特點(diǎn)：轉(zhuǎn)化條件溫和具有立體構(gòu)型單一公害少后處理簡便能進(jìn)行某些化學(xué)反應(yīng)難于進(jìn)行或不能合成的反應(yīng)為此，在制藥工業(yè)中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)已形成一個(gè)以遺傳工程為指導(dǎo)，以發(fā)酵工程為基礎(chǔ)，包括細(xì)胞工程和酶工程有機(jī)結(jié)合的生物合成技術(shù)體系，微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物特點(diǎn)：轉(zhuǎn)化條件溫和具有立體40半合成技術(shù)：1）藥物其部分結(jié)構(gòu)由天然資源得到化學(xué)合成法制得最終產(chǎn)品＋2）化學(xué)合成的中間產(chǎn)物微生物轉(zhuǎn)化法獲得最終有效化合物＋半合成技術(shù)：1）藥物其部分結(jié)構(gòu)由天然資源得到化學(xué)合成法制得最41

生物技術(shù)（biotechnology）

又稱為生物工程（bioengineering），是利用生物有機(jī)體（動(dòng)物、植物和微生物）或其組成部分（包括器官、組織、細(xì)胞或細(xì)胞器等）發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種技術(shù)體系。三、生物技術(shù)原理（前述）生物技術(shù)（biotechnology）42包括：發(fā)酵工程基因工程細(xì)胞工程酶工程包括：發(fā)酵工程基因工程細(xì)胞工程酶工程43

基因工程技術(shù)的定義

用人工方法，提取或制備某種細(xì)胞的某種基因，在體外把它和一種載體連接構(gòu)建重組DNA分子，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞，讓其復(fù)制與表達(dá)，以改變受體細(xì)胞的某些性狀或產(chǎn)生人們所需的產(chǎn)物的工程技術(shù)。基因工程技術(shù)的定義44

細(xì)胞工程的定義

應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的方法,通過類似于工程學(xué)的步驟,在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)以獲得新型生物或一定細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。其技術(shù)涉及細(xì)胞融合技術(shù)、細(xì)胞拆和技術(shù)、染色體導(dǎo)入技術(shù)、基因轉(zhuǎn)移技術(shù)、胚胎移植技術(shù)、細(xì)胞與組織培養(yǎng)技術(shù)等。

細(xì)胞工程的定義應(yīng)用細(xì)胞45

酶工程的定義

在酶反應(yīng)器中,利用酶的生物催化作用,生產(chǎn)出人類所需要產(chǎn)品的一門科學(xué)技術(shù)。例如過去蔗糖幾乎全部通過加工甘蔗或甜菜獲得,但現(xiàn)在科學(xué)家利用α-淀粉酶等多種酶的催化作用,在酶反應(yīng)器中將淀粉轉(zhuǎn)化成和蔗糖具有同樣甜度的高果糖漿。酶工程的定義在酶反應(yīng)46

發(fā)酵工程發(fā)酵工程也稱為微生物工程，是在最適合條件下，對(duì)單一菌種進(jìn)行培養(yǎng)，是生物特定產(chǎn)品的一種生物工藝。發(fā)酵工程發(fā)酵工程也稱為微生物工程，是在47單克隆抗體技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)核心重組DNA技術(shù)生物工程藥物是指運(yùn)用重組DNA技術(shù)和單克隆抗體技術(shù)生產(chǎn)的多肽、蛋白質(zhì)、激素和酶類藥物以及疫苗、單抗和細(xì)胞生長因子類藥物。單克隆抗體技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)核心重組DNA技術(shù)生物工程藥物48工程菌（或細(xì)胞）的大量培養(yǎng)與目的蛋白的生產(chǎn)基因工程是生物技術(shù)中最重要的一種。目的基因制備載體的選擇和制備DNA片段重組連接重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化子的篩選DNA重組體的篩選DNA重組體的鑒定工程菌（或細(xì)胞）的大量培養(yǎng)與目的蛋白的生產(chǎn)基因工程是生物技術(shù)49

(一)基因載體（Vector）1、定義：能攜帶目的基因片段進(jìn)入受體細(xì)胞的DNA分子。一個(gè)理想的載體應(yīng)具備以下幾個(gè)條件：（a）本身是一個(gè)復(fù)制子，能自我復(fù)制。載體在進(jìn)入受體細(xì)胞后，可自身復(fù)制或插入到基因組中，隨受體細(xì)胞的基因組一起復(fù)制。（b）分子量小，小分子的DNA制備時(shí)不易損傷，小分子DNA限制酶的切點(diǎn)少。（c）目的基因與載體連結(jié)后，可在受體細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄，翻譯成蛋白質(zhì)產(chǎn)物（表達(dá)載體）。（d）能給寄主（受體）細(xì)胞提供可選擇的標(biāo)記：如抗藥性，營養(yǎng)缺陷型或顯色表型等，以利于篩選。

（E）具有多克隆位點(diǎn)，便于目的基因片段與載體連接。(F)拷貝數(shù)多，便于分離提純。(一)基因載體（Vector）1、定義：能攜帶目50

2、載體的分類

功能分類：克隆載體表達(dá)載體轉(zhuǎn)移載體探針載體組成元件的來源分類:

質(zhì)粒（plasmid）載體噬菌體載體：如λ噬菌體載體、M13噬菌體載體雜合載體(如粘粒cosmid)病毒性載體：逆轉(zhuǎn)錄病毒載體、腺病毒載體等人工染色體載體

2、載體的分類

功能分類：克513、克隆載體（cloningvector）（1）克隆載體的功能：用來克隆和擴(kuò)增DNA片段（目的基因）的載體具備條件：（a）必須是一個(gè)復(fù)制子，能在受體細(xì)胞中復(fù)制。復(fù)制起點(diǎn)Ori復(fù)制區(qū)復(fù)制終點(diǎn)term（b）帶有抗藥性基因Tetr：編碼膜蛋白，阻止Tet進(jìn)入細(xì)胞Ampr：β-內(nèi)酰胺環(huán)水解酶。Kanr：

Kan～P,neo～pCamr：氯霉素乙?；D(zhuǎn)移酶

3、克隆載體（cloningvector）（1）克隆載體的52

（C）具有多克隆位點(diǎn)（multiplecloningsits，MCS）載體上含有的一個(gè)人工合成的DNA片段，其上含有數(shù)個(gè)單一酶切位點(diǎn)，是外源DNA的插入部位具備條件：是載體中的一段堿基序列，由數(shù)個(gè)酶切位點(diǎn)組成。這些位點(diǎn)在載體上都是單一位點(diǎn)（C）具有多克隆位點(diǎn)（multiplecloni53pBR322質(zhì)粒有兩個(gè)抗藥性基因，每個(gè)抗性基因中均含有單克隆位點(diǎn)，外源DNA插入后使相應(yīng)的抗性基因失活，宿主細(xì)胞失去相應(yīng)的抗藥性，不能在含相應(yīng)抗生素的培養(yǎng)基中生長，這一現(xiàn)象稱為插入失活。pBR322質(zhì)粒有兩個(gè)抗藥性基因，54質(zhì)粒pBR322的抗性基因篩選示意圖質(zhì)粒pBR322的抗性基因篩選示意圖554、表達(dá)載體（expressingvector）（1）表達(dá)載體的功能：在受體細(xì)胞中表達(dá)外源基因的載體

結(jié)構(gòu)：克隆載體+表達(dá)構(gòu)件—原核生物表達(dá)真核生物表達(dá)

oriampr基礎(chǔ)上加轉(zhuǎn)錄和翻譯相關(guān)elementMCS

（2）原核（大腸桿菌）表達(dá)載體表達(dá)載體=克隆載體+表達(dá)元件“啟動(dòng)子—核糖體結(jié)合位點(diǎn)—克隆位點(diǎn)—轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)”

“P—RBS—MCS—term”4、表達(dá)載體（expressingvector）（1）表達(dá)56原核表達(dá)載體結(jié)構(gòu)示意圖用T7表達(dá)系統(tǒng)質(zhì)粒的基本結(jié)構(gòu)元件原核表達(dá)載體結(jié)構(gòu)示意圖用T7表達(dá)系統(tǒng)質(zhì)粒的基本結(jié)構(gòu)元件57

(3)哺乳動(dòng)物表達(dá)載體（1）病毒載體整合性載體：外源基因通過這種載體與宿主細(xì)胞的染色體整合。如pSV系列載體游離型載體：外源基因與這種載體重組后，以病毒顆粒形式在宿主細(xì)胞內(nèi)自行復(fù)制或在輔助病毒存在下進(jìn)行復(fù)制。如痘苗病毒、腺病毒、桿狀病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒等。（2）質(zhì)粒載體常常是穿梭質(zhì)粒載體。既含原核的復(fù)制位點(diǎn)和篩選標(biāo)記，又含真核的復(fù)制位點(diǎn)篩選標(biāo)記和表達(dá)構(gòu)件。(3)哺乳動(dòng)物表達(dá)載體（1）病毒載體581.直接從染色體DNA分離

如果物理圖譜已確定，可用限制酶直接從原核生物，噬菌體及動(dòng)物病毒基因組切取目的基因。（二）目的基因的來源（Isolation）1.直接從染色體DNA分離如果物理圖譜已確定，592.化學(xué)合成要求：已知目的基因的核苷酸序列或其產(chǎn)物的氨基酸序列

基因小2.化學(xué)合成要求：已知目的基因的核苷酸序列或其產(chǎn)物的氨基酸603.從cDNA文庫（cDNA文庫）篩選目的基因

將不同細(xì)胞類型或不同階段細(xì)胞的mRNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA后,將所有cDNA混合體與載體進(jìn)行連接后，將所有的重組體分子都引入宿主細(xì)胞并進(jìn)行擴(kuò)增，所得到的分子克隆的混合體稱為cDNA文庫。

3.從cDNA文庫（cDNA文庫）篩選目的基因61mRNAcDNA雙鏈cDNA重組DNA分子cDNA文庫反轉(zhuǎn)錄酶載體受體菌復(fù)制*從cDNA文庫獲取目的基因逆轉(zhuǎn)錄酶AAAA

TTTTAAAASI核酸酶

DNA聚合酶Ⅰ堿水解

TTTTmRNAcDNA雙鏈cDNA重組DNA分子62

4.從基因組文庫（genomiclibrary）篩選目的基因

采用限制酶將基因組DNA切成片段，每一個(gè)DNA片段都與一個(gè)載體分子拼接成重組DNA，然后將所有的重組體都引入宿主細(xì)胞并進(jìn)行擴(kuò)增，得到的分子克隆的混合體稱為“基因組文庫”。從基因組文庫中通過雜交篩選得到目的基因片段。從細(xì)胞中分離基因組DNA、用Sau3A或MboI部分消化、回收大小在一定范圍內(nèi)的片段、構(gòu)建重組體。4.從基因組文庫（genomiclibrary）篩選目63組織或細(xì)胞染色體DNA基因片斷克隆載體重組DNA分子含重組分子的轉(zhuǎn)化菌限制性內(nèi)切酶受體菌基因組DNA文庫：存在于轉(zhuǎn)化細(xì)胞內(nèi)由克隆載體所攜帶的所有基因組DNA的集合*從基因組DNA文庫獲取目的基因組織或細(xì)胞染色體DNA基因片斷克隆載體重組DNA分子含重組分645.PCR或RT-PCR

根據(jù)目的基因的核苷酸序列設(shè)計(jì)一對(duì)引物以基因組DNA為模板經(jīng)PCR擴(kuò)增目的基因。以mRNA或RNA為模板經(jīng)RT-PCR擴(kuò)增目的基因。5.PCR或RT-PCR65（三）限制酶的應(yīng)用

限制酶(restrictionenzyme):一類專門切割DNA的酶。是一類能識(shí)別雙鏈DNA分子中的某種特定核苷酸序列，并與其特異結(jié)合，并在識(shí)別位點(diǎn)或其周圍切割雙鏈DNA的一類核酸內(nèi)切酶。

1.定義：（三）限制酶的應(yīng)用1.定義：662.限制酶的識(shí)別和切割位點(diǎn)識(shí)別：

4～6堿基對(duì)，多具有回文結(jié)構(gòu)（palindrom），少數(shù)識(shí)別長序列為8個(gè)或8個(gè)以上堿基對(duì)，有的存在簡并序列（有的核苷酸位點(diǎn)可以不同）。Sau3AI

EcoRI

PstⅠSmaⅠ5′GATCGAATTCCTGCAGCCCGGG3′3′CTAGCTTAAGGACGTCGGGCCC5′

簡并序列：GTYRAC——Y=C/TR=G/AYR=CG/CA/TG/TA∴HindⅡ可識(shí)別4個(gè)特定序列

2.限制酶的識(shí)別和切割位點(diǎn)識(shí)別：4～6堿基對(duì)，多具有回文673.限制酶的切割方式(1)識(shí)別序列內(nèi)兩條鏈上交錯(cuò)切割，產(chǎn)生單鏈突出的粘性末端(2)對(duì)稱處同時(shí)切斷DNA的兩條鏈，產(chǎn)生平端DNA片段3.限制酶的切割方式(1)識(shí)別序列內(nèi)兩條鏈上交錯(cuò)切割，產(chǎn)生單684.限制酶的切割結(jié)果切割的結(jié)果：產(chǎn)生三種不同的末端平末端—bluntend5’突出—5’-protruding（cohesiveend）3’突出—3’-protruding（overhangtail）切割的化學(xué)本質(zhì)：磷酸二酯鍵的斷裂,形成含5’—P和3’—OH末端的兩個(gè)DNA片段。對(duì)一特定的DNA而言，識(shí)別序列堿基對(duì)少的，則切點(diǎn)數(shù)多，產(chǎn)生的片段小。4.限制酶的切割結(jié)果切割的結(jié)果：產(chǎn)生三種不同的末端69生物化學(xué)課件-第18章：生物藥物70(四)重組體的構(gòu)建1.粘性末端連接：用同一種酶裂解后，產(chǎn)生相同的粘性末端，很容易按照堿基配對(duì)的原則以氫鍵結(jié)合，在T4DNA連接酶的作用下，共價(jià)閉合。

連接方式：

定向取代

雙向插入（正向/反向）（雙酶切）（單酶切）措施：載體酶切后，用AP（堿性磷酸酶）水解5’端的磷酸基團(tuán)防止載體的自身環(huán)化。(四)重組體的構(gòu)建1.粘性末端連接：用71

同一種限制酶切割DNA產(chǎn)生的粘性末端的連接

G

G

A

T

C

CC

C

T

A

G

GBamHⅠ的識(shí)別序列及切割部位G

G

A

T

C

CC

C

T

A

G

GBamHⅠ含目的基因的DNA片段BamHⅠGC

C

T

A

G5'3'5'3'3'5'5'3'5'3'5'3'G

G

A

T

C

CC

C

T

A

G

G

G

A

T

C

C

G目的基因片段混合、退火G

C

C

T

A

G

G

A

T

C

C

G

G

A

T

C

C

GG

C

C

T

A

G質(zhì)粒載體含目的基因的重組質(zhì)粒G

C

C

T

A

G

G

A

T

C

C

GDNA連接酶同一種限制酶切割DNA產(chǎn)生的粘性末端的連接GGAT72雙酶切DNA片段粘性末端的連接

G

G

A

T

C

CC

C

T

A

G

GBamHⅠBamHⅠBamHⅠG

C

C

T

A

G5'3'5'3'5'5'5'3'5'3'3'G

A

A

T

T

CC

T

T

A

A

G

A

A

T

T

C

G目的基因片段混合、退火G

C

T

T

A

A

G

A

T

C

C

G

A

A

T

T

C

GG

C

C

T

A

G重組質(zhì)粒DNA連接酶EcoRIEco

RI5'

G

A

T

C

C

G

G

C

T

T

A

A

A

A

T

T

C

G

G

C

C

T

A

G

G

A

T

C

C

G

G

C

T

T

A

AEcoRI

GATCC

G

G

CCTAG3'5'載體雙酶切DNA片段粘性末端的連接GGATCCCC73加入同聚體尾（homopolymerictail）連接

TdT：末端轉(zhuǎn)移酶，可將某種單一脫氧核苷酸逐一加到3’-OH上去。底物：3’粘性突出末端

加入同聚體尾（homopolymerictail）連接74(五)重組體的轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞應(yīng)具備下列條件:1.安全宿主菌（或宿主細(xì)胞）在人腸道幾無存活或存活率極低2.限制酶缺陷型，外源DNA進(jìn)入受體菌不被降解3.重組缺陷型，保證外源DNA不與細(xì)菌基因組DNA重組，獨(dú)立存在4.能發(fā)展成感受態(tài)細(xì)胞的菌株感受態(tài)：是受體菌能接受外源DNA能力的一種生理狀態(tài)感受態(tài)細(xì)胞：指經(jīng)過一定方法處理后具備接受外源DNA能力的細(xì)胞(五)重組體的轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞應(yīng)具備下列條件:75(五)重組體的轉(zhuǎn)化

（transformation）

定義：

將質(zhì)?；蚱渌庠碊NA導(dǎo)入處于感受態(tài)的宿主細(xì)胞，并使其獲得新的表型的過程。過程：細(xì)胞—低溫CaCl2處理—感受態(tài)細(xì)胞—加重組DNA—42℃熱休克—重組體吸入細(xì)胞—復(fù)蘇—涂板（含抗生素）—篩選轉(zhuǎn)化菌落。其它方法：電轉(zhuǎn)化、PEG法等。

(五)重組體的轉(zhuǎn)化

（transformation）76

重組DNA轉(zhuǎn)化過程示意圖重組DNA轉(zhuǎn)化過程示意圖77

以噬菌體、粘粒和真核病毒為載體的重組DNA分子，體外經(jīng)包裝成為具有感染能力的病毒或噬菌體顆粒，才能感染相應(yīng)的細(xì)胞，并在其中擴(kuò)增。此過程又叫轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）。

生物化學(xué)課件-第18章：生物藥物78（六）重組體的篩選和鑒定

涉及遺傳學(xué)方法、免疫學(xué)方法、核酸雜交和PCR方法1.根據(jù)重組體的表型進(jìn)行篩選（1）抗生素抗性篩選：所有的克隆載體均帶有可供選擇的遺傳學(xué)標(biāo)志或特征，如某種抗生素的抗性基因，為選擇提供方便。

（六）重組體的篩選和鑒定涉及遺傳學(xué)方法、免疫學(xué)方法79

2.酶切鑒定

挑選單個(gè)菌落—擴(kuò)大培養(yǎng)—小量快速提取質(zhì)?！盖校ǜ鶕?jù)插入片段上的酶切位點(diǎn)選定）—分析有無插入片段、插入片段大小及數(shù)量、插入方向等。

2.酶切鑒定挑選單個(gè)菌落—擴(kuò)大培養(yǎng)—小量803.核酸雜交法—菌落原位雜交

從基因文庫、cDNA文庫或重組質(zhì)粒中篩選目的基因的最有效的方法之一，它與目的基因的表達(dá)與否無關(guān)。3.核酸雜交法—菌落原位雜交81原位雜交

原位雜交82基因工程的基本過程

基因工程的基本過程83重組DNA技術(shù)在藥學(xué)中的應(yīng)用①生產(chǎn)基因工程藥物②定向改造生物的基因結(jié)構(gòu)，構(gòu)建高產(chǎn)菌株，用于改造傳統(tǒng)制藥工業(yè)③用于基礎(chǔ)研究重組DNA技術(shù)在藥學(xué)中的應(yīng)用①生產(chǎn)基因工程藥物84單克隆抗體的定義：指由B細(xì)胞雜交瘤產(chǎn)生的抗體，只識(shí)別抗原分子上一種抗原決定簇。雜交瘤技術(shù)的原理：致敏B細(xì)胞（產(chǎn)生抗體的能力）骨髓瘤細(xì)胞（無限繁殖能力）融合（B細(xì)胞雜交瘤）單克隆抗體技術(shù)單克隆抗體的定義：融合（B細(xì)胞雜交瘤）單克隆抗體技術(shù)85骨髓瘤細(xì)胞應(yīng)具有的條件：與B細(xì)胞的融合率較高本身不合成抗體。缺乏HGPRT和TK。與B細(xì)胞融合后能形成穩(wěn)定的雜交瘤，能無限增殖傳代，并分泌特異性抗體。融合的方法：PEG（聚乙二醇）骨髓瘤細(xì)胞應(yīng)具有的條件：86HAT培養(yǎng)基：含HAT培養(yǎng)基中的氨基碟呤為葉酸拮抗劑，抑制細(xì)胞DNA合成途徑，只能由輔助途徑合成DNA。骨髓瘤細(xì)胞缺乏HGPRT和TK，不能合成DNA，不能生存。未融合的B細(xì)胞不能在體外長期生存而自然死亡。只有雜交瘤細(xì)胞從B細(xì)胞中獲得HGPRT和TK，又能在體外培養(yǎng)繁殖，因而存活。HAT培養(yǎng)基：含87抗原注入小鼠體內(nèi)用PEG促使細(xì)胞融合得到雜交瘤細(xì)胞收集骨髓瘤細(xì)胞分離受免淋巴細(xì)胞培養(yǎng)骨髓瘤細(xì)胞單抗產(chǎn)品單抗產(chǎn)品在HAT培養(yǎng)基中培養(yǎng)克隆雜交瘤細(xì)胞擴(kuò)大組織培養(yǎng)或生成腹水瘤分離純化篩選產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細(xì)胞分離純化雜交瘤細(xì)胞與單克隆抗體制造示意圖抗原注入小鼠體內(nèi)用PEG促使細(xì)胞融合得到雜交瘤細(xì)胞收集骨髓瘤88小結(jié)：制備單克隆抗體的基本過程：（1）將抗原注射到小鼠體內(nèi)進(jìn)行免疫，取出受免脾淋巴細(xì)胞。（2）培養(yǎng)骨髓瘤細(xì)胞；（3）細(xì)胞融合（雜交瘤細(xì)胞）；（4）用選擇性培養(yǎng)基篩選雜交瘤細(xì)胞；（5）將雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)或注射到動(dòng)物體內(nèi)（腹水瘤），從培養(yǎng)液或動(dòng)物腹水中分離純化單抗。（補(bǔ)充前面的內(nèi)容加以闡述）小結(jié)：89第二節(jié)藥物質(zhì)量控制的生物化學(xué)基礎(chǔ)

(略)第二節(jié)藥物質(zhì)量控制的生物化學(xué)基礎(chǔ)

(略)90第三節(jié)藥理學(xué)研究的生物化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)藥理學(xué)研究的生物化學(xué)基礎(chǔ)91現(xiàn)代藥理學(xué)研究已從整體、系統(tǒng)、器官、組織、細(xì)胞進(jìn)入到亞細(xì)胞、分子甚至量子水平，因此生物化學(xué)和分子生物學(xué)已成為現(xiàn)代藥理學(xué)的重要理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究已從整體、系統(tǒng)、器官、組織、細(xì)胞進(jìn)入92一、藥物作用的生物化學(xué)基礎(chǔ)

（一）神經(jīng)傳導(dǎo)與神經(jīng)遞質(zhì)當(dāng)兩個(gè)神經(jīng)元的突觸＜20nm時(shí)，動(dòng)作電位仍可使突觸后膜去極化，神經(jīng)沖動(dòng)繼續(xù)向下傳遞。如裂隙＞20nm時(shí)，就必須由神經(jīng)遞質(zhì)來傳遞信息。神經(jīng)遞質(zhì)(突觸分泌信號(hào))：神經(jīng)元突觸前膜釋放起著信息傳遞作用的物質(zhì)稱為神經(jīng)遞質(zhì)。一、藥物作用的生物化學(xué)基礎(chǔ)

（一）神經(jīng)傳導(dǎo)與神經(jīng)遞質(zhì)93

（二）受體的結(jié)構(gòu)與功能細(xì)胞中能識(shí)別配體并與其特異性結(jié)合，引起各種生物效應(yīng)的分子稱為受體。為蛋白質(zhì)，部分為糖蛋白或脂蛋白。

受體的化學(xué)本質(zhì)：

（二）受體的結(jié)構(gòu)與功能細(xì)胞中能識(shí)別配體并與941.受體——離子通道型受體本身構(gòu)成離子通道。當(dāng)受體的調(diào)節(jié)部位與配體結(jié)合后，受體變構(gòu)，使通道開放或關(guān)閉、引起或切斷陽離子、陰離子的流動(dòng)，從而傳遞信息。1.受體——離子通道型受體本身構(gòu)成離子通道。952.受體——G蛋白-效應(yīng)蛋白型在真核細(xì)胞，鳥苷三磷酸-結(jié)合蛋白（G蛋白）在聯(lián)系細(xì)胞膜受體與效應(yīng)蛋白質(zhì)中起著重要的介導(dǎo)作用。2.受體——G蛋白-效應(yīng)蛋白型在真核細(xì)胞96生物化學(xué)課件-第18章：生物藥物973.受體——酪氨酸蛋白激酶型3.受體——酪氨酸蛋白激酶型984.受體——轉(zhuǎn)錄因子型4.受體——轉(zhuǎn)錄因子型99

（三）藥物作用的靶酶藥物對(duì)靶酶的作用：一是調(diào)節(jié)酶量（酶的合成增加或減少），二是調(diào)節(jié)酶活力（激動(dòng)劑、抑制劑、輔酶或活力調(diào)節(jié)）。有些重要治療劑的作用在于它們能選擇性地抑制一種靶酶。

（三）藥物作用的靶酶藥物對(duì)靶酶的作用：一100

一種酶抑制劑要成為應(yīng)用于臨床的有效藥物應(yīng)具備以下條件：被抑制的靶酶所催化的生化反應(yīng)與某種疾病的發(fā)生有關(guān)，在患者體內(nèi)這一生化途徑的抑制具有治療意義。2.這種酶抑制劑必須具有特異性，在治療劑量內(nèi)不對(duì)其它代謝途徑或受體發(fā)生抑制作用。3.這種抑制劑應(yīng)具有某種藥動(dòng)學(xué)特征，如可被吸收并滲透到作用部位和具有合理，可預(yù)見的量效關(guān)系及作用持續(xù)時(shí)間。4.抑制劑對(duì)人體毒性較小，療效指數(shù)高。5.抑制劑應(yīng)符合藥品標(biāo)準(zhǔn)。工藝、質(zhì)量與價(jià)格在臨床上與市場上具有競爭性。一種酶抑制劑要成為應(yīng)用于臨床的有效藥物應(yīng)具備以下條件101

（四）細(xì)胞生長調(diào)節(jié)因子細(xì)胞生長調(diào)節(jié)因子系在體內(nèi)和體外對(duì)效應(yīng)細(xì)胞的生長、增殖和分化起調(diào)控作用的一類生理活性物質(zhì)，其中大多數(shù)是蛋白質(zhì)或多肽，亦有非蛋白質(zhì)物質(zhì)。許多生長因子在靶細(xì)胞上有特異性受體，它們是一類分泌性、可溶性介質(zhì)，僅微量就具有生物活性。

（四）細(xì)胞生長調(diào)節(jié)因子細(xì)胞生長調(diào)節(jié)因子系在體102細(xì)胞生長調(diào)節(jié)因子分為：1.細(xì)胞生長刺激因子類：如：促紅細(xì)胞生長因子與集落細(xì)胞刺激因子等造血細(xì)胞生長因子和表皮生長因子、纖維細(xì)胞生長因子、神經(jīng)生長因子、白細(xì)胞介素1~18、骨生長因子等。2.細(xì)胞生長抑制因子類：如：如干擾素（α、β、γ），腫瘤壞死因子α、β，轉(zhuǎn)化生長因子（TGFS），肝增殖抑制因子等。細(xì)胞生長調(diào)節(jié)因子分為：1.細(xì)胞生長刺激因子類：如：促紅細(xì)103

本章其它部分

了解

本章其它部分104第十八章

生物藥物第十八章

生物藥物105第一節(jié)生物藥物概述一、生物藥物的概念：biopharmaceutics利用生物體、生物組織或其成分，綜合應(yīng)用生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物與免疫學(xué)、藥學(xué)等的原理與方法制造的一類用于預(yù)防、診斷、治療的藥物。包括各種天然生物活性物質(zhì)及其人工合成或半合成的天然物質(zhì)類似物。第一節(jié)生物藥物概述一、生物藥物的概念：biop106現(xiàn)代生物藥物四大類型：基因重組多肽、蛋白質(zhì)類治療藥物；基因藥物：即基因疫苗、反義藥物和核酶等；天然生物藥物，來自動(dòng)物、植物、微生物、海洋生物的天然產(chǎn)品；合成和部分合成生物藥物。現(xiàn)代生物藥物四大類型：107二、生物藥物的發(fā)展二、生物藥物的發(fā)展1081.傳統(tǒng)生物制藥（Traditionalbiopharma-ceutics）技術(shù)階段是指從生物材料粗加工制成粗制劑階段。上古時(shí)期4世紀(jì)7世紀(jì)

炎帝,傳說上古時(shí)期姜姓部落的首領(lǐng)，又稱赤帝、烈山氏，即神農(nóng)氏(或神農(nóng)氏的子孫)，相傳用蟾酥治療創(chuàng)傷。

葛洪(284～364),東晉教理論家、醫(yī)學(xué)家、煉丹術(shù)家。字稚川，自號(hào)抱樸子，丹陽句容（今屬江蘇）人?！吨夂罅挤健分杏涊d用海藻治癭病。

孫思邈（581～682），京兆華原（即今陜西省耀縣）人，唐代著名道士，醫(yī)藥學(xué)家，被世人尊稱為“藥王”。公元631～682，孫思邈用羊肝治“雀目”。

1、早期生物藥物階段1.傳統(tǒng)生物制藥（Traditionalbiopharm1092.近代生物制藥發(fā)展階段（RecentBiopharmaceutics）（1）臟器制藥與微生物制藥時(shí)期（2）生化制藥工業(yè)時(shí)代00502575RecentBiopharmaceutics20thCentury20世紀(jì)20年代：胰島素、甲狀腺素、EAA、EFA、VitC20世紀(jì)40年代：青霉素20世紀(jì)50年代：皮質(zhì)激素、垂體激素20世紀(jì)60年代：酶制劑、維生素60年代后，進(jìn)入第二個(gè)發(fā)展時(shí)代:生化制藥工業(yè)時(shí)代。生物分離工程技術(shù)與設(shè)備廣泛應(yīng)用。生化產(chǎn)品達(dá)600多種。2.近代生物制藥發(fā)展階段（1）臟器制藥與微生物制藥時(shí)期001103).重組人工DNA分子1972年H.W.Boyer和P.Berg把SV40的DNA和λ噬菌體分別切割又將兩者連接在一起成功構(gòu)建第一個(gè)重組人工DNA分子1972年，Boyer實(shí)驗(yàn)室首先發(fā)現(xiàn)EcoRI核酸限制性內(nèi)切酶2).限制性內(nèi)切酶4).基因克隆1973年，Cohen等人首次在體外將重組DNA分子導(dǎo)入大腸桿菌1953年首次提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提出了DNA復(fù)制假說1).DNA雙螺旋模型3.現(xiàn)代生物制藥階段（ModernBiopharmaceutics）3).重組人工DNA分子1972年H.W.Boyer和P.1111982.10重組胰島素上市，迄今已有166多種生物技術(shù)藥物投放市場，369種進(jìn)入三期臨床，760多種進(jìn)入I-II期，2600多種處于臨床前研究。1982.10重組胰島素上市，迄今已有166多種生物112生物藥物的特點(diǎn)藥理學(xué)特性（1）治療的針對(duì)性強(qiáng)：治療的生理生化機(jī)制合理，療效可靠。如：細(xì)胞色素c治療組織缺氧。

（2）藥理活性高：精制的高活性物質(zhì)，具高效的藥理活性。（3）毒副作用小，營養(yǎng)價(jià)值高：主要是蛋白、核酸、糖、脂類等（4）生理副作用常有發(fā)生：不同生物、不同個(gè)體的活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有差異。表現(xiàn)在免疫反應(yīng)和過敏反應(yīng)。生物藥物的特點(diǎn)藥理學(xué)特性1132、生產(chǎn)、制備中的特殊性（1）原料中的有效物質(zhì)含量低：雜質(zhì)種類多且含量高，提取純化工藝復(fù)雜。如，胰腺中胰島素的含量僅0.002%。（2）穩(wěn)定性差：生物大分子藥物是以嚴(yán)格的空間構(gòu)象來維持其生物活性功能，一旦受到破壞，即失去其藥理功能。如被體內(nèi)酶水解，理化因素等。（3）易腐敗：原料和產(chǎn)品均為高營養(yǎng)物質(zhì)，易染菌、腐敗，失去活性，并產(chǎn)生熱源和致敏物質(zhì)2、生產(chǎn)、制備中的特殊性114（4）注射用藥有特殊要求：生物藥物易被胃腸道中的酶所分解，所以多為注射用藥。因此對(duì)制劑的均一性、安全性、穩(wěn)定性、有效性等都有嚴(yán)格要求。同時(shí)對(duì)其理化性質(zhì)、檢驗(yàn)方法、劑型、劑量、處方、貯存方式等也有明確要求。（5）相對(duì)分子質(zhì)量較大.（6）生產(chǎn)工藝可能影響活性3、檢驗(yàn)上的特殊性（1）理化檢驗(yàn)指標(biāo)（2）生物活性檢驗(yàn)指標(biāo)（4）注射用藥有特殊要求：生物藥物易被胃腸道中的酶所分解，所115第二節(jié)生物藥物的分類與臨床用途一、生物藥物的分類（一）按其來源和制造方法對(duì)生物藥物分類1.動(dòng)物來源：來源于動(dòng)物臟器2.微生物來源：發(fā)酵第二節(jié)生物藥物的分類與臨床用途一、生物藥物的分類116微生物藥物(microbialmedicine)

微生物藥物是一類特異的天然有機(jī)化合物，包括微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物，初級(jí)代謝產(chǎn)物和微生物結(jié)構(gòu)物質(zhì)，還包括借助微生物轉(zhuǎn)化（microbialtransformation）產(chǎn)生的用化學(xué)方法難以全合成的藥物或中間體。細(xì)菌放線菌真菌細(xì)菌放線菌真菌117（1）抗生素（1）抗生素118（2）維生素（3）氨基酸（4）酶抑制劑（5）免疫抑制劑（2）維生素1193.植物來源4.現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品：基因工程，單克隆抗體，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。5.化學(xué)合成：多肽，核酸片段3.植物來源120（二）按藥物的化學(xué)本質(zhì)和化學(xué)特性來分

1.AA及其衍生物類藥物2.多肽和蛋白質(zhì)類藥物3.酶與輔酶類藥物4.核酸及其降解物和衍生物類藥物5.糖類藥物6.脂類藥物7.細(xì)胞生長因子類8.生物制品類（二）按藥物的化學(xué)本質(zhì)和化學(xué)特性來分121（三）按生理功能和用途分類

1.治療用藥2.預(yù)防用藥3.診斷用藥4.其他生物醫(yī)藥用藥：生化試劑、保健品、化妝品、食品、藥用材料。（三）按生理功能和用途分類122二、生物藥物的臨床用途（一）作為治療藥物

1、內(nèi)分泌障礙治療劑7、抗病毒藥物2、維生素類藥物8、抗輻射藥物3、中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物9、抗腫瘤藥物4、血液與造血系統(tǒng)藥物10、計(jì)劃生育藥物5、呼吸系統(tǒng)藥物11、生物制品類治療劑6、心血管系統(tǒng)藥物

二、生物藥物的臨床用途（一）作為治療藥物123（二）作為預(yù)防藥物傳統(tǒng)性疫苗：

滅活疫苗是經(jīng)過處理后，去除致病力，保留其免疫原性而成的疫苗。

減毒疫苗是指保留一定的剩余毒力和免疫性制成疫苗，接種人體后，使機(jī)體產(chǎn)生一定的感染而獲得免疫力。新型疫苗：

重組疫苗應(yīng)用基因工程技術(shù)制成的疫苗，如基因重組乙肝疫苗。基因重組方法還可制成更多種類、更價(jià)廉、更安全有效的疫苗或多價(jià)疫苗。

核酸疫苗是將編碼某種抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接導(dǎo)入動(dòng)物體細(xì)胞內(nèi),并通過宿主細(xì)胞的表達(dá)系統(tǒng)合成抗原蛋白,誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生對(duì)該抗原蛋白的免疫應(yīng)答,以達(dá)到預(yù)防和治療疾病的目的。（二）作為預(yù)防藥物124（三）作為診斷藥物1、免疫診斷試劑2、酶診斷試劑3、器官功能診斷試劑4、放射性核素診斷藥物5、診斷用單克隆抗體6、基因診斷芯片（三）作為診斷藥物125（四）用作其他生物醫(yī)藥用品

1、生化試劑系列2、生物醫(yī)學(xué)材料3、營養(yǎng)保健品及美容化妝品

（四）用作其他生物醫(yī)藥用品126第三節(jié)生物藥物的研究進(jìn)展一、天然生物藥物的研究發(fā)展前景

1．深入研究開發(fā)人體來源的新型生物藥物2．?dāng)U大和深入研究開發(fā)動(dòng)物來源的天然活性物質(zhì)3．努力促進(jìn)海洋藥物和海洋活性物質(zhì)的開發(fā)研究4．綜合應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù),加速天然生物藥物的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化5．中西結(jié)合創(chuàng)制新型生物藥物。第三節(jié)生物藥物的研究進(jìn)展一、天然生物藥物的研究發(fā)展前景127二、生物技術(shù)藥物研究發(fā)展前景生物技術(shù)藥物（也稱基因工程藥物，Biotechdrugs）,指以DNA重組技術(shù)生產(chǎn)的蛋白質(zhì)、多肽、酶、激素、疫苗、單克隆抗體和細(xì)胞生長因子等藥物。2008年生物技術(shù)藥物的市場銷售將達(dá)到600億美元。二、生物技術(shù)藥物研究發(fā)展前景1281．生物技術(shù)藥物的發(fā)展已進(jìn)入蛋白質(zhì)工程藥物新時(shí)期第一代重組生物技術(shù)藥物逐漸被第二代蛋白質(zhì)工程藥物所取代,蛋白質(zhì)工程技術(shù)日新月異,點(diǎn)突變技術(shù)（site-directedmutagenesis）、DNA改組技術(shù)（DNAshuffling）、融合蛋白技術(shù)、定向進(jìn)化技術(shù)（directionevolution）、基因插入及基因打靶等技術(shù)使蛋白質(zhì)工程藥物新品種迅速增加。1．生物技術(shù)藥物的發(fā)展已進(jìn)入蛋白質(zhì)工程藥物新時(shí)期1292．發(fā)展新型生物技術(shù)藥物與疫苗和治療性抗體。

FDA已批準(zhǔn)17種治療性抗體，在抗腫瘤、治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，防止感染、抗血小板凝集等方面療效突出。在369種進(jìn)入臨床試驗(yàn)的生物技術(shù)藥物中有75種是抗體類產(chǎn)品，如抗TNFα嵌合抗體，TNFα-R-Fc融合蛋白。3．新的高效表達(dá)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。4．生物技術(shù)藥物新劑型研究迅速發(fā)展。2．發(fā)展新型生物技術(shù)藥物與疫苗和治療性抗體。1305．生物芯片在藥物研究中的應(yīng)用生物芯片（biochip）是指通過微加工和微電子技術(shù)在固體載體的表面上構(gòu)建的可準(zhǔn)確、大信息量檢測生物組分的微型分析系統(tǒng),它包含基因芯片（genechip）、蛋白質(zhì)芯片（proteinchip）、細(xì)胞芯片（cellchip）、組織芯片（tissuechip）和小分子芯片（small-moleculemicroarray）及芯片實(shí)驗(yàn)室（lab-on-a-chip）或微流芯片（microfuidics）等種類。5．生物芯片在藥物研究中的應(yīng)用1316、反義核酸藥物和RNA干擾

使用互補(bǔ)的核酸與特定的mRNA相結(jié)合，抑制其作用，這種核酸藥物的先驅(qū)就是反義藥物。7、將基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究成果轉(zhuǎn)化為生物藥物技術(shù)新藥的研究與開發(fā)。6、反義核酸藥物和RNA干擾132第四節(jié)生物技術(shù)藥物一、美國，歐盟和中國生物技術(shù)藥物的比較（一）美國批準(zhǔn)的生物技術(shù)藥物（二）歐盟批準(zhǔn)的生物技術(shù)藥物（三）中國批準(zhǔn)的生物技術(shù)藥物第四節(jié)生物技術(shù)藥物133從生物藥物品種看，北美制藥企業(yè)占據(jù)了63%，歐洲為25%，日本為7%，包括中國在內(nèi)的其他地區(qū)比較少，加一起只有5%；從市場份額看，也是北美和歐洲占了絕大多數(shù)，兩者之外的其他地區(qū)合計(jì)為37%。近年來發(fā)展較快的生物技術(shù)藥物包括：1）抗體藥物，2007年全球市場達(dá)到258億美元，約占生物藥物的三分之一，2010年達(dá)480億美元；2)疫苗，雖然銷售額并不太高，2009年380億，因此銷售額不會(huì)太高，但其產(chǎn)量及品種也占生物技術(shù)藥物的三分之一；3)其他生物治療藥物，包括基因工程藥物、核酸藥物、細(xì)胞治療、基因治療等，市場規(guī)模合計(jì)約400億美元。生物化學(xué)課件-第18章：生物藥物134在國際上生物技術(shù)已取得的研究成果中，60%以上是醫(yī)藥領(lǐng)域上世紀(jì)世紀(jì)90年代以來，全球醫(yī)藥行業(yè)年均不到10％的增長速度，而全球生物藥品銷售額以年均30％以上的速度增長。全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)銷售總額已由1996年的150億美元，到2007年828億美元，2008年880.5億美元，比上期增長11.5％，2009年生物技術(shù)藥物共1300億美元。(全球醫(yī)藥8150億）。到2006年初，美國已有生物技術(shù)公司2000家以上，其中有300多家公司上市，市場資本總額近3400億美元，生物制藥企業(yè)已呈規(guī)模。在國際上生物技術(shù)已取得的研究成果中，60%以上是醫(yī)藥領(lǐng)域135二、建立我國生物技術(shù)藥物研究創(chuàng)新體系

1.研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因工程藥物。2．加強(qiáng)基因工程抗體的研究開發(fā)。3．加速基因治療技術(shù)平臺(tái)體系的建設(shè)。4．大力開展干細(xì)胞與組織工程研究。5．突出新型基因工程疫苗的研究與開發(fā)采用基因工程技術(shù),克隆和表達(dá)保護(hù)性抗原基因,利用表達(dá)的抗原產(chǎn)物或重組體自身制成的疫苗稱為重組疫苗,是新一代疫苗的研制方向。二、建立我國生物技術(shù)藥物研究創(chuàng)新體系136第十九章

藥物研究的生物化學(xué)基礎(chǔ)第十九章

藥物研究的生物化學(xué)基礎(chǔ)137第一節(jié)生物藥物制造的生物化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)生物藥物制造的生物化學(xué)基礎(chǔ)138制造技術(shù)的特點(diǎn)：1.目的物存在于組成非常復(fù)雜的生物材料中一種生物材料含有成千上萬種成分，各種化合物的形狀、大小、分子形式和理化性質(zhì)各不相同，其中不少還是未知物，而且有效物質(zhì)在制備過程尚處于代謝動(dòng)態(tài)中，故常常無固定工藝可循。一、生物藥物制備方法的特點(diǎn)制造技術(shù)的特點(diǎn)：1.目的物存在于組成非常復(fù)雜的生物材料中1392.有些目的物在生物材料中含量極微只達(dá)萬分之一、十萬分之一、甚至百萬分之一，因此分離純化步驟多，難于獲得高收率。3.生物活性成分易變性、破壞4.生物藥物制造受理化因素和生物學(xué)因素影響生物活性成分離開生物體后，易變性破壞，分離過程必須十分小心，以保護(hù)有效物質(zhì)的生物活性。以致許多工藝設(shè)計(jì)理論性不強(qiáng)制造工藝幾乎都在溶液中進(jìn)行溫度、pH、離子強(qiáng)度對(duì)溶液中各種組分的綜合影響常常難于固定2.有些目的物在生物材料中含量極微只達(dá)萬分之一、1405.生物藥物常采用“多階式”法純化一種有效物質(zhì)常常要聯(lián)用幾個(gè)，甚至十幾個(gè)步驟并變換不同類型的分離方法交互進(jìn)行才能達(dá)到目的。為了保護(hù)目的物的活性及結(jié)構(gòu)完整性即“逐級(jí)分離”法。生物藥物的均一性檢測與化學(xué)上的純度概念不完全相同5.生物藥物常采用“多階式”法純化一種有效物質(zhì)常常要聯(lián)用141生物大分子類藥物的分離純化主要原理是：1）根據(jù)分子形狀和分子大小不同的分離方法如，差速離心，超速離心，膜分離透析。電透析、超濾和凝膠過濾等。2）根據(jù)分子電離性質(zhì)（帶電性）不同的分離方法如，離子交換法、電泳法和電聚焦法等。3）根據(jù)分子極性大小與溶解度不同的分離方法如，溶劑提取法、逆流分配法、分配層析法、鹽析法、等電點(diǎn)沉淀法和有機(jī)溶劑分級(jí)沉淀法。4）根據(jù)配基特異性不同的分離方法——親和層析生物大分子類藥物的分離純化主要原理是：1）根據(jù)分子形狀和分子142是指利用生物細(xì)胞的代謝反應(yīng)（更多的是利用微生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)）來合成化學(xué)方法難于合成的藥物或藥物中間體。生物合成：微生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)：是指利用微生物的代謝作用來進(jìn)行某些化學(xué)反應(yīng)，確切地說就是利用微生物代謝過程中某種酶對(duì)底物進(jìn)行催化反應(yīng)，以生成所需要的活性物質(zhì)。二、生物合成技術(shù)原理

是指利用生物細(xì)胞的代謝反應(yīng)（更多的是利用微生物轉(zhuǎn)化143微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物特點(diǎn)：轉(zhuǎn)化條件溫和具有立體構(gòu)型單一公害少后處理簡便能進(jìn)行某些化學(xué)反應(yīng)難于進(jìn)行或不能合成的反應(yīng)為此，在制藥工業(yè)中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)已形成一個(gè)以遺傳工程為指導(dǎo)，以發(fā)酵工程為基礎(chǔ)，包括細(xì)胞工程和酶工程有機(jī)結(jié)合的生物合成技術(shù)體系，微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物特點(diǎn)：轉(zhuǎn)化條件溫和具有立體144半合成技術(shù)：1）藥物其部分結(jié)構(gòu)由天然資源得到化學(xué)合成法制得最終產(chǎn)品＋2）化學(xué)合成的中間產(chǎn)物微生物轉(zhuǎn)化法獲得最終有效化合物＋半合成技術(shù)：1）藥物其部分結(jié)構(gòu)由天然資源得到化學(xué)合成法制得最145

生物技術(shù)（biotechnology）

又稱為生物工程（bioengineering），是利用生物有機(jī)體（動(dòng)物、植物和微生物）或其組成部分（包括器官、組織、細(xì)胞或細(xì)胞器等）發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種技術(shù)體系。三、生物技術(shù)原理（前述）生物技術(shù)（biotechnology）146包括：發(fā)酵工程基因工程細(xì)胞工程酶工程包括：發(fā)酵工程基因工程細(xì)胞工程酶工程147

基因工程技術(shù)的定義

用人工方法，提取或制備某種細(xì)胞的某種基因，在體外把它和一種載體連接構(gòu)建重組DNA分子，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞，讓其復(fù)制與表達(dá)，以改變受體細(xì)胞的某些性狀或產(chǎn)生人們所需的產(chǎn)物的工程技術(shù)?；蚬こ碳夹g(shù)的定義148

細(xì)胞工程的定義

應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的方法,通過類似于工程學(xué)的步驟,在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)以獲得新型生物或一定細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。其技術(shù)涉及細(xì)胞融合技術(shù)、細(xì)胞拆和技術(shù)、染色體導(dǎo)入技術(shù)、基因轉(zhuǎn)移技術(shù)、胚胎移植技術(shù)、細(xì)胞與組織培養(yǎng)技術(shù)等。

細(xì)胞工程的定義應(yīng)用細(xì)胞149

酶工程的定義

在酶反應(yīng)器中,利用酶的生物催化作用,生產(chǎn)出人類所需要產(chǎn)品的一門科學(xué)技術(shù)。例如過去蔗糖幾乎全部通過加工甘蔗或甜菜獲得,但現(xiàn)在科學(xué)家利用α-淀粉酶等多種酶的催化作用,在酶反應(yīng)器中將淀粉轉(zhuǎn)化成和蔗糖具有同樣甜度的高果糖漿。酶工程的定義在酶反應(yīng)150

發(fā)酵工程發(fā)酵工程也稱為微生物工程，是在最適合條件下，對(duì)單一菌種進(jìn)行培養(yǎng)，是生物特定產(chǎn)品的一種生物工藝。發(fā)酵工程發(fā)酵工程也稱為微生物工程，是在151單克隆抗體技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)核心重組DNA技術(shù)生物工程藥物是指運(yùn)用重組DNA技術(shù)和單克隆抗體技術(shù)生產(chǎn)的多肽、蛋白質(zhì)、激素和酶類藥物以及疫苗、單抗和細(xì)胞生長因子類藥物。單克隆抗體技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)核心重組DNA技術(shù)生物工程藥物152工程菌（或細(xì)胞）的大量培養(yǎng)與目的蛋白的生產(chǎn)基因工程是生物技術(shù)中最重要的一種。目的基因制備載體的選擇和制備DNA片段重組連接重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化子的篩選DNA重組體的篩選DNA重組體的鑒定工程菌（或細(xì)胞）的大量培養(yǎng)與目的蛋白的生產(chǎn)基因工程是生物技術(shù)153

(一)基因載體（Vector）1、定義：能攜帶目的基因片段進(jìn)入受體細(xì)胞的DNA分子。一個(gè)理想的載體應(yīng)具備以下幾個(gè)條件：（a）本身是一個(gè)復(fù)制子，能自我復(fù)制。載體在進(jìn)入受體細(xì)胞后，可自身復(fù)制或插入到基因組中，隨受體細(xì)胞的基因組一起復(fù)制。（b）分子量小，小分子的DNA制備時(shí)不易損傷，小分子DNA限制酶的切點(diǎn)少。（c）目的基因與載體連結(jié)后，可在受體細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄，翻譯成蛋白質(zhì)產(chǎn)物（表達(dá)載體）。（d）能給寄主（受體）細(xì)胞提供可選擇的標(biāo)記：如抗藥性，營養(yǎng)缺陷型或顯色表型等，以利于篩選。

（E）具有多克隆位點(diǎn)，便于目的基因片段與載體連接。(F)拷貝數(shù)多，便于分離提純。(一)基因載體（Vector）1、定義：能攜帶目154

2、載體的分類

功能分類：克隆載體表達(dá)載體轉(zhuǎn)移載體探針載體組成元件的來源分類:

質(zhì)粒（plasmid）載體噬菌體載體：如λ噬菌體載體、M13噬菌體載體雜合載體(如粘粒cosmid)病毒性載體：逆轉(zhuǎn)錄病毒載體、腺病毒載體等人工染色體載體

2、載體的分類

功能分類：克1553、克隆載體（cloningvector）（1）克隆載體的功能：用來克隆和擴(kuò)增DNA片段（目的基因）的載體具備條件：（a）必須是一個(gè)復(fù)制子，能在受體細(xì)胞中復(fù)制。復(fù)制起點(diǎn)Ori復(fù)制區(qū)