制藥工程專業(yè)導(dǎo)論04.生物制藥

制藥工程專業(yè)導(dǎo)論04.生物制藥第一頁，共25頁。一、生物技術(shù)藥物的定義和分類1、生物技術(shù)藥物的定義生物技術(shù)藥物目前還沒有統(tǒng)一的界定，比較廣義的生物技術(shù)藥物的一般概念是：利用生物技術(shù)生產(chǎn)的在生物體內(nèi)存在的天然活性物質(zhì)。這一定義有兩個關(guān)鍵詞：一是生物技術(shù)，包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程、微生物發(fā)酵工程、生物電子工程、生物信息技術(shù)與生物芯片、生物材料、生物反應(yīng)器、大規(guī)模蛋白純化制備技術(shù)等；二是天然活性物質(zhì)，即生物技術(shù)藥物的來源是細(xì)菌、酵母、昆蟲、植物和哺乳動物細(xì)胞等各種生物內(nèi)的特征細(xì)胞產(chǎn)物。第二頁，共25頁。更廣義的生物制藥是指利用現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)現(xiàn)、篩選或生產(chǎn)得到的藥物。這種界定既包括利用生物技術(shù)作為發(fā)現(xiàn)藥物的研究工具而發(fā)現(xiàn)的小分子藥物，如利用基因技術(shù)或高通量藥物篩選技術(shù)等確定藥物靶標(biāo)，篩選得到的小分子藥物；又包括利用生物技術(shù)作為藥物生產(chǎn)新技術(shù)方法得到的藥物。第三頁，共25頁。目前生物制藥比較流行的界定是狹義的生物技術(shù)藥物，主要指基因重組的蛋白質(zhì)分子類藥物。狹義的生物技術(shù)藥物是指利用基因工程、抗體工程或細(xì)胞工程技術(shù)生產(chǎn)的源自生物體內(nèi)的天然物質(zhì)，用于體內(nèi)診斷、治療或預(yù)防的藥物。第四頁，共25頁。2、生物技術(shù)藥物的分類生物技術(shù)藥物主要包括：激素、酶、生長因子、疫苗、單克隆抗體、反義寡核苷酸或核酸、細(xì)胞治療或組織工程產(chǎn)品等。第五頁，共25頁。(1)天然生物藥物：如生化藥物、微生物藥物和海洋藥物；(2)基因重組多肽和蛋白質(zhì)治療劑(包括基因工程和蛋白質(zhì)工程藥物)，如用DNA重組技術(shù)制造的多肽、蛋白質(zhì)、激素、酶、細(xì)胞因子、單克隆抗體和疫苗等；(3)基因藥物，即以遺傳物質(zhì)DNA、RNA及核苷酸衍生物為基礎(chǔ)研制而成的基因治療劑，如基因疫苗、反義藥物、干涉核酸和核酶等；(4)合成與部分合成的生物藥物。第六頁，共25頁。二、中國生物制藥的發(fā)展近20年來，國內(nèi)的生物醫(yī)藥領(lǐng)域以基因工程、細(xì)胞工程、酶工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)迅猛發(fā)展，人類基因組計劃等重大技術(shù)相繼取得突破，現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)治療方面廣泛應(yīng)用，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)化進程明顯加快。第七頁，共25頁。1、中國生物制藥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)1）中小型生化制藥企業(yè)：在上世紀(jì)五六十年代逐步建成和發(fā)展起來，主要生產(chǎn)臟器制品和生化藥物，如從豬胰臟中生產(chǎn)胰酶和胰島素，從豬腦垂體中生產(chǎn)后葉針、縮宮素和加壓素等。到上世紀(jì)80年代以后，隨著生物分離工程技術(shù)的發(fā)展，這類企業(yè)逐步壯大、整合、發(fā)展成為現(xiàn)代生化制藥企業(yè)。第八頁，共25頁。2）大型微生物制藥企業(yè)：以發(fā)酵工程和酶工程為主體，大批量生產(chǎn)抗生素、有機酸、維生素和氨基酸類藥物，如華北制藥、山東魯抗制藥、東北制藥總廠等。中國的氨基酸工業(yè)年生產(chǎn)能力已達(dá)20多萬噸，其生產(chǎn)企業(yè)近百家，如湖北八峰氨基酸公司。第九頁，共25頁。3）現(xiàn)代生物工程制藥企業(yè)：據(jù)不完全統(tǒng)計，中國國內(nèi)目前有300多家單位從事生物工程研究，有200余家現(xiàn)代生物醫(yī)藥企業(yè)，50多家生物工程技術(shù)開發(fā)公司，其中有60余家已投入生產(chǎn)，技術(shù)水平較高，基因工程研究技術(shù)相對成熟，已上市近30種生物技術(shù)藥物，主要有基因工程藥物、疫苗和單克隆抗體，并開始步入自主創(chuàng)新研發(fā)階段。如沈陽三生制藥、海南新大洲藥業(yè)、深圳海王藥業(yè)、珠海麗珠制藥、北京四環(huán)生物制藥等。第十頁，共25頁。三、世界生物制藥的發(fā)展近年來，以基因工程、細(xì)胞工程、酶工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)迅猛發(fā)展，人類基因組計劃等重大技術(shù)相繼取得突破，現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)治療方面廣泛應(yīng)用，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)化進程明顯加快。20世紀(jì)90年代以來，全球生物藥品銷售額以年均30%以上的速度增長，大大高于全球醫(yī)藥行業(yè)的增長速度。2003年全球生物醫(yī)藥銷售額約為400億美元，2004年達(dá)到600億美元。生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)正快速地由最具發(fā)展?jié)摿Φ母呒夹g(shù)產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。第十一頁，共25頁。第十二頁，共25頁。第十三頁，共25頁。四、生物制藥的內(nèi)容1、基因工程（geneticengineering）如果將一種生物的DNA中的某個遺傳密碼片斷連接到另外一種生物的DNA鏈上去，將DNA重新組織一下，就可以按照人類的愿望，設(shè)計出新的遺傳物質(zhì)并創(chuàng)造出新的生物類型，這與過去培育生物繁殖后代的傳統(tǒng)做法完全不同。第十四頁，共25頁。

這種做法就像技術(shù)科學(xué)的工程設(shè)計，按照人類的需要把這種生物的這個“基因”與那種生物的那個“基因”重新“施工”，“組裝”成新的基因組合，創(chuàng)造出新的生物。這種完全按照人的意愿，由重新組裝基因到新生物產(chǎn)生的生物科學(xué)技術(shù)，就稱為“基因工程”，或者說是“遺傳工程”。

第十五頁，共25頁。基因工程是生物工程的一個重要分支，它和細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程共同組成了生物工程。

目前已研制成功近百種基因工程藥物和疫苗：紅細(xì)胞生成素（EPO）、重組胰島素、生長激素（rhuGH）、干擾素、粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CFS）、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GbI-CFS）等。第十六頁，共25頁。2、微生物工程（發(fā)酵工程，fermentationengineering）發(fā)酵工程是指采用工程技術(shù)手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品，或直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。

第十七頁，共25頁?，F(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類飲料、醋酸和面包，而且生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健藥物，生產(chǎn)天然殺蟲劑、細(xì)菌肥料和微生物除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)資料，在化學(xué)工業(yè)上生產(chǎn)氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細(xì)胞蛋白等。第十八頁，共25頁。3、細(xì)胞工程（cellengineering）指應(yīng)用現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的理論與方法，按照人們的需要和設(shè)計，在細(xì)胞水平上的遺傳操作，重組細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和內(nèi)含物，以改變生物的結(jié)構(gòu)和功能，即通過細(xì)胞融合、核質(zhì)移植、染色體或基因移植以及組織和細(xì)胞培養(yǎng)等方法，快速繁殖和培養(yǎng)出人們所需要的新物種的生物工程技術(shù)。根據(jù)細(xì)胞類型的不同，可以把細(xì)胞工程分為植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程兩大類。

第十九頁，共25頁。自1975年英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家利用動物細(xì)胞融合技術(shù)首次獲得單克隆抗體以來，許多人類無能為力的病毒性疾病遇到了克星。用單克隆抗體可以檢測出多種病毒中非常細(xì)微的株間差異，鑒定細(xì)菌的種型和亞種。這些都是傳統(tǒng)血清法或動物免疫法所做不到的，而且診斷異常準(zhǔn)確，誤診率大大降低。例如，抗乙型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）的單克隆抗體，其靈敏度比當(dāng)前最佳的抗血清還要高100倍，能檢測出抗血清的60％的假陰性。

第二十頁，共25頁。單克隆抗體的應(yīng)用：“生物導(dǎo)彈”，將藥物定向帶到癌細(xì)胞所在部位，消滅了癌細(xì)胞不傷害健康細(xì)胞。

把單克隆抗體與抗癌藥物結(jié)合起來，就成為威力強大的抗體“導(dǎo)彈”。把這種抗體“導(dǎo)彈”注射到癌癥患者的血液中，它就會發(fā)揮導(dǎo)彈樣的作用，在患者體內(nèi)追蹤并附著于癌細(xì)胞上，然后與抗體結(jié)合的抗癌藥物殺傷和破壞癌細(xì)胞，而且很少損傷正常組織細(xì)胞。第二十一頁，共25頁。這種抗體“導(dǎo)彈”具有高度選擇性，對癌細(xì)胞命中率高，殺傷力強的優(yōu)點，沒有一般化學(xué)藥物那樣不分好壞細(xì)胞，格殺勿論的缺點。美國約翰·霍普金斯醫(yī)院應(yīng)用抗體“導(dǎo)彈”治療晚期肝癌病人，收到驚人效果。肝臟腫癌顯著縮小，生存期延長，而且沒有副作用。第二十二頁，共25頁。植物細(xì)胞工程

常用技術(shù)手段：植物組織培養(yǎng)，植物體細(xì)胞雜交。

理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性。植物組織培養(yǎng)

植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍：快速繁殖、培育無病毒植物，通過大規(guī)模的植物細(xì)胞培養(yǎng)來生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑等。第二十三頁，共25頁。4、酶工程（enzymeengineering）酶工程