第13章-生物藥物課件

生物藥物第13章本章內(nèi)容

1.生物藥物概述

2.

生物藥物的開(kāi)發(fā)及制造過(guò)程

3.

生物制藥的具體方法

4.重要的生物藥物

5.生物技術(shù)在制藥中的應(yīng)用

13.1

生物藥物概述

13.1.1生物藥物與藥用生物技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史生物藥物

指運(yùn)用生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)等的研究成果，綜合利用物理、化學(xué)、生物化學(xué)、生物技術(shù)和藥學(xué)等學(xué)科的原理和方法，利用生物體、生物組織、細(xì)胞、體液等制造的一類(lèi)用于預(yù)防、治療和診斷的制品。藥用生物技術(shù)以生物體為原料設(shè)計(jì)、構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種，并利用新物種進(jìn)行加工生產(chǎn)以得到新藥的綜合性技術(shù)體系。

藥用生物技術(shù)BECDA蛋白質(zhì)工程基因工程細(xì)胞工程酶工程微生物工程

重組腺病毒-p53抗癌注射液(今又生)由腺病毒載體DNA和人p53腫瘤抑制基因重組形成的有活性的基因工程重組腺病毒顆粒，是國(guó)際上第一種在基因水平進(jìn)行腫瘤治療的重組技術(shù)藥物，也是一種廣譜的腫瘤基因治療I類(lèi)新藥。p53基因能通過(guò)多種途徑促使細(xì)胞發(fā)生凋亡p53基因失活，細(xì)胞凋亡通路將發(fā)生障礙，致使DNA明顯受損的細(xì)胞也能存活下來(lái)，細(xì)胞對(duì)各種應(yīng)激性刺激的反應(yīng)出現(xiàn)異常。如發(fā)生DNA損傷、生長(zhǎng)因子缺乏、基因組不穩(wěn)定性增加及向腫瘤表型轉(zhuǎn)化等。p53基因治療即通過(guò)病毒或非病毒載體將野生型p53基因轉(zhuǎn)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞，重建p53基因功能，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)并促使其凋亡。

13.1.2

生物藥物的特性1、藥理學(xué)特性（1）治療的針對(duì)性強(qiáng)細(xì)胞色素c用于治療組織缺氧所引起的一系列疾病。（2）藥理活性高注射用的純ATP可以直接供給機(jī)體能量。（3）毒副作用小、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高蛋白質(zhì)、核酸、糖類(lèi)等生物藥物本身就直接取自體內(nèi)。（4）生理副作用時(shí)有發(fā)生生物體之間的種屬差異或同種生物體之間的個(gè)體差異大，用藥時(shí)會(huì)發(fā)生免疫反應(yīng)和過(guò)敏反應(yīng)。2、生產(chǎn)、制備中的特殊性（1）原料中的有效物質(zhì)含量低（2）穩(wěn)定性差（3）易腐?。荷锼幬餇I(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，易染菌、腐敗。生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)低溫、無(wú)菌。（4）注射用藥有特殊要求：生物藥物易被腸道中的酶所分解所以多采用注射給藥，注射藥比口服藥要求更嚴(yán)格。20世紀(jì)40年代，微型微生物發(fā)酵技術(shù)1977年Boyer通過(guò)基因工程方法獲得生長(zhǎng)激素抑制因子。1975年發(fā)明了雜交瘤技術(shù)，用于制備單克隆抗體

?；蚬こ碳夹g(shù)干擾素白細(xì)胞介素乙肝疫苗紅細(xì)胞生成素乙肝疫苗從乙型肝炎病毒攜帶者血漿中分離乙肝表面抗原(HbsAg)，經(jīng)處理后而制成。

13.1.3

生物藥物的來(lái)源及分類(lèi)

1.生物藥物的原料來(lái)源

天然的生物材料：人體、動(dòng)植物、微生物和各種海洋生物。生物技術(shù)：重組蛋白、單克隆抗體、核酸類(lèi)藥物。

正常機(jī)體能保持健康狀態(tài)，具有抵御和自我戰(zhàn)勝疾病的能力，正是由于生物體內(nèi)部不斷產(chǎn)生各種與生物體代謝緊密相關(guān)的調(diào)控物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、酶、核酸、激素、抗體等，通過(guò)它們的調(diào)節(jié)作用使生物體維持正常的機(jī)能。可以從生物體內(nèi)提取這些物質(zhì)作為藥物1）人體來(lái)源的藥物

特點(diǎn)：安全性好、療效好、無(wú)副作用，來(lái)源有限。人血液制品類(lèi)：紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板等。血漿主要成分：轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、免疫球蛋白、凝血系統(tǒng)蛋白等。體液細(xì)胞中的活性物質(zhì)：細(xì)胞因子、激素等。

血漿血液的重要組成部分，呈淡黃色液體。以溶質(zhì)血漿蛋白為主，并含有電解質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)素、酶類(lèi)、激素類(lèi)、膽固醇和其他重要組成部分。人胎盤(pán)

中藥中叫做“紫河車(chē)”，內(nèi)源性生物活性物質(zhì)，如丙種球蛋白

。人胎盤(pán)制品在醫(yī)學(xué)臨床上的廣泛應(yīng)用于皮膚科、婦科、外科，可治療更年期綜合癥、多種慢性疾病。尿液：絨毛膜促性激素。

2）動(dòng)物來(lái)源的藥物

主要是蛋白酶，利用動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)翻譯后修飾。

動(dòng)物臟器，來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、可以批量生產(chǎn)。但由于種屬差異，要進(jìn)行嚴(yán)格的藥理毒理實(shí)驗(yàn)。

3）微生物來(lái)源的藥物抗生素、氨基酸、維生素、酶等。

優(yōu)點(diǎn)：高效表達(dá)易于操作性質(zhì)穩(wěn)定價(jià)格低4）植物來(lái)源的藥物

40%的藥物來(lái)源于植物，種類(lèi)繁多，包含小分子天然化合物、酶、蛋白質(zhì)、核酸、糖類(lèi)。

枸杞板藍(lán)根Diagram3欄1治療藥物2抗體和疫苗3診斷試劑5）基因工程藥物

2.按生理功能和用途分類(lèi)（1）治療藥物腫瘤、愛(ài)滋病、心腦血管疾病等。（2）預(yù)防藥物傳染性強(qiáng)的疾病，疫苗、菌苗、類(lèi)毒素。（3）診斷藥物免疫診斷、酶診斷、放射性診斷、基因診斷試劑。（4）生化試劑、保健品、化妝品、醫(yī)用材料。

13.2

生物藥物開(kāi)發(fā)及制造過(guò)程

13.2.1生物藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程藥物發(fā)現(xiàn)初始定性臨床前實(shí)驗(yàn)人體試驗(yàn)臨床試驗(yàn)向管理機(jī)構(gòu)提供銷(xiāo)售、生產(chǎn)許可管理機(jī)構(gòu)審批產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)上市后監(jiān)督13.2.2藥物制造過(guò)程影響藥物制造的因素基礎(chǔ)設(shè)施及操作生物藥物的來(lái)源制藥的上游和下游及產(chǎn)物分離、純化、分析上游工程：通過(guò)發(fā)酵得到初產(chǎn)品，一般使用酵母制造生物藥物，或哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)得到。下游工程：蛋白通過(guò)純化得到終產(chǎn)物，離子交換、親和層析、凝膠過(guò)濾等。例子重組大腸桿菌生產(chǎn)組織纖溶酶原激活物發(fā)酵離心回收細(xì)胞勻漿包含體溶解蛋白再折疊超濾離子交換層析親和層析凝膠過(guò)濾超濾加入賦形劑，無(wú)菌過(guò)濾成品超濾混懸液物料通過(guò)特殊介質(zhì)或施以外力，使固、液達(dá)到較完全的分離。臨床使用前質(zhì)檢蛋白類(lèi)污染物和蛋白質(zhì)修飾體得去除；生物學(xué)和免疫學(xué)分析。13.3生物制藥具體方法13.3.1基因工程制藥

將目的基因插入載體，拼接后轉(zhuǎn)入新的宿主細(xì)胞，構(gòu)建成工程菌(或細(xì)胞)，實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重新組合，并使目的基因再工程菌內(nèi)進(jìn)行復(fù)制和表達(dá)?；蚬こ趟幬镏圃斓囊话懔鞒?1)獲得目的基因;(2)組建重組質(zhì)粒;(3)構(gòu)建基因工程菌;(4)培養(yǎng)工程菌;(5)產(chǎn)物分離純化;(6)除菌過(guò)濾;(7)半成品檢定;(8)包裝上游階段下游階段

上游階段:在實(shí)驗(yàn)室完成。2.下游階段:將實(shí)驗(yàn)室成果產(chǎn)業(yè)化和商品化。包括工程菌大規(guī)模發(fā)酵最佳參數(shù)大的確立;新型生物反應(yīng)器的研制;高效分離介質(zhì)及裝置的開(kāi)發(fā);分離純化的優(yōu)化控制;高純度純品的制備技術(shù);生物傳感器等一系列儀器儀表的設(shè)計(jì)和制造等。宿主細(xì)胞分類(lèi)第一類(lèi)為原核細(xì)胞,如大腸桿菌等;第二類(lèi)為真核細(xì)胞,如酵母和哺乳動(dòng)物細(xì)胞.大腸桿菌表達(dá)載體酶切載體構(gòu)建過(guò)程載體上含有6個(gè)連續(xù)的組氨酸His13.3.2抗體制藥抗體抗原誘導(dǎo)由淋巴細(xì)胞合成和分泌的，具有特殊氨基酸序列和結(jié)構(gòu)的免疫球蛋白分子(lg)?？乖贵w由抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生，抗原是抗體藥物的靶分子。

抗原包括：半抗原。蛋白，如糖蛋白或脂蛋白。多糖，如脂多糖。人體疾病相關(guān)基因及其編碼的蛋白。病原體如病毒、支原體、細(xì)菌、原蟲(chóng)、寄生蟲(chóng)?？贵w的主要作用

結(jié)合抗原中和毒素促進(jìn)吞噬功能結(jié)合抗原和中和毒素2002byBruceAlberts,AlexanderJohnson抗體的結(jié)構(gòu)又稱(chēng)抗體藥物或單克隆抗體治療劑。

通過(guò)細(xì)胞工程或基因工程方法制備，用于治療的單克隆抗體、抗體片段、基因工程改造的抗體，以及抗體免疫偶聯(lián)物或抗體融合蛋白,稱(chēng)為抗體工程藥物?？贵w工程藥物的概念美國(guó)FDA已批準(zhǔn)的治療抗體藥物OrthocloneReoProRituxanZenapaxSimulectSynagisRemicadeHerceptinMylotargCampath-1HZevalin移植排斥心絞痛B細(xì)胞非霍奇金淋巴瘤移植排斥移植排斥嬰兒呼吸道合胞病毒類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎乳腺癌急性復(fù)發(fā)性髓性白血病難治性慢性淋巴細(xì)胞白血病難治性B細(xì)胞非霍奇金淋巴瘤19861994199719971998199819981998200020012002抗體藥物的重要地位。

惡性腫瘤嚴(yán)重威脅人們的生命健康，是導(dǎo)致人類(lèi)死亡的重要因素。全球每年有700萬(wàn)人死于腫瘤。傳統(tǒng)的腫瘤臨床治療有三種：手術(shù)、放療和化療。近幾年里，以單克隆抗體為基礎(chǔ)的抗腫瘤導(dǎo)向治療藥物開(kāi)發(fā)領(lǐng)域發(fā)生了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。單克隆抗體藥物能特異識(shí)別腫瘤細(xì)胞，能有效提高藥物殺傷力、減少毒副作用。

單抗與藥物偶聯(lián)物對(duì)腫瘤靶細(xì)胞顯示選擇性殺傷作用，對(duì)表達(dá)有關(guān)抗原的腫瘤細(xì)胞作用強(qiáng)，對(duì)抗原性無(wú)關(guān)細(xì)胞的作用弱或無(wú)作用。單抗與藥物偶聯(lián)物對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷活性比無(wú)關(guān)抗體與藥物偶聯(lián)物的活性強(qiáng)；藥物與單抗偶聯(lián)后對(duì)腫瘤靶細(xì)胞的活性比游離藥物強(qiáng)。

1997年以來(lái)，F(xiàn)DA已經(jīng)批準(zhǔn)10種單克隆抗體藥物，占有市場(chǎng)所有生物技術(shù)藥品的四分之一。一年的綜合銷(xiāo)售超過(guò)10億美金。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，單克隆抗體在疾病治療方面的作用越來(lái)越受到重視。在同種異體免疫排斥、自身免疫反應(yīng)抑制、癌癥治療、感染性疾病治療等方面應(yīng)用最為廣泛。目前全球從事人源化單克隆抗體開(kāi)發(fā)的企業(yè)260家左右；研究中的產(chǎn)品達(dá)700多個(gè)，其中進(jìn)入臨床階段的約100個(gè)，估計(jì)占研制中的生物技術(shù)藥物的25%。據(jù)美國(guó)制藥工業(yè)協(xié)會(huì)的調(diào)查報(bào)告顯示，單克隆抗體藥物居所有醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品之首。2000年底，在美國(guó)藥品市場(chǎng)上生物技術(shù)藥物有76種，其中抗體藥物有15種；正處于臨床研究階段的369種生物技術(shù)藥物中，抗體藥物有70種。

中國(guó)已有2個(gè)治療性單抗產(chǎn)品獲準(zhǔn)生產(chǎn)，3個(gè)治療性產(chǎn)品處在臨床試驗(yàn)階段，多個(gè)抗體藥物處于臨床前研究階段，已批準(zhǔn)的診斷性單抗有31個(gè)?？贵w分類(lèi)單克隆抗體多克隆抗體1）多克隆抗體

對(duì)特定抗原所產(chǎn)生的一組免疫球蛋白混合物。應(yīng)用：乙肝疫苗、破傷風(fēng)乙肝疫苗

從乙型肝炎病毒攜帶者血漿中分離乙肝表面抗原(HbsAg)，經(jīng)處理后而制成。乙型肝炎疫苗的研制先后經(jīng)歷了血源性疫苗和基因工程疫苗階段。目前基因工程乙肝疫苗技術(shù)已相當(dāng)成熟，我國(guó)自行研制的疫苗經(jīng)多年觀察證明安全有效，亦已批準(zhǔn)生產(chǎn)?？寡澹ǘ嗫寺】贵w）的制備問(wèn)題血液得到的只能是混合抗體，但是需要大量的僅針對(duì)某一個(gè)抗原決定族的單克隆抗體，幾乎是不可能的，因此必須采用其他方法。2）單克隆抗體

雜交細(xì)胞：在誘導(dǎo)物的作用下同一細(xì)胞或不同細(xì)胞間的融合，融合的細(xì)胞具有雙親本細(xì)胞的染色體和全部或部分特性。雜交瘤細(xì)胞：B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合后產(chǎn)生的雜交細(xì)胞。單克隆抗體：具有分泌抗體能力的B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合形成的雜交瘤細(xì)胞經(jīng)無(wú)性繁殖形成的細(xì)胞系分泌產(chǎn)生的活性、親和力均相同的抗體。單克隆抗體的特點(diǎn)多克隆抗體不足：假陽(yáng)性、制備困難、產(chǎn)量低。單抗具有高度的特異性。產(chǎn)生單抗的細(xì)胞系可長(zhǎng)期傳代并保存，可持續(xù)生產(chǎn)同一性質(zhì)的抗體。制備針對(duì)特異抗原的單克隆抗體制備抗原具有抗原性的物質(zhì)均可免疫時(shí)抗原純度可不高純度高的抗原利于以后篩選骨髓瘤細(xì)胞常用的骨髓瘤細(xì)胞系小鼠的BALB/c細(xì)胞系大鼠的Lou細(xì)胞系免疫動(dòng)物應(yīng)與骨髓瘤細(xì)胞供體相一致制備針對(duì)特異抗原的單克隆抗體一般選40-50%的PEG進(jìn)行誘導(dǎo)。細(xì)胞融合后培養(yǎng)液中有脾-脾、脾-瘤、瘤-瘤、脾、瘤等細(xì)胞。常用的選擇性培養(yǎng)基為HAT培養(yǎng)基。制備針對(duì)特異抗原的單克隆抗體將經(jīng)融合的混合細(xì)胞用HAT培養(yǎng)液懸浮稀釋。一般在含有飼養(yǎng)細(xì)胞的96孔板中進(jìn)行。在融合后7d用HAT選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)，7-14d用HT培養(yǎng)基培養(yǎng)，14d后用完全培養(yǎng)基培養(yǎng)。制備針對(duì)特異抗原的單克隆抗體選擇培養(yǎng)后，只有雜交瘤細(xì)胞才能生存。但不是所有的雜交瘤細(xì)胞均能產(chǎn)生所需的抗體。產(chǎn)生特定抗原抗體的B細(xì)胞只占所有脾細(xì)胞的5％左右用抗原對(duì)所有小孔的培養(yǎng)上清進(jìn)行抗體檢測(cè)，篩出能產(chǎn)生目的抗體的雜交瘤細(xì)胞。制備針對(duì)特異抗原的單克隆抗體將能產(chǎn)生目的抗體的培養(yǎng)小孔中的雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行稀釋。有效稀釋時(shí)，將細(xì)胞稀釋液分加到96孔板中，使每個(gè)小孔在理論上只有一個(gè)細(xì)胞。制備針對(duì)特異抗原的單克隆抗體培養(yǎng)后，取上清進(jìn)行抗體檢測(cè)，獲得能產(chǎn)生目的抗體的雜交瘤細(xì)胞系。大量生產(chǎn)目的單克隆抗體。

1.用特定的抗原免疫動(dòng)物2.從脾中取出B淋巴細(xì)胞2.骨髓瘤細(xì)胞3.獲得雜交瘤細(xì)胞4.培養(yǎng)并篩選能產(chǎn)生抗體的單個(gè)雜交瘤細(xì)胞5.優(yōu)化培養(yǎng)目的雜交瘤細(xì)胞6.純化單克隆抗體單克隆抗體的不足目前單克隆抗體均是鼠源性抗體，應(yīng)用于人體內(nèi)可產(chǎn)生人抗鼠抗體（humanantimouseantibody,HAMA)人體的排斥反應(yīng)人體內(nèi)半衰期只有5-6小時(shí)到達(dá)靶組織的藥量?jī)H有1％完整的抗體分子的相對(duì)分子量較大，穿透力不強(qiáng)，難以到達(dá)病灶的核心部位

Avastin美國(guó)遺傳技術(shù)研究公司開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的抗癌新藥，是一種基因工程單克隆抗體藥物，主要通過(guò)抑制能夠刺激新血管形成的所謂"血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子"，使腫瘤組織無(wú)法獲得所需的血液、氧和其他養(yǎng)分而最終餓死，以達(dá)到抗癌功效。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子

多克隆抗體單克隆抗體來(lái)源動(dòng)物免疫血清、恢復(fù)期病人血清或免疫接種人群多為鼠源性特點(diǎn)來(lái)源廣泛、制備容易純度高、特異性強(qiáng)、效價(jià)高、少或無(wú)血清交叉反應(yīng)、制備成本低組成針對(duì)不同抗原表位的抗體的混合物針對(duì)單一表位，結(jié)構(gòu)和組成高度均一，抗原特異性及同種型一致應(yīng)用疾病的被動(dòng)免疫治療廣泛用于疾病診斷、特異性抗原或蛋白的檢測(cè)和鑒定、疾病的被動(dòng)免疫治療和生物導(dǎo)向藥物制備缺點(diǎn)特異性不高、易發(fā)生交叉反應(yīng)，不易大量制備人體應(yīng)用后可導(dǎo)致人鼠抗體反應(yīng)多克隆抗體與單克隆抗體的比較13.3.3

動(dòng)物細(xì)胞制藥以活體細(xì)胞為單位，應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)等技術(shù)，按照人類(lèi)的需要精心設(shè)計(jì)、操作，使細(xì)胞的某些遺傳特性發(fā)生改變，從而達(dá)到增加或重新獲得某種目標(biāo)產(chǎn)物的能力，在適當(dāng)?shù)臈l件下大量培養(yǎng)、繁殖，并提取目標(biāo)產(chǎn)物。

動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)具有明顯的表達(dá)產(chǎn)物方面的優(yōu)點(diǎn)，為傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)所無(wú)法替代。其中以它們轉(zhuǎn)錄后修飾和產(chǎn)物胞外分泌表達(dá)最為人們所感興趣。1）動(dòng)物細(xì)胞的生理特點(diǎn)細(xì)胞的分裂周期長(zhǎng)，細(xì)胞分裂時(shí)間為12～48h。

細(xì)胞的分裂

周期=間期+分裂期

間期（G1+S+G2）

分裂期（M）

2）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)特征

貼壁依賴(lài)性細(xì)胞非貼壁依賴(lài)性細(xì)胞兼性貼壁依賴(lài)性細(xì)胞⒈貼壁細(xì)胞生長(zhǎng)須有貼附的支持物表面,自身分泌或培養(yǎng)基中提供的貼附因子才能在該表面上生長(zhǎng)。

兩種形態(tài)：成纖維細(xì)胞型上皮細(xì)胞型⒉懸浮細(xì)胞生長(zhǎng)不依賴(lài)支持物表面，在培養(yǎng)液中呈懸浮狀態(tài)生長(zhǎng)。如淋巴細(xì)胞。⒊兼性貼壁細(xì)胞生長(zhǎng)不嚴(yán)格依賴(lài)支持物。如中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞，小鼠L929細(xì)胞。3）生產(chǎn)用動(dòng)物細(xì)胞的獲得1.原代細(xì)胞直接取自動(dòng)物組織器官,經(jīng)過(guò)粉碎消化而獲得的細(xì)胞懸液。需要大量動(dòng)物，費(fèi)錢(qián)費(fèi)勞力。雞胚細(xì)胞、原代兔腎細(xì)胞、鼠腎細(xì)胞、淋巴細(xì)胞。

⒉二倍體細(xì)胞系原代細(xì)胞經(jīng)過(guò)傳代篩選克隆，從多種細(xì)胞成分的組織中，挑選并純化出某種具有一定特征的細(xì)胞株。4）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)原代培養(yǎng)：是指直接從機(jī)體取下細(xì)胞、組織和器官后立即進(jìn)行培養(yǎng)。指成功傳代之前的培養(yǎng)，此時(shí)的細(xì)胞保持原有細(xì)胞的基本性質(zhì)，是檢測(cè)藥物很好的實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

傳代培養(yǎng)：將培養(yǎng)細(xì)胞從培養(yǎng)器中取出，把一部分移至新的培養(yǎng)器中再進(jìn)行培養(yǎng)。原代培養(yǎng)形成的單層細(xì)胞匯合以后，需要進(jìn)行分離培養(yǎng)，否則細(xì)胞會(huì)因生成空間不足或由于細(xì)胞密度過(guò)大引起營(yíng)養(yǎng)枯竭，都將影響細(xì)胞的生長(zhǎng)。5）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的營(yíng)養(yǎng)條件特點(diǎn)：1、細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢，易受微生物污染，培養(yǎng)時(shí)需要抗生素；2、動(dòng)物細(xì)胞較微生物大得多，無(wú)細(xì)胞壁，機(jī)械強(qiáng)度低，適應(yīng)環(huán)境能力差；3、培養(yǎng)過(guò)程需氧量少，且不耐受強(qiáng)力通風(fēng)與攪拌；4、在機(jī)體中，細(xì)胞相互粘連以集群形式存在，培養(yǎng)過(guò)程具有群體效應(yīng)、錨地依賴(lài)性、接觸抑制性及功能全能性；5、培養(yǎng)過(guò)程產(chǎn)物分布于細(xì)胞內(nèi)外，反應(yīng)過(guò)程成本較高，但產(chǎn)品價(jià)格昂貴6、大規(guī)模培養(yǎng)時(shí)，不可套用微生物反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)：7、原代培養(yǎng)細(xì)胞一般繁殖50代即退化死亡。模塊二、操作技術(shù)

細(xì)胞融合

又稱(chēng)體細(xì)胞雜交是指兩個(gè)或更多個(gè)相同或不同細(xì)胞通過(guò)膜融合形成單個(gè)細(xì)胞的過(guò)程。人-鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)

5）細(xì)胞制藥過(guò)程真核細(xì)胞的基因構(gòu)建重組導(dǎo)入擴(kuò)增表達(dá)6）有待改進(jìn)的方面降低生產(chǎn)成本提高質(zhì)量提高動(dòng)物細(xì)胞的生產(chǎn)水平

13.3.4

植物細(xì)胞制藥人們利用植物作為藥物已有幾千年的歷史，尤其是中草藥的應(yīng)用。人們力圖從植物中尋找高效、低毒和廉價(jià)的藥物，以攻克許多危害人類(lèi)健康的疾病，癌癥、愛(ài)滋病等。高等植物的次生代謝產(chǎn)物豐富多樣，通過(guò)化學(xué)合成的方法來(lái)制備收率低、費(fèi)用高、化學(xué)合成困難并且需要進(jìn)行異構(gòu)體的拆分，使得合成難以進(jìn)行；植物仍然是多種活性化合物的最豐富的來(lái)源。現(xiàn)階段植物細(xì)胞的培養(yǎng)技術(shù)還很不完善，成本較高，今后如何提高單位培養(yǎng)基中有用物質(zhì)的產(chǎn)量、降低目的產(chǎn)物的生產(chǎn)成本就成為利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)天然藥物并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。

植物細(xì)胞工程涉及很多基本理論和實(shí)際操作技術(shù)，如組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。1.植物細(xì)胞的全能性：植物的每個(gè)細(xì)胞都包含著該物種的全部遺傳信息，從而具備發(fā)育成完整植株的遺傳能力。在適宜條件下，任何一個(gè)細(xì)胞都可以發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體。植物細(xì)胞全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。植物組織培養(yǎng)過(guò)程總結(jié)離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）愈傷組織根、芽植物體脫分化再分化

愈傷組織：在人工培養(yǎng)基上由外植體長(zhǎng)出來(lái)的一團(tuán)無(wú)序生長(zhǎng)的薄壁細(xì)胞（細(xì)胞排列疏松、無(wú)規(guī)則）。補(bǔ)充：愈傷組織的形成植物組織或器官的無(wú)菌培養(yǎng)

定義：指在無(wú)菌或人工控制條件下（培養(yǎng)基、光照、溫度），研究植物的細(xì)胞、組織和器官以及控制其生長(zhǎng)發(fā)育的技術(shù)。主要技術(shù)（1）幼苗及較大植株的培養(yǎng)；（2）從植物體的各種組織、器官等外植體，經(jīng)脫分化而形成的細(xì)胞聚集體的培養(yǎng)；（3）保持良好分散性的單細(xì)胞和較小細(xì)胞團(tuán)的液體培養(yǎng)；（4）植物離體器官的培養(yǎng)；（5）未成熟或成熟的胚胎的離體培養(yǎng)。植物組織培養(yǎng)過(guò)程切取外植體：從活植物體上切下進(jìn)行培養(yǎng)的那部分組織或器官。1）外植體滅菌消毒（根尖、莖、芽、嫩葉、種子）2）用消毒過(guò)的器械將外植體置于培養(yǎng)皿上3）切取所需的外植體，接種于培養(yǎng)容器的培養(yǎng)基上

整個(gè)試驗(yàn)在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行，外植體經(jīng)過(guò)一段時(shí)間在培養(yǎng)基上形成愈傷組織。次級(jí)代謝產(chǎn)物

指生物體生長(zhǎng)到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、對(duì)該生物體無(wú)明顯生理功能，或并非是生物體生長(zhǎng)和繁殖所必需的物質(zhì)，如抗生素、毒素、激素、色素等。特征：（1）有明顯的分類(lèi)學(xué)區(qū)域界限；（2）其生物合成需在一定的條件下才能發(fā)生；（3）缺乏明確的生理功能；（4）是生命活動(dòng)的多余成分。動(dòng)物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞核線粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體核糖體中心體細(xì)胞壁葉綠體液泡植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞比較植物細(xì)胞的主要活性物質(zhì)及其他化學(xué)組分1.生理活性物質(zhì)：對(duì)細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)和生理活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)的總稱(chēng)，包括酶、維生素、植物激素和抗生素。2.后含物：是貯藏物質(zhì)或廢棄物質(zhì)。包括生物堿、糖苷類(lèi)、揮發(fā)油、有機(jī)酸。三、植物培養(yǎng)細(xì)胞的生理特征主要特征1.細(xì)胞個(gè)體大（較微生物細(xì)胞大得多）抗剪切力差；2.生長(zhǎng)速度慢易被微生物污染，培養(yǎng)時(shí)需添加抗生素；3.細(xì)胞易聚集成團(tuán)，難進(jìn)行懸浮培養(yǎng)；4.培養(yǎng)時(shí)需供氧；培養(yǎng)方法原生質(zhì)體和單細(xì)胞培養(yǎng)（對(duì)象）；固體和液體培養(yǎng)（培養(yǎng)基類(lèi)型）；懸浮和固定化細(xì)胞培養(yǎng)（培養(yǎng)方式）。

發(fā)酵液細(xì)胞西洋參細(xì)胞干粉成品

西洋參根無(wú)菌根愈傷組織懸浮細(xì)胞培養(yǎng)物植物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)例西洋參屬于五加科人參屬植物，具有降血脂、鎮(zhèn)靜、造血及健胃作用，其所含的主要有效成分為皂苷，目前尚不能人工合成，但可通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來(lái)制備。工藝流程20世紀(jì)90年代以來(lái)，對(duì)于植物細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物的研究進(jìn)入了新時(shí)期，出現(xiàn)很多新技術(shù)和新方法，如誘導(dǎo)子、前體飼養(yǎng)、兩相培養(yǎng)法、質(zhì)體轉(zhuǎn)化、毛狀根和冠癭瘤組織培養(yǎng)等。

誘導(dǎo)子：在植物細(xì)胞培養(yǎng)中加入誘導(dǎo)子可以提高次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量，并可促進(jìn)產(chǎn)物分泌到培養(yǎng)基中。13.3.5酶工程制藥酶工程的研究?jī)?nèi)容酶的分離、提純、大批量生產(chǎn)及應(yīng)用開(kāi)發(fā)。酶和細(xì)胞的固定化及酶反應(yīng)器的研究。酶生產(chǎn)中基因工程技術(shù)的應(yīng)用及遺傳修飾酶的研究。酶的分子改造與化學(xué)修飾以及酶的結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系的研究。有機(jī)相中酶反應(yīng)的研究。酶的抑制劑、激活劑的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究。13.4重要的生物藥物13.4.1細(xì)胞因子(cytokine，CK)

由多種細(xì)胞，特別是免疫細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)低分子量可溶性蛋白質(zhì)，具有免疫調(diào)節(jié)、介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、促進(jìn)造血和組織修復(fù)等生物活性的小分子多肽或糖蛋白。

白細(xì)胞介素interleukins，ILs干擾素interferon，IFN腫瘤壞死因子tumornecrosisfactor，TNF集落刺激因子colony-stimulatingfactor，CSF趨化因子chemokines生長(zhǎng)因子growthfactor，GF按功能分六大類(lèi)1）干擾素

干擾素(interferon,IFN)是病毒等干擾素誘生劑作用于細(xì)胞后產(chǎn)生的一種具有干擾病毒復(fù)制、抗腫瘤和參與免疫調(diào)節(jié)等功能的糖蛋白。

最早發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子名稱(chēng)主要產(chǎn)生細(xì)胞主要功能IFN-淋巴細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞抗病毒，免疫調(diào)節(jié)IFN-成纖維細(xì)胞（Ⅰ型干擾素）抗病毒，抗細(xì)胞增殖，免疫調(diào)節(jié)IFN-活化T細(xì)胞、NK細(xì)胞（Ⅱ型干擾素）激活巨噬細(xì)胞，抗病毒干擾素的產(chǎn)生和主要功能干擾素藥物不直接殺傷或抑制病毒，而主要是通過(guò)細(xì)胞表面受體作用使細(xì)胞產(chǎn)生抗病毒蛋白，從而抑制乙肝病毒的復(fù)制；可增強(qiáng)自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）、巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的活力，從而起到免疫調(diào)節(jié)作用，并增強(qiáng)抗病毒能力。

70年代中期人們發(fā)現(xiàn)慢性乙型肝炎患者自身產(chǎn)生干擾素的能力低下；在應(yīng)用外源性干擾素后，不僅產(chǎn)生了上述抗病毒作用，同時(shí)可以增加肝細(xì)胞膜上人白細(xì)胞組織相容性抗原的密度。干擾素藥物制品癌癥、乙型肝炎、丙型肝炎、白血病等。2）白細(xì)胞介素（interleukins，ILs）

能夠介導(dǎo)白細(xì)胞間及其他細(xì)胞間相互作用的細(xì)胞因子。生物效應(yīng):免疫應(yīng)答；炎癥調(diào)節(jié)；正常細(xì)胞和惡心細(xì)胞的生長(zhǎng)。

IL-2

由T細(xì)胞產(chǎn)生，促進(jìn)細(xì)胞因子產(chǎn)生，促進(jìn)B細(xì)胞增殖和分泌抗體，臨床用于腎細(xì)胞癌的治療副作用可引起發(fā)熱、嘔吐等一般癥狀，還可導(dǎo)致水鹽代謝紊亂和腎、肝、心、肺等功能異常。3）生長(zhǎng)因子

刺激細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的細(xì)胞外多肽信號(hào)分子。通過(guò)與特異的、高親和的細(xì)胞膜受體結(jié)合，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)與其他細(xì)胞功能等多效應(yīng)的多肽類(lèi)物質(zhì)。

4）腫瘤壞死因子超家族

腫瘤壞死因子(tumornecrosisfactor，TNF)因能使腫瘤組織發(fā)生出血性壞死而得名，可分為T(mén)NF-α和淋巴毒素。細(xì)胞因子的生物學(xué)活性（1）調(diào)節(jié)固有免疫應(yīng)答：抗病毒感染和抗腫瘤，抗細(xì)菌感染（2）刺激造血（3）促進(jìn)凋亡，直接殺傷靶細(xì)胞（4）促進(jìn)創(chuàng)傷的修復(fù)，多種細(xì)胞因子在組織損傷的修復(fù)中發(fā)揮重要作用生長(zhǎng)因子作用

對(duì)骨骼系統(tǒng)的作用：促進(jìn)生成大量的成骨細(xì)胞、抑制破骨細(xì)胞。治療骨質(zhì)酥松、股骨頭壞死、關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕病和因鈣缺乏導(dǎo)致的疾病。對(duì)消化系統(tǒng)的作用：加強(qiáng)胃腸功能，促進(jìn)消化酶的分解，增進(jìn)食欲，治療慢性胃炎。

對(duì)血液系統(tǒng)的作用：加強(qiáng)骨髓造血功能，促進(jìn)干細(xì)胞生成，進(jìn)而生成大量紅細(xì)胞和白細(xì)胞。加強(qiáng)左心室厚度，增強(qiáng)心肌彈性力，高效治療心臟病。有效清除血液中低密度蛋白，防止在血管壁沉積，治療血栓。

對(duì)呼吸系統(tǒng)的作用：加強(qiáng)肺部細(xì)胞功能，修正氣血屏障，消除肺部毒素，治療肺氣腫、肺供養(yǎng)不足和呼吸系統(tǒng)疾病。

對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)的作用：促進(jìn)人體荷爾蒙生長(zhǎng)，加強(qiáng)各種酶、荷爾蒙的分泌，增強(qiáng)腎功能，加強(qiáng)水的代謝，幫助體內(nèi)排毒。

對(duì)生殖系統(tǒng)的作用：刺激性激素分泌，強(qiáng)壯性器官肌肉組織，加強(qiáng)性器官神經(jīng)耐力，打開(kāi)微循環(huán)，加快性器官充血。

對(duì)免疫系統(tǒng)的作用：刺激胸腺再生，加快淋巴T細(xì)胞、B細(xì)胞、吞噬細(xì)胞的生成，提高免疫功能，吞噬病毒病菌和癌細(xì)胞，治療癌癥和腫瘤。對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的作用：加快恢復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)功能，促進(jìn)腦神經(jīng)細(xì)胞、樹(shù)突生成，逆轉(zhuǎn)腦萎縮，加快深度睡眠，治療老年性癡呆、神經(jīng)衰弱、記憶力減退、神經(jīng)性頭痛等。2)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子參與神經(jīng)元存活、增殖、分化和突觸功能的一組因子。作用在神經(jīng)元的發(fā)育中，幫助引導(dǎo)神經(jīng)突觸生長(zhǎng)的方向，同時(shí)給發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)；維持因死亡引起的神經(jīng)退行性疾病的神經(jīng)元，治療這些疾病。

神經(jīng)退行性疾病

一大腦和脊髓的細(xì)胞神經(jīng)元喪失的疾病狀態(tài)。大腦和脊髓由神經(jīng)元組成，神經(jīng)元有不同的功能，如控制運(yùn)動(dòng)，處理感覺(jué)信息，并作出決策。大腦和脊髓的細(xì)胞一般是不會(huì)再生的，所以過(guò)度的損害可能是毀滅性的，不可逆轉(zhuǎn)的。神經(jīng)退行性疾病是由神經(jīng)元或髓鞘的喪失引起,隨著時(shí)間的推移而惡化，以導(dǎo)致功能障礙。神經(jīng)退行性疾按表型分為：影響運(yùn)動(dòng)，如小腦性共濟(jì)失調(diào)；影響記憶以及相關(guān)的癡呆癥。目前僅有少數(shù)幾個(gè)藥物可用于一些神經(jīng)退行性疾病。

13.4.2

激素概念：由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的高效生物活性物質(zhì)，在體內(nèi)作為信使傳遞信息，對(duì)機(jī)體生理過(guò)程起調(diào)節(jié)作用。胰腺

胸腺

甲狀腺

腎上腺胰腺

腦垂體激素按化學(xué)結(jié)構(gòu)大體分為四類(lèi)：

1.為類(lèi)固醇，如腎上腺皮質(zhì)激素、性激素。

2.為氨基酸衍生物，有甲狀腺素、腎上腺髓質(zhì)激素等。

3.激素的結(jié)構(gòu)為肽與蛋白質(zhì)，如下丘腦激素、垂體激素等。

4.為脂肪酸衍生物，如前列腺素。激素生理功能1）通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)、糖和脂肪和水、鹽等代謝，為生命活動(dòng)供給能量，維持代謝的動(dòng)態(tài)平衡；2）促進(jìn)細(xì)胞的增殖與分化，影響細(xì)胞的衰老，確保各組織、各器官的正常生長(zhǎng)、發(fā)育，以及細(xì)胞的更新與衰老。例如生長(zhǎng)激素、甲狀腺激素、性激素等都是促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育的激素。3）促進(jìn)生殖器官的發(fā)育成熟、生殖功能，以及性激素的分泌和調(diào)節(jié)，包括生卵、排卵、生精、受精、著床、妊娠及泌乳等一系列生殖過(guò)程。4）影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)和植物性神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及其活動(dòng)，與學(xué)習(xí)、記憶及行為的關(guān)系。5）與神經(jīng)系統(tǒng)密切配合調(diào)節(jié)機(jī)體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。1.胰島素與血糖1）血糖指血液中的葡萄糖。葡萄糖主要來(lái)自食物中的糖類(lèi)物質(zhì)2）正常含量：90毫克／100毫升左右有人認(rèn)為，人進(jìn)食后血糖會(huì)明顯上升，而在饑餓時(shí)血糖會(huì)明顯下降。但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)正常人體內(nèi)的血糖含量不管在什么時(shí)候，都基本上基本維持在90毫克／100毫升左右。這是為什么？胰島素與血糖含量作用促進(jìn)血糖合成糖元，加速血糖的分解，從而降低血糖濃度。胰島素分泌不足，會(huì)引起糖尿病。高于正常水平正常低于正常水平胰島素分泌增加胰島素分泌減少血糖含量下降感受器血糖含量升高感受器正常血糖含量90毫克/100毫升人體內(nèi)血糖含量的調(diào)節(jié)過(guò)程人體內(nèi)血糖含量是如何被調(diào)節(jié)的？

當(dāng)血液中葡萄糖含量上升時(shí)，胰島素分泌增加，以促使血糖含量下降

；當(dāng)血液中葡萄糖含量下降時(shí)，胰島素分泌減少，以促使血糖含量上升；從而使血糖維持在正常水平

1.人體內(nèi)胰島素分泌過(guò)多，會(huì)造成什么后果？分泌不足會(huì)造成什么后果？2.當(dāng)胰島素分泌不足時(shí)，那么如何設(shè)法控制血糖含量的平衡？

胰島素分泌不足會(huì)使血糖濃度過(guò)高，從尿中排出，即糖尿病，還會(huì)造成脂代謝紊亂，引起血脂過(guò)高、動(dòng)脈硬化和心、腦血管的疾病等等。胰島素分泌過(guò)少，必須用胰島素治療；(胰島素分泌相對(duì)過(guò)多，多數(shù)只需飲食控制。)胰島素生產(chǎn)最初的胰島素是天然胰腺的提取物對(duì)豬或牛胰島素重復(fù)結(jié)晶制備重組DNA技術(shù)產(chǎn)生人胰島素屬于體育運(yùn)動(dòng)中禁用的肽類(lèi)激素，通常用于侏儒癥的治療。它具有合成代謝作用，可增長(zhǎng)肌肉塊頭，還能促進(jìn)人在兒童期和青少年期骨的生長(zhǎng)，并加強(qiáng)肌腱和增大內(nèi)部器官。