生物技术制药概述专家讲座.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 绪 论,生物技术制药概述,第1页,生物技术（,Biotechnology,）也叫做生物工程（,Bioengineering,）是当代新技术革命主要领域之一，其兴起是因为,70,年代中期基因工程出现，到当前已在各国迅猛发展，不但提供了不少新产业，并对人类社会所面临许多问题起着主要作用。就产业来说，它包括制药工业、化学工业、食品工业、环境保护、农作物育种与病虫害防治、能源开发等 生物技术既是新兴领域,(19,世纪以来发展快速,),；又有着悠久历史,(,公元前几千年，人们就开始酿酒和制醋,),本门课程主要讲述生物技术在制药工业中应用，重点是基因工程、抗体工程、酶工程以及细胞工程在制药工业中应用,生物技术制药概述,第2页,一,、,概述,（一）名词术语,1.,生物药品,泛指包含生物制品在内生物体初级和次极代谢产物或生物体某一组成部分，甚至整个生物体用作诊疗和治疗疾病医药品 生物制品,用基因工程、细胞工程、发酵工程等生物学技术制成免疫制剂或有生物活性制剂。可用于疾病预防、诊疗和治疗,2.,生物技术制药,采取当代生物技术人为地创造一些条件，借助一些微生物、植物或动物来生产所需医药品,生物技术制药概述,第3页,3.,生物技术药品,采取,DNA,重组技术、单克隆抗体技术或其它生物新技术研制蛋白质（包含治疗性抗体等）或核酸类药品,4.,生物技术,以生命科学为基础，利用生物体（或生物组织、细胞及其组分）特征和功效，设计构建含有预期性状新物种或新品系，并与工程相结合，利用这么新物种（品系）进行加工生产，为社会提供商品和服务一个综合性技术体系,生物技术制药概述,第4页,（二）生物技术内容,基因、细胞、酶、发酵、生化、蛋白质、抗体、糖链工程和海洋生物技术,生物技术制药概述,第5页,（三）与生物技术相关学科,生物学（微生物学、分子生物学、遗传学）化学（生物化学、无机、有机、分析、物理化学）工程学（化学工程、电子工程）医学、药学、农学,生物技术制药概述,第6页,（四）生物技术应用,（,1,）医药,1977,年出现第一个重组生长激素抑制因子后，美国成立了第一家遗传工程企业,Genetech,，进行小牛和小猪生长激素开发研究，与其它企业合作开发了干扰素，从此以后出现许多生物技术企业，,1981,年第一个诊疗用单克隆抗体首先在美国上市 利用基因治疗人类疾病技术取得了突破性进展，原来用于治疗单基因缺点遗传病治疗技术，现在已快速扩展到癌症、爱滋病、乙型肝炎、心血管病，另外，诊疗试剂、酶试剂、动植物医药产品、核酸类药品也取得了很大进展,生物技术制药概述,第7页,（,2,）农业,转基因动植物新品种，大幅度提升产量和质量,（,3,）食品,氨基酸（天冬氨酸、半胱氨酸），有机酸（苹果酸、酒石酸），食品添加剂，香料，葡萄糖，果糖，淀粉酶,（,4,）工业,农药、香料、饲料、工业酶、有机酶、皮革工业脱毛软化、丝绸脱胶、加酶洗衣粉,（,5,）环境净化,利用微生物或酶处理废物和废水。,（,6,）能源,微生物发酵产甲烷,沼气,生物技术制药概述,第8页,二、生物技术发展简史,（一）传统生物技术阶段,公元前几千年，直到,20,世纪,30,年代，主要是,酿造技术,，当初人们只知道酿造技术，但不知道这些技术内在原因，,1680,年出现了显微镜，人们才知道有微生物存在，,1857,年用试验方法证实了酒精发酵与酵母菌相关，并最终确证为酶，到此才揭开了发酵现象奥秘,主要产品：,乳酸、酒精、丙酮、丁醇、柠檬酸、淀粉酶,技术特点：,过程简单，大多数属于兼气发酵或表面培养，生产设备要求不高，产品化学结构简单，属于初级代谢产物,生物技术制药概述,第9页,（二）近代生物技术阶段,20,世纪,40,年代，第二次世界大战暴发，急需疗效好、毒副作用小抗细菌感染药品，出现了青霉素，产量低，产品价格昂贵，伴随发酵新技术出现，又相继发觉了链霉素、红霉素、金霉素等药品,主要产品：,抗生素、维生素、甾体、氨基酸；食品工业工业酶制剂、食用氨基酸、酵母、啤酒；化工业酒精、丙酮、丁醇、沼气；农林业农药；环境保护业生物治理污染,技术特点：（,1,）,产品类型多，初级（氨基酸、酶、有机酸）；次级（抗生素）；生物转化（甾体）,（,2,）,生物技术要求高，纯种、无菌、通气、产品质量要求也高,（,3,）,生产设备规模大，,500,立方米，,立方米,（,4,）,技术发展速度快，青霉素，,200,单位每毫升，,8,万单位每毫升，形成了交叉学科生化工程,生物技术制药概述,第10页,（三）当代生物技术,1953,年，,Watson,和,Crick,提出了,DNA,双螺旋结构模型，标志着当代生物技术阶段开始，揭开了生命科学划时代一页，今后，又相继出现了一系列新发觉和新进展，遗传中心法则，破译遗传密码，基因重组，单克隆抗体，,DNA,测序等（见表,1-1,）该阶段,产品种类很多,，胰岛素、干扰素、生长激素等（表,1-2,）该阶段生物,技术内容,包含：（,1,）重组,DNA,技术及其它转基因技术；（,2,）细胞和原生质体融合技术；（,3,）酶或细胞固定化技术；（,4,）植物脱毒和快速繁殖技术；（,5,）动物细胞大量培养技术；（,6,）动物胚胎工程技术；（,7,）当代发酵技术（高密度发酵、连续发酵、新型发酵技术）；（,8,）当代生物反应工程和分离工程技术；（,9,）蛋白质工程技术；（,10,）海洋生物技术,生物技术制药概述,第11页,三、医药生物技术新进展,1.,基础研究不停深入,重组,DNA,技术，新基因克隆和基因表示调控研究全方面展开，分子生物学理论和技术两大致系已基本完成，生物学中中心法则所表示,遗传信息转移,规律奠定了遗传工程理论基础，相关基因表示各种研究结果又丰富和发展了中心法则，,DNA,测序，为对付不治之症提供了可能性 人类基因组计划研究目标就是要定位全部基因和测定它们核苷酸序列，人类基因组大约有,10,万个基因，,30,亿个核苷酸对，完成这项研究是一项空前浩大工程，它实施对人类了解本身和医学发展有划时代意义。与疾病相关基因有约,5000,个，一些主要遗传病基因已被分离并测序,“基因转移”是人们能按自己意愿设计新生命体前提,生物技术制药概述,第12页,2.,新产品不停出现,自,20,世纪,80,年代以来，仅美国、日本开发生物新技术新药品便达,200,各种，大都是重组蛋白质药品和重组,DNA,药品 世界范围内，销路最好生物技术药品，临床应用,时间比较长，疗效比很好，毒副作用比较小,，干扰素，抗病毒、抗癌，有,种属特异性,，动物干扰素对人无效，最初搜集大量血液，提取白血球再与诱导物作用来生产，现在用基因重组技术把干扰素基因插入大肠杆菌来生产。白介素与机体免疫功效相关，白介素,-2,促进淋巴细胞分化增殖。乙型肝炎疫苗，预防乙肝。集落刺激因子，可减轻化疗时副作用，可用于爱滋病、白血病。肿瘤坏死因子，可损伤癌细胞。研制更新一代药品和更新应用方法，集落刺激因子和白介素基因构建到酵母细胞中，使之产生融合蛋白质，药效增强。生产方法从利用重组,DNA,微生物生产转向利用动植物来生产蛋白质类药品，构建新型多价活疫苗,生物技术制药概述,第13页,细胞工程及基因工程应用产生了新医疗技术,细胞移植,和,基因治疗,。细胞移植用于骨髓移植，治疗白血病、淋巴病，免疫缺点，再生障碍性贫血及放疗、化疗后肿瘤病人，基因治疗当前仍在试验阶段，可用于遗传病、癌症、爱滋病治疗，心脏内直接注入外来基因，两三周长出新血管，关键点是怎样将有用基因引入靶组织中，并使之在适当地方、适当时间表示适当量活性多肽或蛋白质 生物试剂,（,McAb,试剂）,开发，单克隆抗体，专一性强，由鼠源性转向人源性，应用：基础研究，诊疗，体内显像定位，食品和环境检测，体内治疗和导向治疗。工业上利用单抗进行亲和层析高效纯化天然基因工程基因，单抗可与放射性核素、酶、荧光素标识技术相结合，用于检测和治疗。病毒、细菌、寄生虫和一些肿瘤诊疗，免疫学，激素、酶和环境污染因子检测，显像定位，单抗与抗癌药品偶合后，降低副作用，加大药量,3.,新试剂、新技术不停出现,生物技术制药概述,第14页,4.,新型生物反应器和新分离技术不停出现,传统：,搅拌式生物反应器,改进：,塑料袋、填充床、气升式、流化床、固定床、袋式、膜式、中空纤维、固定化培养,搅拌形状改进：,浆式、棒式、船帆式、笼式通气,发展比较快速医药生物技术有四个领域,1.,利用新发觉人类基因，开发新型药剂,2.,新型疫苗研制,3.,基因工程活性肽,4.,其它,生物技术制药概述,第15页,四、我国医药生物技术现实状况,我国生物技术研究工作起步较晚，开始于,20C 70Y,初。不过国家给予了大量支持，并寄予重望。如,1985,年制订,生物技术发展策略,；,1989,年制订,生物技术中长久发展纲要,等；而且每年派出大批科技人员去国外学习与交流；在国内投入大量资金建立起,30,个生物技术（含生命科学）国家级重点试验室，吸收一批高水平科技人才从事广泛研究,在医药生物技术课题研究中取得了丰硕结果,生物技术制药概述,第16页,1.,新型疫苗研制进展突出,如基因工程乙肝疫苗、细菌性痢疾疫苗、儿童免疫疫苗等已投入生产使用,生物技术制药概述,第17页,2.,基因工程活性多肽药品研制进展较快,如干扰素（,IFN,）、白细胞介素（,IL,）、新钠素、人组织纤维蛋白酶原激活因子（,t-PA,）、肿瘤坏死因子,(TNF),等各种多肽药品正在研究或已经投入使用（表,1-3,）；其中,1b,型干扰素,为我国科学家首创新药,生物技术制药概述,第18页,3.,抗体工程也取得多项结果,如 单抗诊疗试剂盒在临床检测方面应用,在抗肿瘤新药研究方面，利用单抗与毒素、放射性核素或抗肿瘤药品等偶联制成,导向药品,，可大大减轻放化疗毒副作用,生物技术制药概述,第19页,4.,利用基因工程技术制备新型抗生素,利用基因工程技术对医用抗生素生物合成和结构进行修饰，取得新抗菌药品,如：将碳霉素产生菌,4”-,羟基,-O-,异戊酰基转移酶基因克隆到螺旋霉素产生菌中，可得到抗菌活性更强,4”-,异戊螺旋霉素,生物技术制药概述,第20页,5.,利用酶工程技术研制出一批诊疗试剂,如：乙肝病毒表面抗原凝集诊疗试剂、血糖酶试剂盒、尿酸试剂盒、谷丙转氨酶试剂盒、谷草转氨酶试剂盒、甘油三酯酶试剂盒等,生物技术制药概述,第21页,6.,基因治疗方面进行了大量基础研究,主要针对遗传病、突变性疾病,生物技术制药概述,第22页,7.,蛋白质工程研究方面,在蛋白质工程研究方面，对蛋白质分子设计计算方法上有我国自己独创性，能合理设计药品,如：对胰岛素、人尿激酶原、葡萄糖异构酶、凝乳酶蛋白质工程研究已经到达了世界最高水平,生物技术制药概述,第23页,8.,在发酵工程技术方面研究,利用发酵工程技术，已研制出大批氨基酸、微生物多糖等系列产品；尤其是在发酵工艺优化、发酵过程控制技术和发酵产物后处理技术研究，使发酵工程取得了新活力,生物技术制药概述,第24页,9.,海洋生物技术方面,当前在海洋生物技术方面，重点是对海洋生物活性物质利用研究，即怎样有效地从海洋生物（动物、植物、微生物）中提取含有药用或保健作用生理活性物质；如藻胶糖、海藻多糖等,生物技术制药概述,第25页,10.,生化工程方面,包含生化反应工程技术、生化分离工程技术、反应工程自动控制技术和生化工程关键设备更新等,生物技术制药概述,第26页,11.,动、植物细胞培养方面，取得了很好成绩,如：人参、紫草等珍贵药用植物细胞培养成功,利用转基因技术在转基因山羊乳汁中生产药用蛋白凝血因子,X,生物技术制药概述,第27页,总之，近,20,年来，我国医药生物技术得到了快速发展，基础研究和应用研究都取得了显著进展和丰硕结果，但和先进国家相比，还存在较大差距，主要表现在：创新不够多、缺乏自主开发新产品；上、下游衔接不协调，产业化进展较慢,生物技术制药概述,第28页,