第1章-绪论生物技术制药.ppt

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,前言 关于生物技术,生物技术（Biotechnology）是当代新技术革命主要领域之一，它的兴起是由于70年代中期基因工程的出现，到目前已在各国迅猛发展，不仅提供了不少新的产业，并对人类社会所面临的许多问题起着重要作用。,就学科,内容,来说，生物技术是以基因工程为主导，以发酵工程为基础，还包括酶工程、细胞工程、生化工程，随着生物科学的发展，有衍生出第二代、第三代的蛋白质工程、抗体工程、海洋生物技术等。就,产业,来说，它涉及制药工业、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世纪以来发展迅速;又有着悠久的历史，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的应用，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的应用。,教材与参考资料,1、教 材：,夏焕章，熊宗贵主编，生物技术制药第二版，高等教育出版社，2006年4月。,2、参考资料：,吴梧桐主编，生物制药工艺学第二版，中国医药科技出版社，2004年12月。,Gary Walsh 著，宋海峰 等译，生物制药学原著第二版，化学工业出版社，2006年6月。,总成绩设置,（1）考勤和作业 10%,（2）本课程相关领域,综述或研究进展 20%,（3）考试成绩 70%,第一章 绪 论,一.概 述,生物制品：,广义，指任何由生物技术得到的药用产品；,狭义，在药学界中指来自于血液的医疗产品以及疫苗，毒素和变态反应原产品。,生物药物：,生物体内可用于诊断和治疗疾病的医药品。,生物技术制药概念,：,采用传统或现代生物技术,借助各种生物体生产医药品，叫作生物技术制药。,现代生物技术的基础学科和分支,分子生物学医药生物技术,微生物学生物技术疫苗,生物化学现代生物技术生物技术诊断,遗传学农业生物技术,细胞生物学家畜生物技术,化学工程海洋生物技术,二、生物技术发展简史,传统生物技术阶段,公元前6000年古代巴比伦人酿造啤酒,公元前4000年埃及人发酵面包,我国殷朝 制酱,周朝 制醋,特点:,自然发酵、全凭经验,近代生物技术阶段,1860年荷兰微生物学家安东.列文虎克发明显微镜发现了微生物。,1865年法国科学家巴斯德证明了发酵原理。,1928年英国 Fleming发现青霉素,1940年英国弗洛里、钱恩分离出青霉素,特点:,产品多，技术要求高，发展快速,现代生物技术,1953年 Watson、Crick提出DNA双螺旋结构,1973年 建立DNA重组技术,1975年 建立单克隆抗体技术,1988年 PCR方法,1997年 英国克隆多利羊,特点:,以基因工程技术为核心的高技术综合体系,现代生物技术包括:,重组DNA技术,细胞和原生质体融合技术,酶和细胞的固定化技术,植物脱毒和快速繁殖技术,动物和植物细胞的大量培养技术,动物胚胎工程技术,现代微生物发酵技术,现代生物反应工程和分离工程技术,蛋白质工程技术,海洋生物技术,Mendel,奥地利原天主教神父,不能忘记的人,在1865年他根据豌豆七对不同性状的杂交实验,发现生殖细胞成熟中同对因子分离,异对因子自由组合两条遗传规律,即,遗传学分离规律和自由组合规律,.为遗传学提供了数学基础,创立了孟德尔学派。,孟德尔碗豆杂交实验,不能忘记的人,T H Morgan（1866-1945）,美国遗传学家,从1910年到30年代他在果蝇遗传实验中进一步证实了孟德尔分离定律和自由组合定律。他的两大重要发现：一是发现基因在染色体上，二是发现遗传的基因链锁和互换定律。建立了,摩尔根基因学说,。,他的格言：“实验方法的本质在于每一种见解和假说都必须通过实验的检验，然后才被承认其科学地位。,摩尔根“果蝇的伴性实验”,不能忘记的人,J D Watson F H C Crick,1953年4月25日，英国自然杂志发表了沃森和克立克的文章“核酸的分子结构 DNA的一个结构模型”。标志着,DNA双螺旋结构,的建立，从此，遗传学和生物学的历史从细胞阶段进入了分子阶段。,不能忘记的人,F Sanger W Gilbert,桑格（英国化学家）最早,测定胰岛素的氨基酸顺序,获得1958年诺贝尔化奖。22年后，他因测定了一种噬菌体的一级结构获1980年的诺贝尔化学奖。,吉尔伯特在,DNA测序领域,，因其卓越的工作获得1980年诺贝尔化学奖。,不能忘记的人,Paul Berg,伯格（美国生物化学家）通过把两个不同来源的DNA连结在一起并发挥其应有的生物学功能，证明了完全可以在体外对基因进行操作。他作为“,重组DNA技术,之父”于1980年获诺贝尔化奖。,不能忘记的人,Kary B Mullis,1985年穆利斯发明了高效复制DNA片段的,聚和酶链式反应（PCR）技术,，利用该技术可从极其微量的样品中大量生产DNA分子，使基因工程获得了革命性发展。,三、医药生物技术新进展,医药生物技术产业化、商品化成高新技术产业之一。,高投入、高风险、高利润,利润率达17.6%,2000年全世界销售额1490亿美元。,1.基础研究不断深入,新基因的克隆和基因表达调控的研究全面展开。,以DNA、RNA和蛋白质为轴心的分子生物学理论和技术两大体系已基本完成。,人类基因组计划已完成。,1986年美国科学家达尔贝科提出的,人类基因组计划，1990年启动该计划。23对染色体30亿对碱基，3.5万个基因进行测序。,美国承担54%，英33%，日7%，法2.8%,德2.2%,中国1%。,1999年中国加入人类基因组计划，投资3亿元，负责测定3号染色体3000万对碱基，2000年4月完成。,2.新产品不断出现,20世纪80年代以来仅美、日开发的生物新药200多种。,如：干扰素、白细胞介素、粒细胞集落刺激因子、红细胞生成素、纤溶酶原激活剂、胰岛素、生长激素、乙肝疫苗等。,3.新试剂新技术不断出现,细胞移植用于:骨髓移植治疗白血病、免疫缺陷、再障性贫血等。,基因治疗有:致死性遗传疾病、癌症、爱滋病、心脏病等。,生物试剂开发单克隆抗体用于诊断和治疗，荧光抗体法、DNA探针、PCR等检测技术的建立。,4.新型生物反应器和新型生物技术不断出现,新型生物反应器有:气升式生物反应器、流化床式生物反应器、固定床式生物反应器、袋式或膜式生物反应器、中空纤维生物反应器等。,四、我国的医药生物技术,已上市的基因工程药物和疫苗,1995年 白细胞介素-2,1996年 1b-干扰素2a-干扰素,2b-干扰素,1997年 粒细胞集落因子,红细胞生成素,1992年 乙型肝炎疫苗,五、医药生物技术发展展望,21世纪是医药生物技术快速发展,的时期,生物制药、,化学药物、,中药形成三足鼎立,有效,的为人类,健康服务,。,1.利用新发现的人类基因开发新,型药物,。,2.新型疫苗的研制,艾滋病疫苗和基因型癌疫苗等。,3.基因工程活性肽的生产,基因药物:淋巴因子、生长因子、,激素和酶,4.其它医药业将得到不断改造和,发展,早期诊断技术 转基因药材,生物技术产业发展的“排头兵”生物制药,（一）生物制药涛头弄潮,生物制药已经成为朝阳产业中的“朝阳”，突出表现在：,1.国际上生物技术领域已取得的研究成果中60%以上是医药领域的；,2.各国对生物技术的投资80%以上集中在医学生物技术领域；,3.生物技术研究开发的6080%的力量主要集中在医学领域；,4.总销售额超过10亿美元的生物技术产品主要为医药生物制品；,5.美国1300多家生物技术公司的60%以上，欧洲800多家生物技术公司中近80%集中在医药领域；,6.,生物制药市场资本总额达3500亿美元，主要生物技术药品有红细胞生成素、胰岛素、干扰素等，年销售额均在10亿美元左右。,7.美国FDA正式批准上市的已有117种生物技术药物用于治疗各种疑难病和常见病，仅2001年上半年就批准了27种；,8.处于临床研究阶段的有1000多种；,9.近20年来，生物技术制药占国际药物和生物制品的份额逐年递增，到2002年已达到13%。,主治病症,生物新药数量,癌症,400,来种,阿尔茨海默症,26,种,心脏病、心肌梗塞、,AIDS,和精神病,100,多种,糖尿病,25,种,关节炎,19,种,帕金毒氏病,16,种,骨质疏松症,14,种,儿童治疗使用,200,多种,近年来正在研制的1000多种新药分布,（,二）我国生物制药产业发展现状,1.1986年启动“863”高技术研究计划，确立生物技术制药产业为优先发展和扶持重点；,2.1997年中国生物技术药品市场规模超过30亿元，专家预测，2005年将达到300亿元；,3.基因工程制药产业发展迅猛，基因工程药物与疫苗的销售额1996年2.2亿元，2000年则高达22.8亿元，平均每年增长79.42%。,4.1999年我国生物制药行业的盈利约为12亿元，2000年全国生物制药业的盈利达到25亿元。预计在今后几年，生物制药业将会保持2030%的年增长速度，到2005年利润将达4048亿元。,5.自“863”计划以来，生物技术药物的研究和产业化获得了飞速的发展。近15年来，我国有617家从事生物技术的公司，其中有81家从事生物技术药物的生产；至1998年已有14个基因工程药物，3个基因工程疫苗和数十个基因重组诊断试剂投放市场；另有26种基因工程药物处于临床试验。,（三）影响我国生物制药产业发展的主要因素,1.研发投入,国外：23亿美元/基因药物,国内：10多年来，对生物制药的总投入仅有40 多亿元,2.投融资与产业化模式,国外：政府、企业、科研院所三位一体，大、中、小企业结成战略联盟 创投基金（风险资金）体系相对成熟,国内：政府、企业、科研院所各自为政或偶尔两两结合，投融资机制不健全,3.市场竞争环境,国外：市场竞争激烈，但秩序较好，市场份额多为 大公司所垄断,国内：仿制与重复建设、重复生产现象非常严重，出现了一哄而上的过热现象，市场恶性竞争，无法实现规模效益,4.产品信誉,国外：产品信誉较好,国内：产品信誉低，“出现信洋不信中，买洋不买中”现象,5.创新与知识产权,国外：创新意识高，特别注重知识产权（主要是专利、商标）保护,国内：创新意识低，严重缺乏自主知识产权产品，当前，我国已产业化的21种基因工程药物和疫苗中只有3种拥有自主知识产权，其他均为仿制产品,下一个10年的生物技术与生物制药,生物技术药物是当前新药研究开发的重要领域，生物技术制药工业是下一个10年制药工业的重要新门类。,16种生物技术药物销售情况,生物药品名称,适应性,年销售额(亿美元),抗CD,3,MAb,移植排斥,0.80,DNase,囊性纤维变性,1.11,EPO,贫血,16.50,因子,血友病,2.50,G-CSF,嗜中性白细胞减少症,9.36,葡萄糖脑苷酯酶,Gaucher氏病,2.15,GM-CSF,骨髓移植,0.41,GPb/aMAb,血管造形术中血凝块,1.30,注：1995年统计的数字,16种生物技术药物销售情况,B型肝炎疫苗,B型肝炎,10.00,人生长激素,生长不良，肾功能不全,4.50,人胰岛素,糖尿糖,7.00,人白细胞介素-2,肾癌,0.40,-干扰素,癌症，肝炎,7.00,-干扰素,多发性硬化,2.55,-干扰素,肉芽肿病,0.04,tPA,心力衰竭/栓塞/中风,3.00,总计,68.62,注：1995年统计的数字,10大热门生物技术,技术,新颖性,技术,新颖性,组合化学,成熟领域,前导物综合鉴定技术,新生技术,药学基因组科学,发展领域,核糖酶新生技术,蛋白质工程,发展领域,抗体酶,新生技术,基因治疗,发展领域,药物设计与人工智能,新生技术,糖类治疗剂,发展领域,功能抗原,新生技术,世界生物技术专利分布,地区或国家,生物技术专利/%,药物专利/%,人DNA序列专利/%,美国(USA),59,51,40,欧洲(Europe),19,33,24,日本(Japan),17,12,33,其它(Other),5,4,3,总计(Total),100,100,100,正在研究开发的生物技术药物类型,领域,开发药物品种,领域,开发药物品种,单克隆体,78,人生长激素,5,疫苗,62,组织纤溶酶原激活剂,4,基因治疗,28,凝血因子,3,白介素,11,集落细胞刺激因子,3,干扰素,10,促红细胞生成素,2,生长因子,10,SOD,1,重组可溶性受体,6,其他,56,反义药物,6,总数,284,