生物制藥PPT

概念：1、白細胞介質(zhì)（白介素）是由多種細胞產(chǎn)生并作用于多種細胞的一類細胞因子。

最初是由白細胞產(chǎn)生又在白細胞間發(fā)揮作用，所以由此得名�，F(xiàn)在是指一類分子結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能已基本明確，具有重要調(diào)節(jié)作用而統(tǒng)一命名的細胞因子。2、根據(jù)蛋白質(zhì)在溶劑系統(tǒng)中分配的不同來純化蛋白質(zhì)

這是一種以化合物在兩個不相溶的液相之間進行分配為基礎(chǔ)的分離過程，稱之為逆流分溶。利用逆流分溶技術(shù)分離垂體激素、氨基酸、DNA是很有效的。

3、反義核酸藥物：反義核酸是指與異常表達或過度表達的目的基因或目的基因mRNA互補，并以堿基配對的方式與目的基因序列結(jié)合的核酸，它可以在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，mRNA的剪接加工、轉(zhuǎn)運和翻譯水平上抑制目的基因的表達，達到治療的目的，包括反義RNA、反義DNA及核酶(Ribozyme)。利用反義技術(shù)研制的藥物稱反義藥物。4、細胞生長調(diào)節(jié)因子（細胞因子）：是在體內(nèi)和體外對效應(yīng)細胞的生長、增值和分化起調(diào)控作用的一類物質(zhì)，這類物質(zhì)大多是蛋白質(zhì)或多肽，亦有非蛋白質(zhì)形式存在者。

一、生物藥物的特性

（一）藥理學(xué)特性：

1、活性強，體內(nèi)存在的天然活性物質(zhì)。2、治療針對性強，基于生理生化機制。3、毒副作用一般較少，營養(yǎng)價值高。

4、生理副作用常有發(fā)生，可能具免疫原性或產(chǎn)生過敏反應(yīng)。（二）理化特性：

1.含量低、雜質(zhì)多、工藝復(fù)雜、收率低、技術(shù)要求高；

2.組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性差，具嚴格空間結(jié)構(gòu)才有生物活性。對多種物理、化學(xué)、生物學(xué)因素不穩(wěn)定。

3.生物材料易腐敗變質(zhì)。

4.生物藥物制劑的特殊要求，對制品的有效性，安全性，均一性要嚴格要求（包括標準品的制定）。

二、生物藥物的分類

（一）、基因工程與蛋白質(zhì)工程藥物

1、細胞因子干擾素(IFN)類藥物2、細胞因子白介素類和腫瘤壞死因子3、造血功能藥物4、生長因子類藥物5、重組蛋白和多肽類激素6、心血管病治療劑與酶制劑7、重組疫苗與治療性抗體（二）、基因藥物（三）、天然生物藥物

1.微生物藥物（抗生素，維生素，氨基酸）

2.天然生化藥物（蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖、脂類、生長因子）3.海洋生物藥物（四）、醫(yī)學(xué)生物制品：血液制品，疫苗，診斷試劑等

三、氨基酸輸液配制工藝

1、穩(wěn)定及難溶氨基酸的溶解：取新鮮注射用水（約全量的2／3）于容器中，加溫至90℃，將亮氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、天冬氨酸及谷氨酸依次投入，充分攪拌溶解，停止加熱，加入色氨酸攪拌溶解。

2、加易溶氨基酸及穩(wěn)定劑：投入其它易溶氨基酸及穩(wěn)定劑（亞硫酸氫鈉及半胱氨酸各加至全量濃度為0.05％），攪拌溶解，迅速降至室溫，用10％氫氧化鈉液調(diào)pH4.5~5.5，加注射用水至全量。

3、脫色與灌封：上述溶液加0.1％～0.2％（w／v）的活性炭，攪拌30min，濾除活性炭，再用分子量截留值為1萬～2萬的超濾膜濾器過濾，濾液分裝于250ml或500ml輸液瓶中，按常規(guī)操作壓蓋后，于105℃流動蒸氣滅菌30min即得成品。

四、血漿蛋白質(zhì)的功能有：

維持血漿膠體滲透壓；組成血液緩沖體系，參與維持血液酸堿平衡；運輸營養(yǎng)和代謝物質(zhì)，血漿蛋白質(zhì)為親水膠體，許多難溶于水的物質(zhì)與其結(jié)合變?yōu)橐兹苡谒�的物質(zhì)；營養(yǎng)功能，血漿蛋白分解產(chǎn)生的氨基酸，可用于合成組織蛋白質(zhì)或氧化分解供應(yīng)能量；參與凝血和免疫作用。

五、胸腺素（Thymocln）

胸腺激素制劑總的說來都與調(diào)節(jié)免疫功能有關(guān)。

（1）結(jié)構(gòu)和性質(zhì)小牛胸腺素組分5是由在80℃熱穩(wěn)定的40~50種多肽組成的混合物，分子量在1000～15000之間，等電點在3.5～9.5之間。

為了便于不同實驗室對這些多肽的鑒別和比較，根據(jù)它們的等電點以及在等電聚焦分離時的順序而命名。共分三個區(qū)域：α區(qū)包括等電點低于5.0的組分，β區(qū)包括等電點在5.0～7.0之間的組分，γ區(qū)則指其等電點在7.0以上者（此區(qū)內(nèi)組分很少）。對分離的多肽進行免疫活性測定，有活性的稱為胸腺素。（2）生產(chǎn)工藝：①工藝路線

②工藝過程

提取勻漿、離心

加熱去雜蛋白提取液80℃加熱15min，沉淀-10℃丙酮，

超濾取分子量在15000以下的超濾液。

脫鹽、干燥超濾液經(jīng)SephadexG-25脫鹽后，冷凍干燥得胸腺素。

（3）檢驗方法：活力測定：E-玫瑰花結(jié)升高百分數(shù)不得低于10％；分子量15000以下。（4）作用與用途：為免疫調(diào)節(jié)劑。

六、核酸類藥物

(一)核酸類物質(zhì)的分離提取及其發(fā)酵生產(chǎn)一、RNA與DNA的提取與制備1、工業(yè)用RNA的提取

（1）RNA及其工業(yè)來源從微生物中提取RNA是工業(yè)上最實際和有效的方法。一些最常見的菌體含有豐富的核酸資源，如酵母、白地霉、多種抗菌素的菌絲體青霉素，制霉菌素等菌體。

在菌體內(nèi)RNA含量的變化受培養(yǎng)基組成影響，其中關(guān)鍵是銨離子濃度和磷酸鹽濃度。培養(yǎng)酵母菌體收率高，易于提取RNA。

很顯然在許多酵母中，早期細胞中的RNA含量高，其確切數(shù)值取決于碳、氮比例和培養(yǎng)基組成等。

（2）高RNA含量酵母菌株的篩選可以從自然界篩選到RNA含量高的酵母菌株，也可用誘變育種的方法提高酵母菌的RNA含量。稀堿法：是用氫氧化鈉溶液（1%），使細胞壁變性，使核酸從細胞內(nèi)釋放出來。用酸中和PH7。然后除去菌體，將pH調(diào)至RNA的等電點（pH2.5），使RNA沉淀出來。上法的缺點是制得的RNAMr較低,(磷酸單脂酶、磷酸二脂酶降解RNA，90℃保持3~4h破壞酶)。

濃鹽法：是用高濃度鹽溶液（6%~8%）處理，同時加熱，以改變細胞壁的通透性，使核酸從細胞內(nèi)釋放出來。

要避免分子降解，可采用苯酚法制備RNA。用苯酚處理生物材料，使蛋白質(zhì)變性，然后離心，上層水溶液內(nèi)含有全部RNA，可用乙醇沉淀出來。

脫氧核糖核蛋白溶于濃鹽溶液1mol/L,不溶于0.14mol/L,而核糖核蛋白溶于0.14mol/L鹽溶液。

(二)核酸類藥物

核酸類藥物可分兩大類。一類為具有天然結(jié)構(gòu)的核酸類物質(zhì)，這些品種都是生物體合成的原料，或是蛋白質(zhì)、脂肪、糖生物合成、降解以及能量代謝的輔酶。缺乏這類物質(zhì)會使生物體代謝造成障礙，發(fā)生病態(tài)。提供這一類藥物，有助于改善機體的物質(zhì)代謝和能量平衡，加速受損組織的修復(fù)，促使缺氧組織恢復(fù)正常生理機能。

第二類為自然結(jié)構(gòu)堿基、核苷、核苷酸結(jié)構(gòu)的類似物或聚合物，這一類核酸類藥物是當今人類治療病毒、腫瘤、艾滋病的重要手段，也是產(chǎn)生干擾素、免疫抑制的臨床藥物。第二類核酸類藥物大部分由自然結(jié)構(gòu)的核酸類物質(zhì)進行半合成為結(jié)構(gòu)改造物，近年來發(fā)展為化學(xué)-酶合成法。大大提高收率，降低成本。七、用酶解法、發(fā)酵法和半合成法制備核苷酸（一）酶解法及堿水解法制備核苷酸1、酶解法制備脫氧核苷酸

桔青霉產(chǎn)生5`-磷酸二脂酶紅酵母產(chǎn)生3`-磷酸二脂酶2、酶解法制備戊糖核苷酸

3、雙酶法生產(chǎn)肌苷酸和鳥苷酸（I＋G）

呈味核苷酸的主要品種是肌苷酸鈉和鳥苷酸鈉，商品名簡稱為（I＋G），用核酸酶Pl降解RNA可獲得GMP和AMP，其中AMP經(jīng)脫氨生成IMP。雙酶法生產(chǎn)（I十G）工藝。4．菌體自溶法生產(chǎn)核苷酸

磷酸二酯酶在合適的條件下降解細胞內(nèi)的RNA可產(chǎn)生5′-核苷酸。在國內(nèi)用谷氨酸產(chǎn)生菌體自溶法生產(chǎn)5‘-核苷酸。5．堿水解法生產(chǎn)2＇，3＇-混合核苷酸

RNA結(jié)構(gòu)中的磷酸二酯鍵對于堿性條件不穩(wěn)定，很容易生成2′，3-環(huán)狀磷酸酯，此環(huán)狀磷酸酯對堿更不穩(wěn)定，很易加水分解生成2＇，3＇-混合核苷酸。（二）發(fā)酵法生產(chǎn)核苷酸

1．發(fā)酵法生產(chǎn)肌苷酸（IMP）

2、發(fā)酵生產(chǎn)黃苷酸（XMP）及酶法轉(zhuǎn)化成鳥苷酸（三）半合成法制備核苷酸

由于發(fā)酵法生產(chǎn)核苷的產(chǎn)率很高，核苷懸浮于磷酸三甲酯或磷酸三乙酯中，在冷卻條件下加入氯化氧磷，進行磷酸化，從核苷生成5′-核苷酸收率可達90%。

八：維生素類藥物

1、脂溶性維生素

維生素A：維持正常視力，預(yù)防夜盲癥；維持上皮細胞組織健康；促進生長發(fā)育；增加對傳染病的抵抗力；預(yù)防和治療干眼病。維生素D：調(diào)節(jié)人體內(nèi)鈣和磷的代謝，促進吸收利用，促進骨骼成長。

維生素E：維持正常的生殖能力和肌肉正常代謝；維持中樞神經(jīng)和血管系統(tǒng)的完整。維生素K：止血。它不但是凝血酶原的主要成分，而且還能促使肝臟制造凝血酶原。小兒維生素K缺乏癥2、水溶性維生素

維生素B1：保持循環(huán)、消化、神經(jīng)和肌內(nèi)正常功能；調(diào)整胃腸道的功能；構(gòu)成脫羧酶的輔酶，參加糖的代謝；能預(yù)防腳氣病。

維生素B2：又叫核黃素。核典素是體內(nèi)許多重要輔酶類的組成成分，這些酶能在體內(nèi)物質(zhì)代謝過程中傳遞氫，它還是蛋白質(zhì)、糖、脂肪酸代謝和能量利用與組成所必需的物質(zhì)。泛酸(維生素B5)：抗應(yīng)激、抗寒冷、抗感染、防止某些抗生素的毒性，消除術(shù)后腹脹。維生素B6：在蛋白質(zhì)代謝中起重要作用。治療神經(jīng)衰弱、眩暈、動脈粥樣硬化等。維生素B12：抗脂肪肝，促進維生素A在肝中的貯存；促進細胞發(fā)育成熟和機體代謝；治療惡性貧血。

維生素C：連接骨骼、牙齒、結(jié)締組織結(jié)構(gòu)；對毛細血管壁的各個細胞間有粘合功能；增加抗體，增強抵抗力；促進紅細胞成熟。

維生素PP(煙酸)：在細胞生理氧化過程中起傳遞氫作用，具有防治癩皮病的功效。葉酸(維生素M)：抗貧血；維護細胞的正常生長和免疫系統(tǒng)的功能。3、維生素C的生產(chǎn)（1）.萊氏法

是維生素C生產(chǎn)的經(jīng)典方法，是由Reichstein和Grussner研究開發(fā)的。

（2）.二步發(fā)酵法

八、脂類藥物

1、動物脂類藥物主要包括----（1）脂肪酸及其衍生物，（2）磷脂類，（3）膽酸類，（4）固醇類，（5）卟啉及其衍生物類。

2、動物脂類藥物主要分布在脂肪組織、肝臟，磷脂類物質(zhì)主要分布在腦、脊髓之中。3、動物脂類藥物的制備方法：

提取法（索氏提取法）----可用于提取腦磷脂、磷脂酰膽堿（卵磷脂）、脂肪酸。水解法----通過水解血紅素，可以制得原卟啉。

生物轉(zhuǎn)化法----花生四烯酸通過生物轉(zhuǎn)化，可變成前列腺素E1、E2。化學(xué)合成和半合成法-----不常用。九、生化活性物質(zhì)的提取

根據(jù)不同的活性物質(zhì)選用不同的提取溶劑

溶劑的選擇要注意無毒、安全、專一、高效、易回收，低成本等因素提取的步驟要盡量少

提取的方法要注意避免高溫，輻射，強烈的變性劑，重金屬，蛋白酶（一）材料選擇

蛋白質(zhì)類藥物的原料來源有動植物組織和微生物等，原則是要選擇富含所需蛋白質(zhì)多肽成分的、易于獲得和易于提取的無害生物材料。對天然蛋白質(zhì)類藥物，為提高質(zhì)量、產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本，對原料的種屬、發(fā)育階段、生物狀態(tài)、來源、解剖部位、生物技術(shù)產(chǎn)品的宿主菌或細胞都有一定的要求，了解這可使分離純化工作事半功倍。

（1）種屬牛胰含胰島素單位比豬胰高，牛為4000IU／kg胰臟，豬為3000IU／kg胰臟�？乖�性豬比牛的低。前者與人胰島素相比，只有1個氨基酸的差異，而牛有3個氨基酸的差異。

（2）發(fā)育生長階段幼年動物的胸腺比較發(fā)達，老齡后逐漸萎縮，因此胸腺原料必須采自幼齡動物。

HCG在妊娠婦女60～70天的尿中達到高峰；到妊娠18周已降到最低水平。而HMC必須從絕經(jīng)期的婦女尿中獲取。

肝細胞生長因子是從肝細胞分化最旺盛階段的胎兒、胎豬或胎牛肝中獲得的。若用成年動物，必須經(jīng)過肝臟部分切除手術(shù)后，才能獲得富含肝細胞生長因子的原料。

（3）生物狀態(tài)，動物飽食后宰殺，胰臟中的胰島素含量增加，對提取胰島素有利，但膽囊收縮素的分泌使膽汁排空，對膽汁的收集不利。嚴重再生障礙性貧血癥患者尿中的EPO含量增加。（4）原料來源血管舒緩素可分別從豬胰臟和豬顎下腺中提取，而穩(wěn)定性以顎下腺來源為好，因其不含蛋白水解酶。

（5）原料解剖學(xué)部位豬胰臟中，胰尾部分含激素較多，而胰頭部分含消化酶較多。如分別摘取則可提高各產(chǎn)品的收率。

胃膜素以采取全胃粘膜為好，胃蛋白酶則以采取胃底部粘膜為好，因胃底部粘膜富含消化腺。

1、粘多糖的藥用價值

甲殼質(zhì)（幾丁質(zhì)）----用作人造皮膚、人造血管、手術(shù)線。具有消炎、止酸作用。

硫酸軟骨素（CS）----治療關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)痛、腰痛、眼病。具有抗血栓作用，用于治療多種心臟疾病。

肝素----抗凝血藥物，治療血栓疾病。

透明質(zhì)酸（HA）----用于眼科手術(shù)、燒傷、化妝品2、粘多糖的制備方法

（1）原料處理（2）提�。�3）去除非粘多糖（4）脫色（5）脫蛋白（6）純化（7）乙醇分級沉淀（8）季銨鹽絡(luò)合沉淀（9）離子交換柱層析分離（10）分子篩分離（11）親和層析3、白細胞是生產(chǎn)干擾素（INFa）的重要原料。干擾素是由病毒和其他種類的干擾素誘導(dǎo)劑，刺激網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)、巨噬細胞、淋巴細胞以及體細胞所產(chǎn)生的一種糖蛋白。具有多種生物活性，包括抗增殖、免疫調(diào)節(jié)、抗病毒和誘導(dǎo)分化作用。據(jù)干擾素產(chǎn)生的來源和結(jié)構(gòu)不同可分為α干擾素、β干擾素和γ干擾素三類。干擾素可以用來提高人體的免疫機能。

4、氨基酸類藥物的生產(chǎn)方法有天然蛋白質(zhì)水解法、發(fā)酵法、酶轉(zhuǎn)化法及化學(xué)合成法等四種。5、氨基酸及其衍生物類藥物已有百種之多，但主要是以20種氨基酸為原料經(jīng)酯化、酰化、取代及成鹽等化學(xué)方法或酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)。6、氨基酸輸液

氨基酸輸液：多種結(jié)晶L-氨基酸依特定比例混合制成的靜脈內(nèi)輸注液。氨基酸輸液可直接注入血液中，促進蛋白質(zhì)、酶及肽類激素的合成，提高血漿蛋白濃度與組織蛋白含量，維持氮平衡，調(diào)節(jié)肌體正常代謝。

現(xiàn)已有含氨基酸數(shù)目為11、14、17、18及20、21種等多種輸液類型，氨基酸

濃度分別有3％、5％、9％、10％及12％等多種規(guī)格。

有些氨基酸輸液還加入山梨醇、木糖、維生素、Na＋、K＋、Ca2+或Mg2+等

成分，以補充能量，提高氨基酸的利用率及其營養(yǎng)價值，也有些氨基酸輸液與右旋糖酐配伍制成較理想的代血漿。

復(fù)方氨基酸制劑：

復(fù)方氨基酸制劑一般由氨基酸、糖、電解質(zhì)、微量元素、維生素及pH值調(diào)整劑等配制而成

7、胸腺激素（Thymushormones）

胸腺是一個激素分泌器官，對免疫功能有多方面的影響。胸腺依賴性的淋巴細胞群T細胞直接參與有關(guān)免疫反應(yīng)。

胸腺對T細胞發(fā)育的控制，主要通過由胸腺所產(chǎn)生的一系列胸腺激素，促使T細胞的前身細胞前T細胞分化、增殖、成熟為T細胞的各種功能亞群，由此控制調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的質(zhì)與量。現(xiàn)已知某些免疫缺陷病、自身免疫性疾病、惡性腫瘤以及老年性退化性病變等皆與胸腺功能的減退及血中胸腺激素水平的降低有關(guān)。8、降鈣素（Calcitonin，CT）（1）、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

降鈣素是一種調(diào)節(jié)血鈣濃度的多肽激素，由甲狀腺內(nèi)的濾泡旁細胞（C細胞）分泌。是由32個氨基酸殘基組成的單鏈多肽，降鈣素肽鏈的脯氨酸端與生物活性有密切的關(guān)系，去掉脯氨酸則失活。

降鈣素分子量約3500，溶于水和堿性溶液，不溶于丙酮、乙醇、氯仿、乙醚、苯、異丙醇及四氯化碳等，難溶于有機酸。水溶液中2~7℃可保存7天。

降鈣素在人及哺乳動物體內(nèi)，主要存在于甲狀腺、甲狀旁腺、胸腺和腎上腺等組織中，魚類則在鮭、鰻、鱒等的終鰓體里含量較多。各種不同動物來源的降鈣素，氨基酸排列順序有些差異。（2）、生產(chǎn)工藝

制造降鈣素的原料主要有豬甲狀腺和鮭、鰻的心臟或心包膜。用化學(xué)合成和基因工程技術(shù)制備降鈣素已獲成功。（3）、作用與用途

降鈣素的主要功能是降低血鈣。由于降鈣素有抑制破骨細胞活力的作用，所以能抑制骨鹽的溶解吸收，從而阻止鈣從骨中釋出。血鈣高可促使降鈣素分泌增加，使血鈣降低，血鈣低時可促使甲狀旁腺素分泌增加而使血鈣升高，兩者互相制約，共同維持血鈣平衡。

激肽釋放酶是一種蛋白酶。哺乳動物的激肽釋放酶有兩大類：血液激肽釋放酶和組織激肽釋放酶。藥用激肽釋放酶又稱血管舒緩素，主要來自頜下腺或胰腺。

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第九章生物技術(shù)和生物制藥

第一節(jié)生物學(xué)和分子生物學(xué)發(fā)展史

一進化論和分子遺傳學(xué)

進化論是生物科學(xué)的核心理論，也是生物科學(xué)中最大的統(tǒng)一理論。1859年，英國博物學(xué)家達爾文（CharlesRobertDarwin）正式出版了《物種起源》（TheOriginof

Species）一書，系統(tǒng)闡述了他的進化學(xué)說�！拔锉M天擇，適者生存”的進化論思想極大地推動了人類社會的發(fā)展。

生物學(xué)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，涉及種植、畜牧、養(yǎng)殖、醫(yī)療、制藥、衛(wèi)生等領(lǐng)域,傳統(tǒng)上一直是農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)

遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物界，人們早發(fā)現(xiàn)父母與子女間的相似；某些疾病的家族遺傳性，動物品種可以通過選擇性交配而得到改善。

孟德爾遺傳學(xué)

在19世紀中葉，奧地利的孟德爾進行了豌豆的雜交試驗，推導(dǎo)出遺傳因子（“基

因”）的存在，并于1865年在《植物的雜交試驗》的論文中闡明了遺傳基本定律（Mendel’slawsofheredity）：分離定律、獨立分配定律、顯隱性定律這三條定律。第二次世界大戰(zhàn)后，分子遺傳學(xué)取得飛速的發(fā)展，重組DNA技術(shù)的問世與發(fā)展，導(dǎo)致許多基因被克隆分離，證明孟德爾的遺傳學(xué)說完全正確。

遺傳（heredity):親子間的相似現(xiàn)象“種瓜得瓜，種豆得豆”

變異（Variation):個體之間的差異“母生九子，九子各別”二分子生物學(xué)的發(fā)展

在近半個世紀中，分子生物學(xué)的發(fā)展是生命科學(xué)范圍發(fā)展最為迅速的一個前沿領(lǐng)

域，推動著整個生命科學(xué)的發(fā)展。分為2個階段：

1.準備和萌芽階段

19世紀后期到20世紀50年代初，是現(xiàn)代分子生物學(xué)誕生的準備和萌芽階段。

（1）確定了蛋白質(zhì)是生命的主要基礎(chǔ)物質(zhì)

20世紀20-40年代證明酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。隨后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)生命的許多基本現(xiàn)象（物質(zhì)代謝、能量代謝、消化、呼吸、運動等）都與酶和蛋白質(zhì)相聯(lián)系。

（2）確定了生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA

20世紀初確認自然界有DNA和RNA兩類核酸，并闡明了核苷酸的組成。1944年O.T.Avery等證明了肺炎球菌轉(zhuǎn)化因子是DNA；在對DNA結(jié)構(gòu)的研究上，1949～1952年S.Furbery等的X-線衍射分析闡明了核苷酸并非平面的空間構(gòu)像，提出了DNA是螺旋結(jié)構(gòu)。

2.現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和發(fā)展階段

這一階段是從50年代初到70年代初，以1953年Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型作為現(xiàn)代分子生物學(xué)誕生的里程碑，開創(chuàng)了分子遺傳學(xué)基本理論建立和發(fā)展的黃金時代。在發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)同時，Watson和Crick就提出RNA在遺傳信息傳到蛋白質(zhì)過程中起著中介作用的假說。

1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA雜交證明mRNA與DNA序列互補；逐步闡明了RNA轉(zhuǎn)錄合成的機理。特別是Nirenberg、Ochoa以及Khorana等幾組科學(xué)家的共同努力破譯了RNA上編碼合成蛋白質(zhì)的遺傳密碼，隨后研究表明這套遺傳密碼在生物界具有通用性，從而認識了蛋白質(zhì)翻譯合成的基本過程。上述重要發(fā)現(xiàn)共同建立了以中心法則為基礎(chǔ)的分子遺傳學(xué)基本理論體系。遺傳信息由DNA到RNA再到蛋白質(zhì)的過程，是分子生物學(xué)研究的核心，通常稱之為中心法則。基因的概念

遺傳學(xué)：基因是生物的遺傳物質(zhì)，是遺傳的基本單位（突變，重組和功能單位）

分子生物學(xué)：基因是負載特定遺傳信息的一段DNA（或RNA）分子片段。

DNA右手雙螺旋結(jié)構(gòu)

1953年4月25日在英國的《自然》雜志上刊登了美國的J.D.沃森和英國的F.H.C.克里克在英國劍橋大學(xué)合作的結(jié)果─DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型。這一成就后來被

譽為20世紀以來生物學(xué)方面最偉大的發(fā)現(xiàn)，也被認為是分子生物學(xué)誕生的標志。

克里克（CrickF.H.C.，1961)

1958年提出關(guān)于遺傳三聯(lián)密碼的推測。

mRNA上每3個核苷酸翻譯成蛋白質(zhì)多肽鏈上的1個氨基酸，這3個核苷酸就稱為一個密碼，也叫三聯(lián)密碼

1957年開始，尼倫博格（NirenbergM.W.)等著手解釋遺傳密碼，經(jīng)過多人努力至1966年全部64種密碼子都被破譯。部分諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎和化學(xué)獎：

1910年，Kossel獲得生理醫(yī)學(xué)獎，他首先分離出腺嘌嶺、胸腺嘧啶和組氨酸。

1959年，Uchoa多核苷酸磷酸化酶的發(fā)現(xiàn)，成功地合成了核糖核酸，研究并重建了將基因內(nèi)的遺傳信息通過RNA中間體翻譯成蛋白質(zhì)的過程

1962年，Watson和Crick因為在1953年提出DNA的反向平行雙螺旋模型而與Wilkins共享生理醫(yī)學(xué)獎，后者通過對DNA分子的X射線衍射研究證實了Watson和Crick的DNA模型。

1965年，Jacob和Monod提出并證實了操縱子理論獲生理醫(yī)學(xué)獎。他們還首次提出mRNA

1968年，Nirenberg破譯DNA遺傳密碼，獲生理醫(yī)學(xué)獎。Holley闡明了酵母丙氨酸t(yī)RNA的核苷酸序列，證實所有tRNA具有結(jié)構(gòu)上的相似性。

1975年，DulbeccoTemin和Baltimore發(fā)現(xiàn)在RNA腫瘤病毒中存在以RNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄生成DNA的逆轉(zhuǎn)錄酶共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。

1980年，Sanger和Gilbert設(shè)計出一種測定DNA分子內(nèi)核甘酸序列的方法獲化學(xué)獎。

1989年，Altman和Cech發(fā)現(xiàn)某些RNA具有酶的功能(稱為核酶)而共享化學(xué)獎1993年，Mullis發(fā)明PCR儀與第一個設(shè)計基因定點突變的Smith共享化學(xué)獎基因工程技術(shù)的出現(xiàn)標志著人類深入認識生命本質(zhì)

（1）重組DNA技術(shù)的建立和發(fā)展

1977年Boyer等首先將人工合成的生長激素釋放抑制因子14肽的基因重組入質(zhì)粒，成功地在大腸桿菌中合成得到這14肽；1979年美國基因技術(shù)公司用人工合成的人胰島素基因重組轉(zhuǎn)入大腸桿菌中合成人胰島素。

1982年P(guān)almiter等將克隆的生長激素基因?qū)�入小鼠受精卵細胞核�?nèi)，培育得到比原小鼠個體大幾倍的“巨鼠”。我國水生生物研究所將生長激素基因轉(zhuǎn)入魚受精卵，得到的轉(zhuǎn)基因魚的生長顯著加快、個體增大。用轉(zhuǎn)基因動物還能獲取治療人類疾病的重要蛋白質(zhì)，導(dǎo)入了凝血因子Ⅸ基因的轉(zhuǎn)基因綿羊分泌的乳汁中含有豐富的凝血因子Ⅸ，能有效地用于血友病的治療。

在轉(zhuǎn)基因植物方面，1994年能比普通西紅柿保鮮時間更長的轉(zhuǎn)基因西紅柿投放市場，1996年轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因大豆相繼投入商品生產(chǎn)，我國科學(xué)家將自己發(fā)現(xiàn)的蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)入棉花獲得抗棉鈴蟲的棉花株�；�因診斷與基因治療是基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的一個重要方面。

1991年美國向一患先天性免疫缺陷病（遺傳性腺苷脫氨酶ADA基因缺陷）的女孩體內(nèi)導(dǎo)入重組的ADA基因，獲得成功。

我國也在1994年用導(dǎo)入人凝血因子Ⅸ基因的方法成功治療了乙型血友病的患者。在我國用作基因診斷的試劑盒已有近百種之多。

（2）基因組研究的發(fā)展

人類基因組計劃(humangenomeproject,HGP)是由美國科學(xué)家于1985年率先提出，

于1990年正式啟動的。美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國、日本國國和我國科學(xué)家共同參與了這一價值達30億美元的人類基因組計劃。這一計劃旨在為30多億個堿基對構(gòu)成的人類基因組精確測序，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息。與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃并稱為三大科學(xué)計劃。

近400年前，伽利略用自制的望遠鏡發(fā)現(xiàn)了月球表面的環(huán)形山，成為近代開始認識月球的第一人。

直到1957年第一顆人造衛(wèi)星上天，1961年4月12日，年僅27歲的蘇聯(lián)宇航員尤里加加林成為第一個進入太空的人。

迫于競爭的壓力，美國總統(tǒng)肯尼迪向國人許諾，要“在60年代結(jié)束前”把人類送上月球。

1967年1月27日，在肯尼迪航天中心的一次訓(xùn)練活動中，“阿波羅”號太空艙內(nèi)因電線短路引發(fā)火災(zāi)，三名宇航員無法逃離，不幸遇難。1969年7月3日，蘇聯(lián)火箭在升空200米后，一個金屬部件因晃動而松脫，幾秒鐘后，這個裝滿燃料的2800噸龐然大物落回地面，炸毀發(fā)射場地。

但人類沒有因此而退卻。1969年7月20日，美國宣布成功登月�？夏岬献罱K兌現(xiàn)了他的諾言，盡管付出了不斐的代價。三年后，“阿波羅”號飛船于1972年12月完成了它最后一次登月飛行。

據(jù)統(tǒng)計，從1958年到1976年，蘇聯(lián)和美國一共向月球發(fā)射了95顆探測器，但完全成功的只有42顆。“當時，蘇聯(lián)在載人航天和月球探索方面都處于領(lǐng)先。美國人意識到太空競賽只有第一，沒有第二，于是提出了載人登月計劃。目的就是為了超過蘇聯(lián)。最終看來，蘇聯(lián)贏得了開始，美國笑到了最后。

1957年10月4日,前蘇聯(lián)第一顆“斯普特尼克”一號人造地球衛(wèi)星升空,開辟人類進軍太空的新時代

1969年7月16日,美國“阿波羅11號”在全世界的關(guān)注下開始了月球之旅。...阿姆斯特朗

1970年4月24日中國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅”上天了（3）單克隆抗體、基因表達調(diào)控和細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機理的發(fā)展

1975年Kohler和Milstein首次用B淋巴細胞雜交瘤技術(shù)制備出單克隆抗體以來，人們利用這一細胞工程技術(shù)研制出多種單克隆抗體，為許多疾病的診斷和治療提供了有效的手段。分子遺傳學(xué)基本理論建立者Jacob和Monod最早提出的操縱元學(xué)說打開了人類認識基因表達調(diào)控的窗口。

自Sutherland發(fā)現(xiàn)cAMP和提出第二信使學(xué)說，是人們認識受體介導(dǎo)的細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的第一個里程碑。70年代中期以后，癌基因和抑癌基因的發(fā)現(xiàn)、蛋白酪氨酸激酶的發(fā)現(xiàn)及其結(jié)構(gòu)與功能的深入研究、各種受體蛋白基因的克隆和結(jié)構(gòu)功能的探索等，使近細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究有了長足的進步。第二節(jié)生物制藥的概念和內(nèi)容一生物制藥的概念

生物技術(shù)藥物是來自細菌、酵母、昆蟲、植物或哺乳動物細胞等各種表達系統(tǒng)，通過細胞培養(yǎng)，或重組脫氧核糖核酸技術(shù)，或轉(zhuǎn)基因技術(shù)制備，用于預(yù)防、診斷或治療的藥物。

生物制藥技術(shù)則是指利用生物體或生物過程生產(chǎn)藥物的技術(shù)，它是一門講述生物藥物，尤其是生物工程相關(guān)藥物的研制原理、生產(chǎn)工藝及分離純化技術(shù)的應(yīng)用學(xué)科。二生物制藥的發(fā)展歷史

1796年，發(fā)明了用牛痘疫苗治療天花，從此用生物制品預(yù)防傳染病得以肯定。1941年青霉素開發(fā)成功，標志著抗生素時代的開創(chuàng)，推動了發(fā)酵工業(yè)的快速發(fā)展。50年代是抗生素發(fā)現(xiàn)的黃金時代，各種不同類型的抗生素被相繼發(fā)現(xiàn)；同期又發(fā)現(xiàn)了黑根霉可進一步轉(zhuǎn)化孕酮成11α-羥基孕酮，從而使考的松大量生產(chǎn)。

60年代以來，從生物體內(nèi)分離純化酶制劑的技術(shù)日趨成熟，酶類藥物得到廣泛應(yīng)用。70年代開始研究應(yīng)用植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)植物藥物。80年代，人們開始認識到微生物除了能生產(chǎn)抗生素外，還能產(chǎn)生酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)物質(zhì)和作用于神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、抗組胺、消炎的藥物。

1982年，第一個基因工程藥物人胰島素上市。10年后，已上市的基因工程活性肽、活性蛋白已有19種。

三生物制藥的研究內(nèi)容1.基因工程制藥

（1）基因工程制藥概述

基因工程，又稱重組DNA技術(shù)，是基因分子水平上的遺傳工程，是70年代初期在分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個嶄新領(lǐng)域，是一門能人工定向改造生物遺傳性狀

的育種新技術(shù)。

1）基因工程技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用①基因工程藥物品種的開發(fā)

利用基因工程細菌等表達人類些重要基因片段，可產(chǎn)生具生理活性的肽類和蛋白

質(zhì)類藥物，降低生產(chǎn)成本。如應(yīng)用傳統(tǒng)的技術(shù)方法提取1mg生長激素抑制素（Somatostatin）需要用十萬只羊的下丘腦，所要耗費的資金大約等于經(jīng)由人造衛(wèi)星從月球上搬回1kg石頭。而用基因工程方法生產(chǎn)這一激素只需10L大腸桿菌培養(yǎng)

液，其價格大約為每毫克0.3美元。

②應(yīng)用基因工程技術(shù)建立新藥的篩選模型

應(yīng)用基因重組技術(shù)將各種酶、受體模型篩選所需的靶酶的活性中心或受體的配體、亞基等在微生物中大量表達，有利于采用機器人進行大量篩選。

2）應(yīng)用基因工程和蛋白質(zhì)工程技術(shù)開發(fā)的新型藥物簡介①人胰島素（Insulin）

胰島素用于臨床糖尿病的醫(yī)治已有近70年的歷史，長期以來，其來源僅僅是從動物的胰臟中提取，而動物胰島素與人胰島素在氨基酸組成上存有一定的差異，長期注射人體會產(chǎn)生自身免疫反應(yīng)，影響治療效果。自80年代初開始用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)人胰島素。

人胰島素的基因工程生產(chǎn)一般采用兩種方式：一是分別在大腸桿菌中合成A鏈和B鏈，再在體外用化學(xué)方法連接兩條肽鏈組成胰島素；另一種方法是用分泌型載體表達胰島素原。②人生長激素（Humangrowthhormone,hGH）

主要用途是治療侏儒癥，臨床試驗認為對慢性腎功能衰竭和Turner綜合癥也有很好療效。

③干擾素（Interferon，IFN）

是種細胞素。干擾素在臨床上主要用于治療惡性腫瘤和病毒性疾病。

④促紅細胞生成素（Erythropoietin,EPO）

促紅細胞生成素是一種由腎臟分泌的重要激素，臨床上治療慢性腎功能衰竭引起的貧血和治療腫瘤化療后貧血。

⑤腫瘤壞死因子（Tumornecrosisfactou,TNF）

TNF除具有抗腫瘤活性外，對多種正常細胞還具有廣泛的免疫生物學(xué)活性，臨床上用于治療某些惡性腫瘤，用于臨床診斷。⑥重組乙肝疫苗

重組乙肝疫苗是以基因工程技術(shù)研制的第二代乙型肝炎疫苗（HB），是基因工程疫苗中最成功的例子。

（2）基因工程制藥中常用的工具酶和克隆載體1）基因工程制藥中常用工具酶

基因工程的重要特點之是在體外實行DNA分子的切割和重新連接。例如要取得所需藥物之目的基因并要將此特定目的基因與載體DNA連接在起，在很大程度上要依賴于某些工具酶。

①限制酶（Restrictionenzymes）

②DNA聚合酶（DNApolymerase）③DNA連接酶（DNAligase）：能將兩段DNA拼接起來的酶。

2）基因工程制藥中常用的克隆載體

載體：能在細胞內(nèi)進行自我復(fù)制的DNA分子就是外源DNA片段（基因）的運載體（Vector）,又可稱為分子載體或無性繁殖載體。

基因工程制藥中常用的目的基因克隆載體主要有：質(zhì)粒、λ噬菌體、M13噬菌體和粘粒。

（3）基因工程藥物無性繁殖系的組建

無性繁殖又稱克隆（Clone），是指制備一群由一個親本而來的彼此相同的子代（無性繁殖系）的操作技術(shù)。

基因工程藥物無性繁殖系的構(gòu)建過程：1）基因工程藥物目的基因獲取的3種主要方法：化學(xué)合成法；構(gòu)建基因文庫法；酶促合成法。

PCR技術(shù)

在酶促合成法中，PCR技術(shù)應(yīng)用最多。聚合酶鏈式反應(yīng)技術(shù)（Polymerasechainreaction）技術(shù)，簡稱PCR技術(shù)，是一種用于在體外擴增位于兩段已知序列之間的DNA區(qū)段的分子生物學(xué)技術(shù)。每經(jīng)過一次變性、退火、延伸三個步驟為一個循環(huán)，通過三個不同溫度的重復(fù)循環(huán)，在經(jīng)過30次后，所擴增的特定DNA序列的數(shù)量可增至106倍。PCR體外擴增DNA操作過程通常在PCR自動擴增儀中進行。2）目的基因與克隆載體的體外重組

（3）重組克隆載體引入宿主細胞的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)染（4）含目的基因重組體的篩選、鑒定與分析（5）目的基因在宿主細胞中的表達2.酶工程制藥（一）概述

1.酶的認識過程

早在幾千年前，人類已開始利用微生物酶來制造食品和飲料。1833年，Payen和Persoz發(fā)現(xiàn)淀粉酶，證明了酶的存在和作用

1926年，Sumner發(fā)現(xiàn)了脲酶，提出酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。

其后Northrop也得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶結(jié)晶才證明了Sumner的論斷，1946年Sumner和Northrop因此獲得諾貝爾化學(xué)獎

1970美國的Smith發(fā)現(xiàn)限制性內(nèi)切酶（獲1979年諾貝爾獎）

80年代初，美國科學(xué)家ThomasCech和SidneryAltan各自獨立地發(fā)現(xiàn)RNA具有生物催化功能.從而改變了生物催化劑的傳統(tǒng)概念。T.Cech和

S.Altman共同獲得了1989年度諾貝爾化學(xué)獎。2.酶工程發(fā)展概況

酶工程（enzymeengineering)是利用酶、細胞器或細胞所具有的特異催化功能，或?qū)γ高M行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器何工藝過程來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的一項技術(shù)。（1）酶工程制藥

酶工程制藥是生物制藥的主要技術(shù)之一，主要包括藥用酶的生產(chǎn)和酶法制藥兩方面的技術(shù)。酶法制藥是指利用酶的催化作用而制造出具有藥用功效物質(zhì)的技術(shù)過程。主要包括酶的催化反應(yīng)、酶的固定化、酶的非水相催化等。

酶是生物催化劑，具有催化劑的共同性質(zhì)，即可以加快化學(xué)反應(yīng)的速度，但不改變

反應(yīng)的平衡點。它具有專一性強、催化效率高和作用條件溫和性質(zhì)。

（2）藥用酶的生產(chǎn)

1）藥用酶具有治療和預(yù)防疾病功效的酶稱為藥用酶。2）藥用酶的生產(chǎn)方法

提取法

化學(xué)合成法發(fā)酵法

（3）藥用酶生產(chǎn)細胞的選擇

用于酶發(fā)酵生產(chǎn)細胞需具備的條件①酶的產(chǎn)量高；

②容易培養(yǎng)和管理；③產(chǎn)酶穩(wěn)定性好;④利于酶的分離純化⑤安全可靠。3.細胞工程制藥

（2）細胞融合

細胞融合是指人為地使兩種不同的生物細胞在同一培養(yǎng)器中，用無性的人工方法進行直接接觸，產(chǎn)生能同時表達兩個親本細胞有益性狀的細胞雜交技術(shù)。例如：一種親本細胞為色氨酸缺陷型，另一種親本細胞為蘇氨酸缺陷型，若將兩種親本細胞融合混合物置于不含色氨酸及蘇氨酸的選擇培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，則兩種親本細胞均死

亡，只有融合子能夠存活。經(jīng)反復(fù)分離培養(yǎng)，即可獲得雜種細胞。

基本操作

無菌技術(shù)

細胞培養(yǎng)技術(shù)

植物組織培養(yǎng)

概念：是指在無菌和人為控制外因的條件下，培養(yǎng)植物組織器官，進而從中分化、

發(fā)育出整體植株的技術(shù)。又稱脫病毒快速繁殖技術(shù)。

離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體

轉(zhuǎn)基因動物

1997年2月22日，英國生物遺傳學(xué)家維爾穆特成功地克隆出了一只羊�？寺⊙颉岸嗬颉钡恼Q生震驚了世界�？寺∈怯⒄ZClone的音譯，指人工誘導(dǎo)的無性繁殖。動物克隆試驗的成功在細胞工程方面具有劃時代的意義。

所謂轉(zhuǎn)基因動物，是用實驗方法，把外源基因?qū)�入到動物體內(nèi)，這種外源基因與動

物本身的染色體整合，這時外源基因就能隨細胞的分裂而增殖，在體內(nèi)得到表達，并能傳給后代。

研究方法：顯微注射法、定點整合法應(yīng)用：

（1）將外源基因?qū)�入家畜，能使家畜朝人類希望的目標靠攏（2）天然的、無公害的“動物藥廠”

（3）轉(zhuǎn)基因動物還將是人類最好的“器官庫”多克隆抗體

從體液中所分離提取的抗體也是由多種B型淋巴細胞產(chǎn)生出來的，是多種抗體的混合物。簡稱為多克隆抗體（Polyclonalantibody）。單克隆抗體

把能分泌某種特異抗體的個B型淋巴細胞分離出來，通過純種培養(yǎng)，所產(chǎn)生的抗體則只有一種，可以特異性地和體內(nèi)一種抗原結(jié)合，這種單一的特異性抗體即為單一B細胞克隆抗體，即單克隆抗體（Monoclonalantibody，McAb），簡稱單抗。

單克隆抗體的應(yīng)用②臨床治療

用于某些細菌和病毒感染而引起的疾病以及如蛇毒等造成急性中毒癥的被動免疫或治療。對b型流感嗜血桿菌、肺炎球菌、破傷風(fēng)以及乙型腦炎等疾病有預(yù)防作用新型的單克隆抗體還具有腫瘤治療作用，可以特異地識別腫瘤細胞，而不和正常細胞結(jié)合，具有定性致死作用，被譽為“生物導(dǎo)彈”。

③骨髓和器官移植

④蛋白質(zhì)提純

4.微生物發(fā)酵制藥

主要討論用于各類藥物發(fā)酵的微生物來源和改造、微生物藥物的生物合成和調(diào)控機制、發(fā)酵工藝與主要參數(shù)的確定、藥物發(fā)酵過程的優(yōu)化控制、質(zhì)量控制等。微生物

發(fā)酵的藥物必須借助發(fā)酵工程來完成，深層通氣培養(yǎng)法的建立，為微生物發(fā)酵制藥提供了新的概念和模式；細胞融合技術(shù)和基因工程為微生物制藥來源菌的獲得提供了一種有效的手段。（2）研究范圍

微生物菌體發(fā)酵：即以獲得具有藥用菌體為目的發(fā)酵。如：幫助消化的酵母菌片和具有整腸作用的乳酸菌制劑等；藥用真菌，如香菇類、靈芝、金針菇、依賴蟲蛹而生存的冬蟲夏草菌以及與天麻共生的密環(huán)菌等藥用真菌；一些具有致病能力的微生物菌體，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)，再減毒或滅活后，可以制成用于自動免疫的生物制品。（3）微生物發(fā)酵藥物的分類

2）氨基酸類藥物

個別氨基酸制劑：主要用于治療某些針對性的疾病，如用精氨酸和鳥氨酸治療肝昏迷，解除氨毒；胱氨酸用于抗過敏、肝炎及白細胞減少癥等；

復(fù)方氨基酸制劑：主要為重癥患者提供合成蛋白質(zhì)的原料，以補充消化道攝取的不足。利用微生物生產(chǎn)的氨基酸分微生物細胞發(fā)酵法和酶轉(zhuǎn)化法。

3）核苷酸類藥4）維生素類藥5）甾體類激素

6）治療酶及酶抑制劑

第三節(jié)生物藥物的性質(zhì)與分類（一）生物藥物的性質(zhì)

1.生物藥物使用安全，毒性小。

2.生物藥物的有效成分在生物材料中濃度很低，雜質(zhì)的含量相對較高。如胰腺中脫氧核糖核酸酶的含量為0.004%，胰島素的含量為0.002％。生長激素抑制素（Somatostatin）在十萬只羊的下丘腦中才含有l(wèi)mg。

3.生物藥物的相對分子質(zhì)量較大,如酶類藥物的相對分子質(zhì)量介于一萬到五十萬之間，抗體蛋白的相對分子質(zhì)量為五萬到九十五萬。多糖類藥物的相對分子質(zhì)量小的上千，大的可上百萬。

4.對酸堿、重金屬、熱等理化因素的變化較敏感,

5.生物制藥所用的材料大多含有豐富的營養(yǎng)成分，利于微生物生長，故易被微生物分解。（二）生物新藥的特點

生物新藥是指將生物體內(nèi)的生理活性物質(zhì)的遺傳基因分離出來，并通過大腸桿菌、酵母菌等宿主進行大量生產(chǎn)的藥品（包括疫苗），如胰島素、干擾素、白細胞介素-2等。

生物新藥的特點：1．成分復(fù)雜，

2．不穩(wěn)定，易變性，易失活。3．易為微生物污染、破壞。

4．生產(chǎn)條件的變化對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。第四節(jié)新型生物藥物研制的理論和方法

新型生物藥物是指利用生物體或生物過程產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)新穎的藥物。

結(jié)構(gòu)新穎是指與以前藥物有著不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，是種新的化學(xué)實體（Newchemicalentity，簡稱NCE）。這類新型生物藥物國家認定為一類新藥。國際上所說的新藥開發(fā)就是指開發(fā)NCE藥物。

生物藥物根據(jù)NCE來源分類，可分為兩類

一類是利用重組DNA技術(shù)，向大腸桿菌、酵母等中導(dǎo)入目的基因，構(gòu)建重組細胞，生產(chǎn)目的基因編碼的蛋白質(zhì)類、多肽類藥物或疫苗。另一類是利用微生物、動植物或酶生產(chǎn)的非上述藥品，通過篩選可獲得這類新藥的NCE的先異物（Leadcompound）。

新藥研究和開發(fā)的主要過程

1．確定研究計劃要綜合考慮醫(yī)療、市場、化學(xué)的評估，文獻狀況，專利的檢索，結(jié)構(gòu)的選擇，合成的前景等因素。

2．準備化合物合成或分離，結(jié)構(gòu)鑒定，標準化，專利申請，對研究目標的復(fù)核等。

以上兩個環(huán)節(jié)需占用l～2年的時間，需準備6000～8000個化合物供篩選。3．藥理篩選

4．化學(xué)試驗活性成分的分析。

5．I期臨床試驗進一步藥理研究包括毒性（2種動物）及活性成分的穩(wěn)定性。初步的臨床藥理學(xué)及人體安全性評價試驗，一般在健康受試者中進行。目的是確立人體對新藥的耐受程度以及藥物在人體內(nèi)的吸收、分布、消除和代謝過程，以制訂安全而有效的給藥方案。

6．Ⅱ期臨床試驗進一步藥理研究包括亞急性毒性（2種動物）、畸胎學(xué)研究、藥物動力學(xué)、動物體內(nèi)的吸收和排泄、劑型的研究與開發(fā)、包裝與保存期的研究。這個階段是對藥物的治療作用還有安全性進行初步的評價。

7.Ⅲ期臨床試驗這個階段是對新藥的治療作用與安全性進行確認的階段。

8.Ⅳ期臨床試驗國家規(guī)定一些新藥在批準上市后，還要進行相應(yīng)的臨床研究，看看在更大的范圍內(nèi)使用這個新藥時，它的療效和不良反應(yīng)（毒副作用）怎么樣、在特殊病人中使用這個藥物的情況、是否要改進給藥劑量等等。

另外，還包括注冊申請上市和售后監(jiān)測。根據(jù)情況進行藥理試驗、毒性試驗、特殊試驗和藥物動力學(xué)試驗；對副作用的報告進行收集、評價和鑒別；對藥品生產(chǎn)進行質(zhì)量控制，制劑的生產(chǎn)和包裝。

總之，一個新藥的問世要提供6000～8000個化學(xué)物質(zhì)．經(jīng)歷9～13年的時間，耗資約2.3億美元。

第五節(jié)生物制藥技術(shù)新進展一人類基因組研究與未來藥學(xué)

根據(jù)基因概念，人類現(xiàn)有的2035類、18000種疾病都直接或間接與基因有關(guān)。它可分為三大類：單基因疾病、多基因病、獲得性基因病。人類基因組的研究成果、可以大大提高人類對基因受損和人類疾病的關(guān)系的了解，從以下幾方面促進未來藥學(xué)的發(fā)展。

1．基因診斷

基因診斷（genediagnosis）是以探測基因的存在、分析基因的類型和缺陷及其表達功能是否正常，從而達到診斷疾病的一種方法，目前應(yīng)用最廣泛的基因診斷是新生

兒遺傳性疾病的診斷。它又稱DNA診斷或分子診斷，是通過從患者體內(nèi)提取樣本用基因檢測方法來判斷患者是否有基因異�；驍y帶病原微生物。

目前，基因診斷檢測的疾病主要有三大類：感染性疾病的病原診斷、各種腫瘤的生物學(xué)特性的判斷、遺傳病的基因異常分析。在感染性疾病方面主要有結(jié)核病、乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病毒（HCV），甚至艾滋病等。

基因芯片是進行高容量、大規(guī)模、靈敏準確的診斷和檢測技術(shù)，在感染性疾病、遺傳性疾病和腫瘤等疾病的臨床診斷上具有巨大應(yīng)用前景和市場。

2．基因治療

基因治療是指將遺傳物質(zhì)導(dǎo)入載體或受體細胞，通過替代缺陷基因、修正錯誤基因，對抗異�；�因，調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的表達方式以實現(xiàn)治療疾病目的的一種治療方法。人們可以根據(jù)引起疾病的基因缺陷，通過定向糾正、替換那些錯誤基因，達到治病的目的。人類基因組計劃研究成果使人類對疾病與基因缺陷的關(guān)系認識上邁進了一大步，為基因治療的進一步發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

3．基因組藥物學(xué)通過研究個體對包括藥物在內(nèi)的外界化學(xué)物質(zhì)（有毒外源物）反應(yīng)的遺傳多樣性和差異性，達到科學(xué)合理用藥的目的。藥物的療效是由基因型決定的，藥理遺傳學(xué)也得到飛速發(fā)展。

4．發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新的蛋白質(zhì)和多肽類藥物

5．提供大量藥物作用新的靶點，供新藥的篩選、研究用二抗體工程

通過基因工程技術(shù)改造，可以降低抗體的免疫原性，使抗體人源化，消除HAMA反應(yīng)；基因工程抗體的分子質(zhì)量一般較小，更利于穿透血管壁，進入病灶的核心部位，從而改善其體內(nèi)藥代動力學(xué)性質(zhì)。1．多克隆抗體2．單克隆抗體：3．基因工程抗體三轉(zhuǎn)基因技術(shù)

1．轉(zhuǎn)基因動物制藥

轉(zhuǎn)基因動物（transgenicanimal）就是某種目的基因?qū)�入到哺乳動物的受精卵或�?/p>

胎里，使導(dǎo)入的基因與受精卵的染色體DNA整合在一起，當細胞分裂時，隨著染色體的倍增，該目的基因也隨之倍增，這樣每個細胞里就都帶有導(dǎo)入的基因，而且能穩(wěn)定地遺傳到下一代，這樣一種新的個體，稱之為轉(zhuǎn)基因動物。

這是GTC公司的養(yǎng)殖場，工作人員從轉(zhuǎn)基因山羊身上擠出了羊奶。在貌似平凡的羊奶中，含有價值不菲的藥用蛋白質(zhì)

已在以下動物的奶汁中生產(chǎn)出一些人類蛋白質(zhì)藥物：牛奶中有抗凝血酶、纖維蛋白

原、人白血清蛋白、膠原蛋白、生育激素、乳缺蛋白、糖基轉(zhuǎn)移酶、蛋白C等；山羊奶中有抗凝血酶原、α-抗胰蛋白酶（α-AT）、生育激素、血清白蛋白、組織型纖

溶酶原激活劑（tPA）、單克隆抗體；綿羊奶中有抗胰蛋白酶、凝血因子、纖維蛋白原、蛋白質(zhì)C；豬奶中亦有蛋白質(zhì)C、凝血因子、纖維蛋白原、血紅蛋白。

2．轉(zhuǎn)基因植物制藥

利用轉(zhuǎn)基因植物作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白，這是最近十幾年來發(fā)展起來的一個值得關(guān)注的研究領(lǐng)域。目前科學(xué)家已較成功地采用了番茄、馬鈴薯、萵苣、香蕉等

轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)口服疫苗，這樣一方面可以避免或至少減免部分純化過程，從而大大降低生產(chǎn)成本，另一方面人們只需食用這種轉(zhuǎn)基因食品就可以獲得滿意的免疫效

果，既方便又便宜，而且很安全。

四海洋藥物

海洋生物資源具有廣闊的綜合利用前景，從海洋生物體內(nèi)獲取有功效的初生代謝產(chǎn)物與次生代謝產(chǎn)物，可發(fā)展海洋藥物，海洋生物保健品、海洋生物化工產(chǎn)品。國際上已研制出一些具有特殊療效的海洋藥物和海洋功能食品。我國于1996年正式啟動國家海洋“863”計劃，海洋生物技術(shù)作為其中的主題之一。新型抗艾滋病海

洋藥物911已完成了臨床前藥學(xué)、藥效學(xué)和毒理學(xué)研究，已獲準進入I期臨床試驗，成為我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第一個抗艾滋病藥物。

第六節(jié)生物技術(shù)與生物制藥發(fā)展形勢和前景一生物醫(yī)藥發(fā)展概況生物技術(shù)是全球發(fā)展最快的高技術(shù)之一。70年代發(fā)明了重組DNA技術(shù)和雜交瘤技術(shù)；80年代建立了細胞大規(guī)模培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，現(xiàn)代生物技術(shù)〈基因工程〉制藥始于八十年代初，特別是1985年Cetus公司Mullis等發(fā)明的聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）的特定核酸序列擴增技術(shù)，以其高靈敏度和特異性被廣泛應(yīng)用，對現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展起到了重大的推動作用。

90年代，隨著人類基因組計劃的實施，相繼發(fā)展起了功能基因組學(xué)、生物信息學(xué)、生物芯片技術(shù)以及一系列的藥物篩選技術(shù)和裝備。目前，各種新興的生物技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、生物加工、資源開發(fā)利用、環(huán)境保護，并對制藥等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。

生物技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的兩個階段，目前我們常談起的是指現(xiàn)代生物技術(shù)。它包括基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程，其中基因工程為核心技術(shù)。

二國際生物制藥

自1982年10月第一個生物技術(shù)藥物人胰島素獲美國FDA批準，1983年投放市場以來，國際上已有幾百種生物技術(shù)藥物投放市場。

至201*年，生物技術(shù)藥物已占世界藥品市場新藥總量的20%一25%。201*年生物技術(shù)藥物銷售額已超過200億美元。在生物技術(shù)企業(yè)發(fā)展中美國位居世界榜首。目前主要生物技術(shù)公司多分布在美國，如Amgen、Geneticsinstitute、Genzyme、Genentech、Chiron和Biogen等。

三我國的生物制藥現(xiàn)狀

目前國內(nèi)基因診斷行業(yè)有快速發(fā)展前景且技術(shù)成熟，中國疫苗市場年用量增長率達

１５％且治療性乙肝疫苗和口服菌苗技術(shù)走向成熟，達安基因、科華生物、天壇生物、雙鷺藥業(yè)等將分享行業(yè)的成長。

201*年9月～201*年9月，我國共有108個批準文號的生物制品進行了補充申請，重組人干擾素、重組人紅細胞生成素、重組人粒細胞集落刺激因子、重組人白細胞介素、重組人生長激素等。申報新藥臨床研究的有175個，涉及的主要品種有：流行性感冒病毒裂解疫苗、重組人干擾素β1b。我國已有19種生物技術(shù)藥物投放市場，它們是干擾素α-1b,α-2a,α-2b與γ干擾素、人白細胞介素-2、促紅血球生成素、粒細胞集落刺激因子、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子、堿性成纖維細胞生長因子、重組鏈激酶、表皮生長因子、生長激素和胰島素等。

在一些科技發(fā)達或經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)建立了國家級生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)基地，比如上海浦東生物醫(yī)藥開發(fā)基地，在深圳、上海、廣州、杭州等地，我國生物醫(yī)藥的年平均增長率將不低于12%，高于國家8%的經(jīng)濟增長速度。

四生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)未來的趨勢

生物制藥業(yè)是全球化程度比較高的行業(yè)。各國對知識產(chǎn)權(quán)的保護都十分重視。一方面發(fā)達國家的制藥公司紛紛以直接出口藥品、獨資辦廠、合資控股等方式進入我國醫(yī)藥市場，其資金與技術(shù)優(yōu)勢將對我國生物制藥產(chǎn)業(yè)形成一定的沖擊；另一方面知識產(chǎn)權(quán)保護問題也將對我國生物制藥企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生威脅，如正在研發(fā)的項目一旦被國外競爭對手搶先申報專利權(quán)，前期投入將化為泡影，因此不可能像過去一樣進行仿制開發(fā)，否則將面臨產(chǎn)權(quán)糾紛。

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