吉林大学-生物制药（生物药物）

1、?生物技术制药?第2版主编：夏焕章 熊宗贵高等教育出版社第二章 生物制药生物药物第一节 生物药物概述生物技术制药： 上游技术：生物技术 下游技术：别离纯化技术(生物制药) 生物药物：泛指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成局部，甚至整个生物体，用作预防、诊断和治疗疾病的医药品。 包括：生物技术药物 微生物药物 海洋药物 生物制品 天然生化药物等 一. 生物药物的历史现状1. 简史古老的药物： 古代有史料记载 神农 公元四世纪海藻泡酒 甲状腺肿大 羊肝 维生素A缺乏症 胎盘 强壮剂 羚羊角 中风 鸡内金 消食健胃 秋石 类固醇激素年轻的新型药物 2. 生物制药开展的三个

2、阶段第一阶段：利用生物材料加工制成的含有某些天然活性物质与混合成分的粗制剂。第二阶段：根据生物化学和免疫学原理，应用新的别离纯化技术，从生物体制取 的具有针对性治疗作用的特异生化成分。第三阶段：应用现代生物技术生产的天然生物活性物质，以及通过基因工程、蛋 白质工程原理设计制造的具有比天然物质活性更高的类似物或与天然 品结构不同的全新药理活性成分。3. 生物药物的研究开展趋势表现为：1、资源综合利用与扩大开发 脏器 血液 人尿 扩大开发资源 2、发现新生理活性物质，重新认识评价原有药物 3、药物新剂型日益增多 4、生物技术应用于制药行业二. 生物药物的特性1. 药理学特性治疗针对性强药理活性高毒

3、副作用小，营养价值高生理副作用常有发生2. 生产制备特性 原料中有效物质含量低稳定性差易腐败注射用药物有特殊要求储存特性3. 检验特性 不仅要有理化检验指标，还要有生物活性检验指标 三. 生物药物的分类 3种分类方法1. 按药物的化学本质和化学特异性分类2. 按原料来源分类3. 按生理功能和临床用途分类1. 按药物的化学本质和化学特异性分类1氨基酸类药物天然氨基酸氨基酸混合物复合氨基酸氨基酸衍生物具有特殊药效2多肽和蛋白质类药物 化学本质相同，性质相似，但分子量差异大，因此免疫原性不同 多肽类：催产素9肽 降钙素32肽 胰高血糖素29肽 脑氨肽 血活素 蛇毒等蛋白质类： 蛋白质类激素：生长素、

4、胰岛素、催乳激素、促甲状腺素、促黄体生成素、 促卵泡激素、人绒毛膜促性腺激素、绝经尿促性腺激素、血清 性促性腺激素、 胰抗脂肝素、松驰素、尿抑胃素 血浆蛋白质：白蛋白、纤维蛋白溶酶原、免疫球蛋白 粘蛋白：胃膜素、硫酸糖肽、血型物质 胶原蛋白：明胶、阿胶、氧化聚合明胶 其它蛋白：硫酸鱼精蛋白、胰蛋白酶抑制剂、植物类凝集素3酶和辅酶药物按功能分 1促消化酶类：麦芽淀粉酶、脂肪酶、胃蛋白酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶口服为主 2消炎酶类：溶菌酶、菠萝蛋白酶、a-胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶 3治疗心血管疾病的相关酶：激肽释放酶、弹性蛋白酶、凝血酶、蛇毒硫酸酶、蛇毒降纤酶、纤溶酶、尿激酶、链激酶 4抗肿瘤的酶：L

5、-天冬酰胺酶、谷氨酰胺酶、蛋氨酸酶、组氨酸酶、酪氨酸氧化酶 5与氧化复原电子传递有关的治疗酶：细胞色素C、超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶 6其它药用酶：有机磷解毒酶、青霉素酶、透明质酸酶 7辅酶类药物：辅酶、辅酶、辅酶A、辅酶Q104核酸及其降解产物和衍生物类药物1碱基类：主要是抗肿瘤药物，阻断核酸、蛋白质合成，影响核酸的代谢，又称核酸抗代谢物。如氨基蝶呤、氨甲蝶呤、5-F-尿嘧啶等。2核苷及其衍生物：抗病毒药物。阿糖胞苷-干扰DNA病毒繁殖；碘苷-抑制肿瘤细胞、病毒DNA复制。3核苷酸及其衍生物： 一磷酸腺苷AMP-对外周血管具有扩张作用，治疗肝病，静脉曲张性溃疡。 三磷酸腺苷ATP-用于

6、心力衰竭、心肌炎、肌肉萎缩等。 辅酶ACoA-调节糖、脂、蛋白代谢，降低胆固醇，用于动脉硬化、白细胞减少、血小板减少、肝病、肾病。 辅酶INAD-用于白细胞减少、冠状动脉硬化。 辅酶IINADP-促进体内物质生物氧化。 脱氧核苷酸钠-用于放疗化疗引起的急性白细胞减少症。4多聚核苷酸类： 聚肌胞苷酸聚肌胞、poly I:C-是干扰素的诱导物，具有广谱抗病毒作用 核糖核酸RNA-用于治疗精神缓慢、记忆衰退、动脉硬化性疾呆。静注治 疗慢性肝炎、肝硬化、初期肝癌。 脱氧核糖核酸DNA-具有抗放射性作用，能够改善机体虚弱疲劳。 免疫核糖核酸iRNA-可用于治疗乙肝、肺癌。 转移因子TF-治疗恶性肿瘤。

7、核酸-氨基酸混合物-用于气管炎、神经衰弱。 5糖类药物以粘多糖为主，主要作用为抗凝血、降血脂、抗病毒、抗肿瘤、抗衰老等。1单糖及衍生物葡萄糖-输液，补充营养，提高肝解毒能力，利尿补体液。葡萄糖酸钙-有助骨质形成，补钙剂。葡萄糖醛酸内酯-在体内转变为葡萄糖醛酸，治疗肝炎、肝中毒、风湿性关节炎。甘露醇、山梨醇-抗脑水肿、降颅压。 2粘多糖粘多糖主要分布于动物的骨、软骨、皮、角、血管、肠、滑膜液、脑、角膜、肺、肝、心、尿等原料之中。甲壳质几丁质：用作人造皮肤、人造血管、手术线，脱乙酰基几丁质具 有消炎、止血作用，可降低胆固醇、血脂。硫酸软骨素：治疗关节炎、神经痛、腰痛、眼病。具有抗血栓作用，用于治

8、疗多种心脏疾病。肝素：抗凝血药物，用于血栓抗凝剂，治疗心血管疾病。透明质酸HA：杀菌，用于眼科手术、烧伤、化装品。3人参多糖：增强免疫机能。 茯苓多糖、香菇多糖：抗肿瘤，增强人体免疫力。6脂类药物1磷脂：脑磷脂-用于止血，防止动脉硬化以及神经衰弱。磷脂酰胆碱卵磷脂-防止动脉硬化以及神经衰弱、肝病。2脂肪酸：不饱和脂肪酸：亚麻油酸-降血脂、降血压、花生四烯酸-降血脂，收缩平滑肌，引产、催产，用于合成前列腺素。3胆酸：对脂肪有乳化作用，可促进脂肪消化吸收，在肠道中促进脂肪消化吸收，维持肠道正常菌生存，抑制致病菌。胆酸钠-利胆药，增加胆汁量，治疗胆囊炎。鹅去氧胆酸溶石作用，用于胆结石。胆酸还是合成人

9、工牛黄清热解毒、抗惊厥，用于昏迷，咽喉肿痛的原料。 4色素类胆红素-人工牛黄主要成分，消炎、抗氧化原卟啉-促细胞呼吸，治疗急、慢性肝炎，贫血。5固醇类胆固醇-合成人工牛黄的原料。麦角固醇-维生素D2前体。-谷固醇-降低血浆中胆固醇。人工牛黄：根据天然牛黄成分，人工配制的脂质类药物，成分有胆红素、胆酸、胆固醇、无机盐等，有清热解毒，抗惊厥作用，用于治疗昏迷，咽喉肿痛等。7细胞因子类细胞因子：人类或动物各类细胞分泌的具有多种生物活性的因子。在体内对动物细胞的生长有调节作用，并在靶细胞上具有特异受体的一类物质。这类物质均为多肽或蛋白质。 细胞因子是免疫原、丝裂原或其他刺激剂诱导多种细胞产生的，具有调

10、节固有免疫和适应性免疫、血细胞生成、细胞生长以及损伤组织修复等多种功能。 这类药物是近年来开展最迅速的生物药物之一，如干扰素IFN调节免疫活性：IFN-来源于白细胞；IFN-来源于成纤维细胞；IFN-来源于淋巴细胞白细胞介素-1I L-1-来源于人血、巨噬细胞白细胞介素-2I L-2-来源于人T淋巴细胞红细胞生长因子EPO、集落刺激因子CSF和生长因子GF等。干扰素是一类在同种细胞上具有抗病毒活性的蛋白质，其活性又受细胞基因的调节和控制，涉及RNA和蛋白质的合成。8生物制品生物制品：以微生物、原虫、动物或人体材料直接制备或用现代生物技术、化学方法制成作为预防、治疗、诊断特定传染病或其他疾病的免

11、疫制剂。 预防类：菌苗：卡介苗、鼠疫菌苗、百日咳疫苗：乙肝、狂犬病、乙脑类毒素：白喉、破伤风 治疗类：特异性治疗：狂犬病免疫球蛋白、抗毒素和-球蛋白 非特异性治疗：人血白蛋白、干扰素 诊断类：免疫诊断制品主要包括两类，诊断血清和诊断抗原，除此之外还有一些特殊免疫制剂、诊断用单克隆抗体等。 2. 按原料来源分类1人体来源的生物药物主要来自人血液、尿液和胎盘人体来源药物的特点 平安性好；药物与人体具有同源性，不会发生排斥反响 效价高、疗效可靠；纯化的血浆因子制剂，要比原血浆高出10-1000倍。 稳定性好；提纯产品均可制成冻干制剂。有利于贮存、运输、使用。人体来源药物的种类 人血液成分制品红细胞制

12、剂白细胞浓缩液血小板制剂新鲜冰冻血浆在使用输入全血的治疗措施中，有50%以上的患者只要输入红细胞就已经足够了，另30%那么只须输入血液中的其它成份就能到达满意的疗效，因此，利用血液的单一成份进行治疗，已经成为目前的一个趋势。红细胞制剂用红细胞代替全血，在国内已经逐渐推广应用。是心脏病、慢性肾病、肝病患者补充血红蛋白的首选品种。全血和红细胞保存于42内可保存35天冰冻贮藏红细胞，是长期保存红细胞的有效方法，是指地-80到-196之间的低温进行保存，其优点是可以贮备多年，重融之后性能很好。缺点是贮藏费用太高。白细胞浓缩液白细胞是生产干扰素INF-的重要原料。所采集到的人体白细胞具有组织相容的HLA

13、位点。不同人体之间的白细胞存在着抗原抗体凝聚反响、和细胞毒性作用。这是制约白细胞制剂应用的原因之一。另外，目前白细胞的体外保存技术尚未解决，这是制约白细胞制剂应用的原因之二。血小板制剂血小板制剂的别离和使用在国外已经比较普遍，而在国内尚未推广应用。血小板制剂的适应症为白血病、淋巴瘤、再生障碍性贫血等等疾病。血小板保存于特制的袋内，在222内并不断振荡，可保存5天。血小板制剂输入人体之后，常常很快会产生抗体，从而使输入的血小板制剂遭到破坏。因此，最好输入那种HLA相容的血小板制剂。新鲜冰冻血浆FFP新鲜冰冻血浆是指刚采集到的新鲜血液，在-30的温度下，保存时间不超过1年的血浆。新鲜冰冻血浆能够有

14、效地保存血浆中各种生物活性成份的功能。可在许多临床疾病的治疗中应用，包括先天性或获得性凝血因子缺乏症、免疫球蛋白缺乏症等。血浆的综合利用血液占人体体重的量78%血浆占血液的量的55%血浆中的水分占血浆的量=92%血浆中的蛋白质占血浆的量=67%白蛋白Alb+免疫球蛋白IgG=65%免疫球蛋白IgA + IgM+纤维蛋白原+补体+转铁蛋白+巨球蛋白+触珠蛋白+1抗胰蛋白酶+血色素结合蛋白+1-酸性糖蛋白G=25%其它百余种微量蛋白质和多肽成份=10%血浆成分制品转输蛋白转输蛋白是指能够对机体的营养物质、代谢产物、激素、药物进行转输的血浆蛋白。具体有白蛋白、-类脂蛋白、-类脂蛋白、触珠蛋白、转铁蛋

15、白和铜蓝蛋白等。免疫球蛋白免疫球蛋白构成机体防御感染的体液免疫系统。免疫球蛋白种类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。凝血系统蛋白凝血系统蛋白维持机体的正常凝血机制。分为： 凝血因子，凝血系统共有13种凝血因子。 抗凝血因子，抗凝血因子有纤溶酶原，当它被尿激酶激活之后，就具有溶解血栓的作用。补体系统蛋白补体系统是机体的主要防御系统之一。补体系统在细胞吞噬、调理、趋化性、细胞凋亡过程中起重要作用。补体系统在自身性免疫疾病中，起着损伤机体的作用。蛋白酶抑制物类1-抗胰蛋白酶1-AT-能够保护机体的正常细胞不受蛋白酶的破坏和损伤，能协助控制感染和炎症。1抗糜蛋白酶1X-能够保护机体的正常细胞不

16、受蛋白酶的破坏和损伤，维持机体内环境恒定。抗凝血酶IIIATIII-在肝素的促进下，与凝血酶形成复合物，使得凝血酶失活，防止血栓形成。人类来源的其他原料的利用人胎盘的利用从人的胎盘中提取的蛋白主要有：人胎盘丙种球蛋白，人胎盘白蛋白，人胎盘RNA抑制剂。从人的胎盘中提取的激素有：绒毛膜促性腺激素HCG，绒毛膜促乳激素HCS。人尿的综合利用从健康的男性尿液可以制备：尿激酶，激肽释放酶，尿抑胃素，蛋白酶抑制剂，睡眠因子，集落刺激因子CSF，表皮生长因子EGF等。从妊娠妇女和绝经期妇女尿液中可以提取：绒毛膜促性腺激素HCG。人体细胞因子和人体激素2动物来源的药物主要以动物脏器为原料特点a：原料来源丰富

17、优b：要重视平安性缺 种类与前面按化学本质分类重复动物脏器胰脏，脑，胃粘膜，肝脏，脾脏，小肠，脑垂体，心脏3植物来源的药物据不完全统计，全世界大约有40%的药物来源于植物。药用植物中具有药物功能的物质种类繁多，结构复杂。根据药用价值来分抗肿瘤药物-喜树碱、秋水仙碱、硫酸长春碱、硫酸长春新碱。强心药-铃兰毒苷、洋地黄毒苷、地高辛。抗菌消炎药-鱼腥草素、秦皮乙素、黄苓苷、穿心莲内脂，盐酸小檗碱。抗凝血药-双香豆素。镇痛药-盐酸吗啡、颅痛定、延胡索已素、桉油。作用于神经系统的药物-咖啡因、盐酸可卡因，刺乌头碱、天麻素。抗疟药物-盐酸奎宁、青蒿素。止咳平喘药物-磷酸可待因、茶碱、艾叶油、牡荆油、芸香草

18、油，满山红油。植物蛋白质、多肽、酶类以及药理作用天花粉蛋白-用于引产，能够水解糖苷键。蓖麻毒蛋白-抗癌。植物凝集素PHA-凝集红细胞、白细胞。胰蛋白酶抑制剂-抑制胰蛋白酶、治疗胰腺炎、烧伤。相思豆毒蛋白-抗癌。苦瓜胰岛素-降血糖。菠萝蛋白酶-消炎、水解蛋白质、促消化。木瓜蛋白酶-促消化、消炎。无花果蛋白酶-驱虫剂。辣根过氧化物酶HRP-诊断试剂。植物SOD-消除自由基，抗辐射药物，抗衰老，保健品。麦芽淀粉酶-助消化。脲酶-分解尿素。 4微生物来源的药物最典型的是微生物用于抗生素生产。放线菌，真菌：生产氨基酸、有机酸、糖类、维生素和酶制剂。细菌：生产乳酸、醋酸、丙酮、丁醇和酶制剂。放线菌：生产抗

19、生素。真菌：生产一些特殊的真菌多糖，灵芝多糖，香菇多糖等。5海洋生物药物海洋生物药物的种类和用途 海藻类-分为绿藻门、褐藻门、蓝藻门、红藻门等10个门类。目前已经生产出褐藻酸钠、烟酸甘露醇脂、SOD等多个品种，用于抗肿瘤和治疗心血管疾病、抗辐射、治疗气管炎、充当血液替代品等。 腔肠动物类-从柳珊瑚中提取出前列腺素A2、萜类药物用于抗菌。从海葵中已经别离出具有抗癌作用的海葵毒素。 节肢动物类-从虾、蟹壳中提取出甲壳素，用于药物制剂填充物、赋形剂、缓释药物载体、医用膜材料、甲壳素还具有抗血栓的功能。 软体动物类-软体动物有8万余种，如螺类、蛤类、乌贼。从软体动物中别离出的物质有多糖、多肽、毒素、酶

20、、凝集素等物质，具有抗病毒、抗菌、抗肿瘤、降血压、止血、平喘等作用。棘皮动物类-有6000多种，包括海星、海胆、海参等。海胆毒素有抑制呼吸、溶血作用，海胆中还含有二十碳五烯酸EPA，用于防治冠心病。海参素具有抗癌作用。鱼类-有20000多种，用于制造药物的有：鱼肝油、鱼软骨素、鱼细胞色素C、卵磷脂、脑磷脂。鱼类中的抗癌药物有：鲨鱼抗癌蛋白、河豚鱼肝油等。海洋爬行动物类-海蛇、海龟等，海蛇毒中含有蛋白酶、透明质酸酶、转氨酶、胆碱脂酶、RNA酶、DNA酶、磷脂酰胆碱酶等，具有镇痛作用。海洋哺乳动物类-海洋哺乳动物的脏器和腺体已经制成了多种药物，如鲸鱼肝脏抗贫血剂、海狗骨骼肌17肽具有扩张血管、降低

21、血压等作用。其它海洋动物-有海绵动物、环节动物、两栖动物等。具有药用价值的海洋药物具有抗癌作用：鲨鱼抗癌蛋白-抗Lewis肺癌 棘皮动物抗癌肽 软体动物抗癌肽蛤素 海扇抗癌糖蛋白 海兔卵抗癌肽 沙群海葵素具有抗菌作用：海绵抗生肽 软体动物抗生肽海蛇毒素：镇痛 海葵毒素：强心作用 海绵毒素：溶血活性 芋螺毒素：是理想的不会成瘾的麻醉镇痛剂。多糖类抗癌、抗菌作用：刺参酸性粘多糖 海参苷 海星皂苷 鲍鱼多糖 紫菜多糖甲壳质：药用赋形剂由海绵中别离出的多环胍生物碱：具有抗病毒、抗癌、抗真菌作用。从海洋细菌中别离出的大环内酯化合物：具有抗病毒、抗癌、抗菌作用。3. 按生理功能和临床用途分类1治疗药物12

22、种内分泌障碍药物维生素类中枢神经系统药物血液造血系统药物呼吸系统药物心血管系统药物消化系统药物抗病毒药物抗肿瘤药物抗辐射方案生育类生物制品类治疗药物2预防药物预防药物主要是生物制品，用于传染病预防。疫苗：广义的疫苗是包括菌苗和疫苗两种制剂，狭义的疫苗仅指用病毒、立克次氏体、螺旋体等微生物制成的生物制品。灭活疫苗：甲肝灭活疫苗、流脑疫苗减毒疫苗：麻疹疫苗菌苗：即指用细菌制成的生物制品。活菌苗：卡介苗、鼠疫活菌苗死菌苗：霍乱、伤寒、百日咳菌苗纯化或组分菌苗：从荚膜细菌中纯化的多糖菌苗，如脑膜炎球菌荚膜多糖制成的亚单位菌苗。类毒素：细菌繁殖过程中产生的致病毒素外毒素，经甲醛处理后，失去致病作用，但其

23、原有的免疫原性仍保持，这种变性毒素称为类毒素。 破伤风类毒素、白喉类毒素。外毒素 内毒素新型疫苗： 亚单位疫苗 结合疫苗 合成肽疫苗 基因工程疫苗 重组抗原疫苗 重组载体疫苗 DNA/RNA疫苗 转基因植物疫苗3诊断药物临床诊断药物主要是生物药物。特点：诊断速度快：灵敏度高：特异性强：诊断方法简便。分类 ：诊断血清，包括细菌类、病毒立克次氏体类、抗毒素类、肿瘤类、激素类、血型及 HLA、免疫球蛋白诊断血清、转铁蛋白、红细胞溶血素、生化制剂等。诊断抗原，包括细菌类、病毒立克次氏体类、毒素类、梅毒诊断抗原、鼠疫噬菌体等。此外还有红细胞类、荧光抗体、酶联免疫的酶标记制剂、放射性核标记的放射免疫制剂、

24、妊娠诊断制剂激素类、诊断用单克隆抗体。其它生物医药用品 第二节 生物药物的制备一. 原料的选择、预处理与保存方法1：原料选择2：原料预处理3：原料保存1. 原料选择原那么：1有效成份含量高，原料新鲜。 2原料来源丰富、易得。 3原料中杂质含量少。 4原料本钱低。植物原料应注意采收的时期，以免有效成份积累缺乏。动物原料要注意动物的年龄和性别。微生物原料应注意其对数生长期。2. 原料预处理动物原料采集后立即去除结缔组织、脂肪组织就地冷冻储存。植物原料择时采集后就地除去无用局部保鲜处理。微生物材料采集后将细菌细胞和培养液分开进行保鲜处理。3. 原料保存方法1冷冻法-常用-40进行速冻。2有机溶剂脱水

25、法-常用的有机溶剂是丙酮适用于量少而价值高，且有机溶剂对生物活性物质无害的原料，如用它来保存脑垂体。3防腐剂保鲜-如用乙醇、苯酚，该方法适用于液体原料，如发酵液、提取液。二. 生物药物的提取1. 生物材料的破碎1物理法 磨切法 压力法 反复冻融法 超声波震荡破碎法 2化学法 溶剂处理法 外表活性剂处理法3生物法 自溶法 酶解法 噬菌体法2. 生物活性物质的提取利用制备目的物质的溶解特性，将目的物与细胞的固形成分或其它结合成分别离，使其由固相转为液相，或由细胞内生理状态转入特定溶剂环境的过程。1生物活性物质的性质与提取 提取方法选择 主要依据：生物活性物质溶解度，稳定性。目的：目的物最大析出，杂

26、质最小析出。保存生物活性：酶-不能缺失辅酶 蛋白质-考虑变性因素 多肽、核酸-防止酶降解，一般加酶抑制剂 脂类-防止氧化，加抗氧化剂 保护措施 . 缓冲系统 . 添加保护剂 . 抑制水解酶作用 . 避光防止剧烈搅拌及高温2提取条件的选择 温度：温度上升，溶解度上升，粘度下降，但要保持活性不丧失。 酸碱性：pH 49 盐浓度：要注意一些金属离子可破坏某些离子键、氢键，不同提取目的物选择不同缓冲系统。3提取方法 酸、碱、盐和水溶液提取水溶性和盐溶性物质高盐浓度：提取与细胞结合较牢固的分子 外表活性剂 离子型外表活性剂：作用强，但容易使蛋白质变性，提取结合型物质。 非离子型外表活性剂：提取水、盐溶液无法提取的酶类。 有机溶剂用于水不溶性脂类、脂蛋白、结合酶类提取。三. 生物活性物质的别离纯化方法1. 方法特点 由于材料成分复杂，因此无固定方法。 生物活性物质含量低，难以高收率。 目的物具有生物活性，因此纯化过程中易变性失活，所以必须注意活性的保持，控制别离纯化条件。 方法具有经验性。 采取逐级别离。 2. 根本原理、对应方法 根据分子的形状，大小离心，透析，超过滤，凝胶过滤层析 根据分子带电性质和带电数量离子交换层析，电泳，等电点沉淀，等点聚焦 根据分子极性大小，溶解度不同盐析，有机溶剂沉淀等 根据吸附性选择性吸附法，吸附层析法 根据生物