医学交流课件：生物制药技术绪论

生物制药技术

第一章绪论一.概述生物技术（biotechnology)：又称生物工程（bioengineering),是以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他学科的科学原理，按照预先设计改造生物体或加工生物原料，生产某些产品或达到某种技术。生物制药技术概念：借助某些微生物、植物、动物生产医药品的生物技术,叫生物制药技术。

生物制药技术---生物工程：

基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程.

基因工程（genetic

enjineering)

,也称遗传工程，是研究DNA在体外的操作，要把外源的目的DNA片断插入到质粒、病毒等各种载体中，形成遗传物质的新组成（重组DNA），然后将重组DNA转移到宿主细胞中进行扩增和表达。基因工程是生物技术的核心技术。重组蛋白质等生物药物的制备都必须采用基因工程技术。

发酵工程（fermentation

engineering)是微生物学、生物化学和化学工程学的有机结合，并利用微生物的特定性状，通过现代工程技术在生物反应器中生产药用物质的一种技术，为生物技术的支柱。

经过发酵条件的控制和优化、各种突变株的应用等已经使很多产品进入定向发酵。大量基因工程菌的构建更促使发酵工程的飞速发展。

目前，无论是传统的发酵产品，还是现代基因工程的生物技术产品，大都需要通过发酵生产来获得。

细胞工程(cell

engineering)是在细胞水平研究细胞融合、基因导入、染色体导入、细胞核移植、细胞大规模培养等技术，目的是获得具有优良性状的工程细胞进行药用代谢产物的生产。

由于细胞培养不受季节、地理位置等限制，因此可以利用细胞生物反应器大量生产有效药用成分。

酶工程(enzyme

engineering)是利用酶或含酶细胞作为生物催化剂完成重要的化学反应，将相应的原料转化为药用物质。也包括发现新的酶或者利用新方法来改变或提高酶的原有性质，使其在进行催化反应的过程中发挥酶的最佳催化功能。酶工程研究的内容还包括对酶蛋白进行分子改造，克服天然酶的缺点，使它们的性能得到改善，以满足各种反应条件下对酶的需求。

转基因技术是研究如何将优良的目的基因稳定地整合到动物或植物的基因组中，并在子代中得到稳定有效的表达，以获得具有新的遗传性状的动植物体。转基因动植物的研究是近年来生命科学中最热门、发展最快的领域之一。生物技术制药是利用转基因动植物或它们的器官作为生物反应器生产药用蛋白以及将转基因动物作为药物筛选和药效评价的模型。抗体工程技术的研究内容主要是如何采用杂交瘤技术制备单克隆抗体和采用基因工程技术进行鼠源抗体的人源化和建立抗体库，以及利用转基因技术获得转基因动植物生产完全人源的抗体。抗体工程的研究内容也包括如何把抗体与药物、毒素等结合，作为靶向治疗的工具。生物转化是一门比较特殊的生物技术，它已经从一般的微生物转化反应发展为进行定向的生物转化，可以利用基因工程改变生物体的代谢途径进行特殊的化学反应，包括一些在有机化学中无法进行的立体结构转化反应。而且开展了中药生物转化研究，提高一些稀有的天然产物的产量，甚至可以得到新的结构化合物。雄甾-1，4-二烯-3，17-双酮ADD雄甾-4-烯-3，17-双酮4AD薯蓣皂甙元Cholesterol可的松（糖皮质激素）黑根霉

Rb1Rd

CKF2

IIIIII二、生物技术发展简史１、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２近代生物技术阶段1860年发明显微镜，发现微生物存在；1865年巴斯德证明了发酵原理；1928年Fleming发现青霉素；1940年分离出青霉素。３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1978年大肠杆菌表达出胰岛素1988年发明PCR方法1997年克隆多利羊

黄金三十年

第一个十年是从20世纪70年代中期至80年代中期（生物时代）。包括重组DNA、DNA的合成、蛋白质的合成、DNA和蛋白质的微量测序等都得到了迅猛的发展，并且出现了重组蛋白和单克隆抗体等新型药物。1982年第一个生物技术药物—利用细菌生产的人胰岛素获得FDA批准并投放市场，它标志了现代生物技术医药产业的兴起。第二个十年是从80年代中期至90年代中期（技术平台时代）。

建立了高通量筛选、组合化学、胚胎干细胞技术等平台。治疗的新模式有反义药物、基因治疗以及在治疗中添加使用重组蛋白。很多生物技术及平台被用于探索性药物的研究。开发的产品有胰岛素、干扰素、血红蛋白生成素、细胞集落因子、人生长激素第三个十年是从90年代中期到2006年（基因组时代）。技术的发展包括基因组技术、高通量的测序、基因芯片、生物信息、生物能源、生物光电、生物传感器、蛋白组学和功能基因组学等新技术。更多的技术被应用于制药工业，药物研发的思路和策略也有突破性的进展或改变，更多的新药被成功开发。Mendel

奥地利原天主教神父

对生物技术作出重要贡献的人在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。对生物技术作出重要贡献的人THMorgan（1866-1945）美国遗传学家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。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”。

对生物技术作出重要贡献的人

JDWatsonFHCCrick

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。对生物技术作出重要贡献的人

FSangerWGilbert

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。

对生物技术作出重要贡献的人

PaulBerg

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，证明可以在体外对基因进行操作。作为“重组DNA技术之父”于1980年获诺贝尔化学奖。对生物技术作出重要贡献的人KaryBMullis

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。三现代生物技术定义：以现代生命科学为基础,把生物体系与工程学技术有机结合在一起，按照预先的设计，定向地在不同水平上改造生物遗传性状或加工生物原料,产生对人类有用的新产品(或达到某种目的)之综合性科学技术。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免疫学药学计算机技术生物技术的内容上游工程:是生物技术的实验室研究阶段,应用基础研究,产生三新产品的源泉。下游工程:是生物技术的扩大生产,加工应用阶段,使三新产品能达到三化:商品化、工程化、企业化,是效益阶段。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%）全世界销售额数千亿美元。1.基础研究不断深入以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。新基因的克隆和基因表达调控的研究全面展开。人类基因组计划已完成。

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:骨髓移植治疗白血病、免疫缺陷、再障性贫血等。

基因治疗: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。四目前国际生物医药市场—2008年统计五、我国的医药生物技术

近年来，我国的医药生物技术研发和产业化取得了长足的进展，在基因工程药物和疫苗、单抗导向药物、人工血液代用品、生物芯片的研制，疾病相关基因的定位和克隆、体细胞克隆、遗传病的基因诊断技术、基因治疗、肿瘤