生化制药第1讲-概论

生化制药技术石磊1

第一章生物制药技术概论2一、现代生物技术的定义与主要内容生物技术(BiotechnologyorBioengineering）:对生物有机体（微生物至高等动、植物）或其组成部分（器官、组织、细胞或细胞器等），运用现代技术手段，研究、设计、改造，以改良生物乃至创造新的生物品种的一种技术体系。现代生物技术发展到高通量组学（omics）、芯片技术、基因与基因组人工设计与合成生物学等系统生物技术。3现代生物技术：以现代生命科学为基础。结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照设计改造生物体或生物原料，为人类的生产出所需要的产品或达到某种目的。4现代生物技术包括五个方面（1）基因工程（2）细胞工程（3）发酵工程（微生物工程）（4）酶工程（5）蛋白质工程5(1)基因工程

geneticengineering;geneengineering

狭义的基因工程仅指用体外重组DNA技术去获得新的重组基因；广义的基因工程则指按人们意愿设计，通过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。生物遗传物质——核酸的分离、提取、体外剪切、拼接重组以及扩增与表达等技术。6

如用重组DNA技术，将外源基因转入大肠杆菌中表达，使大肠杆菌能够生产人所需要的产品；将外源基因转入动物，构建具有新遗传特性的转基因动物；用基因敲除手段，获得有遗传缺陷的动物等。

7克隆羊-----多莉8转基因荧光鼠9转基因生物及转基因食品之弊对人、动物、植物，微生物潜在危害的不确定性例如：将土壤细菌的一个抗虫害的一个基因转移到玉米中后，可抗一种螟蛉的侵害。当转基因玉米的花粉落到临近的乳草植物的花上，王蝶在采集该花之后而导致其幼虫的死亡增加了七倍。但是：农药的使用不仅成百倍地杀死非有害昆虫，而且导致了更多的具有抗药性的害虫的扩增。10对人、动物、植物，微生物潜在危害的不确定性例如：在2002年3月8日，美国联邦法官判定一个9百万美元的赔偿，因为一消费者对于在超市上买的转基因玉米食品产生了过敏反应，尽管，该玉米食品已被美国环境保护署批准只能兽用而不能人用。但是：许多研究证明，对于过敏群体，天然抗原，例如蛋，奶，植物蛋白，远远超过转基因食品的蛋白潜在过敏原造成的伤害和影响。11（2）细胞工程

Cellengineering 是指以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传特性，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。包括上、下游技术。12特点前沿性：现代生物技术的热点争议性：新技术给伦理道德带来的冲击综合性：多学科交叉应用性：工程类课程，重在产品与技术13种类染色体过程

将一种生物的特定染色体，按照人们的意图予以消除、添加、或同别的生物的染色体置换、或改造的技术。染色体组过程

诱导增加或减少一个生物体内整套染色体组数的技术。14应用粮食与蔬菜生产

园林花卉临床医学与药物繁育优良品种

细胞融合抗盐碱耐干旱葡萄15紫杉醇（11个手性中心）1.天然提取2.化学全合成3.化学半合成4.生物合成美国Phyton公司在2002年通过细胞培养获FDA认证，04年获总统绿色化学挑战奖！16（3）发酵工程

Fermentationengineering是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。

发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

17应用

1、在医药工业上的应用：基于发酵工程技术，开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素－2、抗血友病因子等。2、在食品工业上的应用：主要有三大类产品，一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生产食品添加剂；三是帮助解决粮食问题。

18（4）蛋白质工程

Proteinengineering是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学，计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识通过对基因的人工定向改造等手段，对蛋白质进行修饰，改造和拼接以生产出能满足人类需要的新型蛋白质的技术。

19内容蛋白质结构分析结构、功能的设计和预测创造和改造20应用提高蛋白质的稳定性融合蛋白质蛋白质活性的改变治癌酶的改造嵌合抗体和人缘化抗体21（5）酶工程

Enzymeengineering将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。22它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。

23现代生物技术的应用在农产品改良中的应用

畜牧养殖业的应用医药卫生（中医药现代化等）食品环境工程24二、生物制药技术概论药物：用于预防、诊断、治疗疾病，改善生活质量和影响人体生物学进程的物质。

包括：化学药物、天然药物、和生物药物。生物制药是指利用生物体或生物过程生产药物的技术，通常生化制药归于此。25生物制药的发展沿革

1传统生物制药发展阶段公元前597年就有麴（曲）的使用记载。公元4世纪，就有用海藻（含碘）酒治疗瘿病（地方性甲状腺肿）的记载。孙思邈（公元581-682年）首先用含维生素A丰富的羊肝治疗“雀目”（一种眼疾）。神农用羊靥（包括甲状腺的头部肌肉）治疗甲状腺肿，用紫河车（胎盘）作强壮剂，用蟾酥治创伤。早期的生物药物多数来自动物脏器，有脏器制剂之称。26

2近代生物制药发展阶段20世纪20年代，纯化胰岛素、甲状腺素、多种维生素等开始用于临床或保健。40-50年代发现和提纯了肾上腺皮质激素和脑垂体激素。50年代开始应用发酵法生产氨基酸类药物。60年代酶类药物得到广泛应用。生物制品方面，14世纪末，法国巴斯德创制了狂犬病疫苗，1796年英国医生琴纳发明了预防天花的牛痘疫苗。到了20世纪中期，疫苗种类日益增加。所以，人类利用生物药物的历史相当悠久。27

2近代生物制药发展阶段目前生化药物已达600多种。还有100多种临床诊断试剂。我国生化药物的发展也十分迅速，并独创一些新品种。如天花粉蛋白（中期引产药），人工牛黄（感冒药的主要成分，天然牛黄是牛的胆结石）28从20世纪80年代开始，利用基因工程开发生物药物已经成为一个重要的发展方向，已经上市的有人胰岛素（1982）、人生长素（1987）、干扰素（1987）、乙肝疫苗（1987）等等。应用酶工程技术、细胞工程技术和基因工程技术生产抗生素、氨基酸和植物次生代谢产物也已步入产业化阶段。

3现代生物制药发展阶段29中国生物医药产业起步于20世纪80年代初期，1989年我国研发出第一个拥有自主知识产权的生物医药产品—重组人干扰素α-1b，国家已批准20种基因工程药物和5种基因工程疫苗上市，包括重组人干扰素、促红细胞生成素、白细胞介素－2、人生长素、尿激酶、重组改构人肿瘤坏死因子、神经生长因子、人胰岛素等，其中近1/3为国家创新药物，另有10多个品种在临床研究之中。全国进入临床研究的生物新药已达150多个，其中1/5为I类新药。2005年中国生物药品市场规模达到近400亿元。

3现代生物制药发展阶段30目前,中国有超过500家生物医药相关企业，生物医药产业的销售额占整个医药产业的销售额比率已经达到10%左右。生物技术药物已成为药品市场中一大类重要的品种，主要用于癌症、人类免疫缺陷病毒性疾病、心血管疾病、糖尿病、贫血、自身免疫性疾病、基因缺陷病症和许多遗传疾病等的治疗。

3现代生物制药发展阶段31

生化药物的来源天然的生物材料：人体、动植物、微生物和各种海洋生物。随着生物技术的发展，有目的人工制得的生物原料成为当前生物制