基因工程制药的研究进展

基因工程制药的研究进展

随着dna重建技术的发展，阐明剂价格是发展起来的。基因工程技术(Geneticengineering)是现代生物技术的核心,其快速发展,使得融入了包括医学、生物学、化学和物理学等多学科最新研究成果的生物制药也已成为近些年来发展虽快的高新技术产业之一。不断研制成功并投放市场的生物技术药品和诊断试剂在为人们诊病、治病的同时,更给人们带来了攻克和治愈各种疑难疾病的希望。基因工程制药已经成为利用现代生物技术生产的最重要的产品,并成为衡量一个国家现代生物技术发展水平的一个最重要的标志,生物制药已成为制药业中发展最快和技术含量最高的领域。从1982年第一个新生物技术药物基因重组人胰岛素上市至今,生物制药产业只有20余年历史,约有100余种产品,但这些产品在治疗肾性贫血、白细胞减少、癌症、器官移植排斥、类风湿关节炎、糖尿病、矮小症、心肌梗死、乙肝、丙肝、多发性硬皮病、不孕症、粘多糖病、Gaucher’s病、法布莱氏病、囊性纤维化、血友病、银屑病和脓毒症等,在很多领域特别是疑难病症上,起到了传统化学药物难以达到的作用。本文简要介绍以基因工程蛋白质药物为主的基因工程制药的概况。1合成互补药物1.1基因表达技术的发展生物工程(bioengineering)主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和发酵工程等5个部分。现代生物技术的核心是基因工程,人工进行基因切割、重组、转移和表达的技术。基因工程诞生于70年代。自1978年成功地用大肠杆菌生产生长激素释放抑制因子以来,人胰岛素、人生长激素、胸腺素、干扰素、尿激酶、乙肝病毒疫菌和肿瘤坏死因子等数十种基因工程产品相继问世;1982年开始进入商品市场,在疾病防治中获得广泛应用,并已取得或正在取得巨大的效果和收益。1.2工程菌的构建基因工程技术是利用体外重组技术或PCR技术,切割、加工修饰获得目的基因,将重组对象的目的基因插入载体,拼接后转入新的宿主细胞,构建成工程菌(或细胞),实现遗传物质的重新组合,并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术。1.2.1生物酶基因生物基因型主要有逆转录法和化学合成法。①逆转录法:逆转录法就是先分离纯化目的基因的mRNA,在反转录成cDNA,然后进行cDNA的克隆表达。②化学合成法:较小的蛋白质或多肽的编码基因可以用化学合成法合成。必须知道目的基因的核苷酸顺序或目的蛋白质的氨基酸顺序。用化学法合成目的基因DNA不同部位的两条链的寡核苷酸短片段,再退火成为两端形成粘性末端的DNA双链片段,然后将这些双链片段按正确的次序进行退火使连接成较长的DNA片段,再用连接酶连接成完整的基因。1.2.2重组质粒或细胞获得目的基因(DNA特定片段)→选择基因的合适运载体(另一种DNA分子)组建重组质粒→(将重组DNA引入细菌或动植物细胞并使其增殖)构建工程菌(或细胞)→培养工程菌→(蛋白质、多肽、酶、激素、疫苗、细胞生长因子及单克隆抗体等)产物分离纯化→除菌过滤→半成品检定→成品检定→包装。1.2.3工程科学研究体系(见表2)。1.3工程药物和科学研究药物基因工程治疗药物,基因工程抗体和疫苗,基因工程诊断试剂等。1.3.1抗凝剂、耐药因子和干扰的活性化合物目前已上市和正在进行研究的主要为细胞因子药物、蛋白质激素、溶血栓药物、可溶性受体及粘附分子等。在治疗癌症、免疫性疾病、心血管疾病、抗病毒、血液病等方面发挥重大作用。重组人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)作用于造血祖细胞,促进其增殖和分化,其重要作用是刺激粒、单核巨噬细胞成熟,促进成熟细胞向外周血释放,并能促进巨噬细胞及噬酸性细胞的多种功能、重组人粒细胞集落刺激因子(rhG-CSF)在骨髓移植时促进中性粒细胞数的增加。治疗肿瘤化疗引起的中性粒细胞减少症。干细胞因子(SCF),是原癌基因c-kit表达产物的配体,主要由骨髓基质细胞产生,体内存在分泌型和跨膜型两种形式。有活性的干细胞因子为同源二聚体,可刺激干细胞分化为不同谱系血细胞,并刺激肥大细胞增殖。肿瘤坏死因子(TNF)是人体内对肿瘤有直接杀伤作用的一种细胞因子,可使瘤体缩小或消失,对多种肿瘤的中晚期患者有一定治疗作用。白细胞介素(IL)是非常重要的细胞因子家族,现在得到承认的成员已达35个;它们在免疫细胞的成熟、活化、增殖和免疫调节等一系列过程中均发挥重要作用,如:IL-1、IL-2、IL-6、IL-11、L-22等。干扰素(IFN)根据产生细胞不同可分为α干扰素、β干扰素和γ干扰素三类。是一种广谱抗病毒剂,并不直接杀伤或抑制病毒,而主要是通过细胞表面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白,从而抑制乙肝病毒的复制;同时还可增强自然杀伤细胞(NK细胞)、巨噬细胞和T淋巴细胞的活力,从而起到免疫调节作用,它们在同种细胞上具有广谱的抗病毒、影响细胞生长,以及分化、调节免疫功能等多种生物活性(见表3)。1.3.2反义药物治疗的目包括DNA药物、反义RNA、RNAi药物、核酶等。通过基因工程方法制备的药物通常是与天然蛋白质具有相同结构和活性的重组蛋白或多肽。随着现代生物技术的研究深入,反义技术、蛋白质工程、糖工程基因工程制药中的广泛应用而产生。这类产品多为人工设计,在生理活性、血液中稳定性、耐热性及耐蛋白酶影响等方面性能优于天然型蛋白质。反义技术是根据碱基互补原理,用人工合成或生物体合成的特定互补的DNA或RNA片断(或其化学修饰产物)抑制或封闭基因表达的技术。反义药物治疗的目的是阻止有害蛋白质的产生,其本身是核酸而不是蛋白质。对癌基因、抑癌基因、生长因子及其受体、细胞信号转导系统功能分子、细胞周期调控物质、酶类等基因,以及外源致病微生物(例如HIV,SARS)的结构基因。许多癌基因的高表达,原癌基因及肿瘤相关基因的激活都与肿瘤细胞发生密切相关。抑制此类基因的表达,封闭肿瘤药物抗性基因表达均可达到抑制肿瘤相关性状和肿瘤发生的目的。目前就有20多个针对卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、实体瘤等肿瘤发生相关基因的反义核酸药物进入临床研究。2见成效和技术研发成功实践《中国药典》2010年版三部共收载品种131种(2005年为101种),其中预防类48种,治疗类71种,体内、外诊断试剂12种。治疗类中抗毒素、抗血清类18种,血液制品17种,利用生物制药技术(即基因工程产品、抗体工程产品和细胞工程产品)生产的重组药物有33种(2005版为25种),毒素、单抗、微生态制剂3种。与发达的国家相比,我国基因工程研究起步较晚,但政府对于发展生物技术给予了足够的重视,把生物技术研究放在高新技术领域的首位。我国第一个进入产业的基因工程药物IFN-a11989年经卫生部批准获新药证书,随之IFN-a1b,IFN-a2a型也获得卫生部批准,并生产投放市场。这标志着我国基因工程制药的研究和开发已跻身于世界先进国家行列。乙型肝炎表面抗原基因工程疫苗已在我国研制成功,1991年完成中试,已形成一定规模的生产能力,经临床试验抗体阳转率达100%。这是我国投放市场的第一种高新技术疫苗。1994年IL-22也获卫生部新药证书,基因工程hGH,t-PA,hEGF,EPO等10几种蛋白质或多肽药物也已投入生产。在2009年甲型H1N1流感病毒流行时,我国也率先利用基因工程生产出了流感疫苗。3合成兽药、疫苗和疫苗目前,我省生物制品生产企业主要集中在厦门,厦门特宝生物工程股份有限公司和厦门北大之路生物工程有限公司生产治疗用生物制品;英科新创(厦门)科技有限公司生产体外生物诊断试剂。厦门万泰沧海生物技术有限公司、厦门朝阳生物工程有限公司等高科技生物企业也陆续建成,厦门生物制药产业集群已逐步形成。目前,我省的生物制品批准文号有27个,其中治疗用生物制品19个,诊断用生物制品8个,我省尚无疫苗药品批准文号。厦门特宝生物工程股份有限公司是我省专门从事基因工程制药的高新技术企业,其持有的重组人粒细胞刺激因子注射液等17个品种(含规格)是运用基因工程技术研发的生物制品,这些品种在国内已建立了稳健的市场地位,产品在国内市场得到广泛使用。近几年,我省生物制品创新药研发领域已取得了有较大的进展。厦门特宝生物工程股份有限公司投资设立了一家专门从事基因工程技术研究的纯技术研究公司-厦门伯赛基因转录技术公司,目前正在进行小分子活性肽和长效蛋白质药物系列的技术开发。在Y型PEG专利技术平台上构建的多个长效基因工程重组蛋白质药物(如YPEG-rhGH、YPEG-rhIFNα2a、YPEG-rhIFNα2b、YPEG-rhG-CSF、YPEG-rhEPO等国家1类新药)5个品种,均提交了注册申请,有的已获得了临床批件,并在多个国家申报了国际专利。厦门万泰沧海生物技术有限公司则致力于疫苗的研发,其与厦门大学联合研制的重组(大肠杆菌)戊型肝炎疫苗、重组(大肠杆菌)人乳头瘤病毒6/11型双价疫苗(宫颈癌疫苗)和重组(大肠杆菌)人乳头瘤病毒16/18型双价疫苗(尖锐湿疣疫苗)均为基因工程疫苗。其中戊肝疫苗完成了12万人份的临床试验,已申请生产,如能顺利在我省投产,将填补我省无疫苗品种的空白。4认识、重视合成药物与基因产品的研发生物制药特别是基因工程制药已经是本世纪增长最快的行业,因其治疗的有效性及安全性,随着理论研究的深入,分子生物学及基因组学的发展,未来制药行业,基因工程药物将占有越来越大的比重。目前,世界各国都将基因工程及其逐渐加速的产业化进程视为国民经济的新增长点,展开了激烈的市场竞争。欧美等生物技术先进国家有大批学者从事生物药品与基因产品研究与开发。经过20多年的发展,我国基因工程制药已取得了可喜的成绩。然而,我们应清醒的认识到我们与发达国家的差距,如拥有自主知识产权的品种少,多为仿制药品等问题。生物制药属于典型的“高投入、高风险、高产出、长周期”行业,这些特点造就了生物医药企业的发展不平衡。对于目前国内的生物医药企业来说,竞争趋向于新技术与新领域