现代生物技术与制药省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

02

当代生物技术与制药S1

生物技术发展阶段及特点S2

生物技术制药关键技术S3

生物技术制药行业S4

生物技术药品分类及特点第1页S1生物技术发展阶段及特点生物技术概念及内容生物技术发展阶段及特点当代生物技术与制药第2页生物技术概念生物技术（biotechnology）

——生物工程（bioengineering）是以生命科学为基础，应用工程学原理，目标地设计、构建含有预期性状新个体或新型生物制品一个综合性技术体系。第3页生物技术内容主要包含：基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程；蛋白质工程、抗体工程、代谢工程；基因治疗、基因芯片技术；反义药品、基因疫苗等。还包含：分离纯化技术和分析判定技术——下游技术约有70%成本都花费在下游工艺第4页生物技术发展阶段及特点1、传统生物技术阶段2、近代生物技术阶段3、当代生物技术阶段第5页传统生物技术阶段-1930S，以酿造技术为代表公元前几千年，酿酒、制醋1680年，显微镜微生物——巴斯德1857年，证实酒精发酵是活酵母所引发1897年，酶发觉，发酵本质19世纪末-1930S，工业发酵——开创了工业微生物新世纪第6页产品及生产特点产品化学结构比较简单，属于微生物初级代谢产物：乳酸、酒精、丙酮、丁醇、柠檬酸等生产规模小，生产过程简单，多为厌气发酵或表面培养[浅盘培养]生产设备要求也不高技术发展比较迟缓第7页近代生物技术阶段1940S-1970S，以微生物发酵为代表1928年，Fleming发觉了青霉素，至1941年已经掌握了搅拌发酵生产技术——给发酵工业带来了革命性改变随即，发酵新技术诞生（无菌技术、控制技术、补料技术等），抗生素工业50年代，氨基酸工业60年代，酶制剂工业第8页产品及生产特点产品类型多：初级代谢产物、次级代谢产物（如抗生素）、酶制剂等产品质量要求严格生产技术要求高生产设备规模巨大：惯用搅拌通气罐可达500立方米技术发展速度快第9页当代生物技术阶段1970S-，以DNA重组技术和转基因技术为主导1953年，Watson&Crick，DNA双螺旋结构模型——开创了生命科学新纪元一系列新发觉和新技术——DNA重组技术诞生1973年，Boyer&Cohen，首次在试验室实现了转基因，基因工程诞生1982年，第一个基因工程产品人胰岛素投放市场其它基因工程药品也陆续上市第10页当代生物技术概念当代生物技术：以DNA重组技术为关键高新技术综合体系，不但与其它许多基础学科相互渗透，而且还与信息、智能、生态等领域亲密相关。（分子生物学、生物化学、遗传学、微生物学、细胞生物学、发育生物学等）第11页生物技术制药概念采取当代生物技术，借助一些微生物、动物或植物来生产医药品，这些医药产品也就叫作生物技术药品，其用途包含预防、诊疗和治疗三个方面。第12页S2生物技术制药关键技术基因操作技术*蛋白质工程技术

——04蛋白质工程制药动植物生物反应器

——07转基因动植物制药生物信息学技术基因芯片技术

——11基因诊疗人类基因组计划*第13页基因操作技术基因克隆技术基因表示技术基因测序技术基因合成技术*基因扩增技术*基因转移技术噬菌体展示库技术*多肽合成与测序技术*第14页基因合成技术合成100bp左右长度基因片段已经常规化采取制备用DNA合成仪可大量合成治疗用反义核酸等寡核苷酸药品基于9-15肽基因库技术也已相当成熟第15页基因扩增技术（PCR）PCR（聚合酶链式反应）思绪始于1971年，正式问世始于1985年。这是发展最快、普及最广、影响最深基因操作技术可用于普通基因操作、基因克隆、基因诊疗还用于单个精子分析、分子考古学和古DNA、法医判定、传染病诊疗和流行病学分析、研制新药等方面研究第16页噬菌体表面展示技术噬菌体面展示，将外源DNA与特定噬菌体衣壳蛋白基因融合，经过二者融合表示展示于噬菌体表面假如结合是随机肽，则组成噬菌体展示库，如抗体库等第17页多肽合成与测序技术人工合成多肽不但可用于各项研究，还可用于多肽药品、多肽疫苗、诊疗试剂生产N端15个氨基酸序列测定已成为新药质控常规要求第18页人类基因组计划（HGP）人类基因组计划进展人类基因组计划影响对新药研究影响第19页人类基因组计划进展1986年，美国科学家提出人类基因组计划（HumanGenomeProject,HGP）1988年，美国国会同意；Watson出任HGP责任人1990年，在美国正式开启，随即英、法、德、日、中五个国家也主动加入第20页人类基因组计划进展1998，塞莱拉企业成立年2月16日，完成全部测序工作，公布更为准确人类基因组图谱，最少92%序列已组装得准确无误，预计有3-4万个基因，并发觉一大批含有主要价值基因年6月26日，联合宣告人类基因组工作框架图完成第21页人类基因组计划进展年4月4日，正式公布相关资料13年，27亿美元，已经完成了99.99%30亿碱基对，5%编码蛋白质，2.5-3万基因，人与人之间99.9%序列相同，变异仅为1/1000第22页人类基因组计划进展进入后基因组时代（post-genomeera），工作重心转入基因功效研究年，人类元基因组（metagenome)计划预计能发觉100万个新基因阐述一些疾病发生机制研究新药品控制药品毒性等第23页人类基因组计划影响1、带来一系列重大技术进步：如自动化测序、原始序列数据快速处理技术、序列快速组装技术、经过ORF快速判定基因2、推进其它物种基因组工程：如已完成全基因组测序有100各种病毒，数十种微生物，以及模式生物拟南芥、粮食作物水稻第24页人类基因组计划影响3、促进各种派生学科诞生与发展：如生物信息学、蛋白质组学、基因组学、功效基因组学、比较基因组学、药品基因组学、分子病理学4、促进当代生物技术产业发展：如生物信息产业、生物芯片产业、生物技术制药业等第25页HGP对新药研究影响1、基因诊疗：基因图谱最大最直接用途就是医疗诊疗，探知病灶——基因芯片技术2、基因治疗：知道病灶之后就能够经过替换缺点基因、修正错误基因、反抗异常基因或调整基因产物表示方式来治疗遗传病第26页HGP对新药研究影响3、药品基因组学：这方面研究能够到达合理用药目标，降低治疗失败病例4、开发新蛋白质和多肽类药品：预计有5000个基因与人类疾病相关，每个含有200-300亿以上开发价值5、提供大量药品作用新靶点：这些新靶点能够用于新药筛选与研究第27页S3生物技术制药行业《生物技术制药行业研究汇报》生物技术制药行业发展特点第28页《生物技术制药行业研究汇报》年:全球生物技术药品总销售额约300亿美元，占药品总销售额8%。年:全球生物技术药品销售总额超出450亿美元。欧美销售额占全球总额93%。年:全球有4000余家生物技术企业从事基因工程药品研发，欧美企业占全球总数76%。上市企业613家，上市基因工程药品200种，研制2200种，其中有1700种进入临床研究。第29页《生物技术制药行业研究汇报》年:全球生物技术药品销售达540亿美元。年:全球销量超出10亿美元生物技术药品有12种，其中重组蛋白有9种,销售额占全球生物技术药品市场份额81.2%。年:重组促红细胞生成素(EPO)销售额为119亿美元第30页《生物技术制药行业研究汇报》十几年来，我国生物制药产业从无到有，发展很快。生物技术产值从1986年2亿元上升到年近200亿，年均增加率达38.9%。其中基因工程药品产值到达72亿。：我国有当代生物制药企业114家，其中疫苗生产企业28家，能够生产27种基因工程药品和26种病毒41种疫苗。当前主要有重组人干扰素、重组人红细胞生成素、重组人粒细胞集落刺激因子、重组人白细胞介素、重组人生长激素等——追踪仿制。第31页1、研发费用增加2、新药数量增加3、产业发展快速4、投资回报凸现5、结构发生改变国际生物技术制药行业发展特点5年翻一番美国：1996年：79-100亿美元2025年：预计投入成本2万亿美元第32页1、研发费用增加2、新药数量增加3、产业发展快速4、投资回报凸现5、结构发生改变国际生物技术制药行业发展特点至年2月，FDA已同意上市生物技术药品达76个（欧美共84个）全球研制中生物技术药品已超出2200种FoodandDrugAdiministration第33页1、研发费用增加2、新药数量增加3、产业发展快速4、投资回报凸现5、结构发生改变国际生物技术制药行业发展特点带动了生物信息、基因芯片产业；年基因芯片产业达33亿美元第34页1、研发费用增加2、新药数量增加3、产业发展快速4、投资回报凸现5、结构发生改变国际生物技术制药行业发展特点一个生物技术药品开发需要投资2.5亿美元，花费12年（6年临床期）；成功率仅为5-10%；上市2-3年收回成本年市场资本总额到达3300亿美元；在近300家上市企业中，过去赢利仅25家，但仅年就增加25家。第35页1、研发费用增加2、新药数量增加3、产业发展快速4、投资回报凸现5、结构发生改变国际生物技术制药行业发展特点产品重点从治疗普通疾病转向治疗疑难病症；从治疗儿童和成人疾病转向老年疾病；从治疗疾病转向提升人生活质量；从制造药品转向防病治病功效性食品。第36页市场上销售情况很好药品1、单克隆抗体2、疫苗3、反义药品4、基因治疗药品5、可溶性蛋白质类药品主要集中在以下五类单克隆抗体药品已经成为生物制药中最为主要一类，年销售规模最大7种抗体药品销售额到达了265.4亿美元，占整个生物制药市场份额靠近40%。第37页市场上销售情况很好药品1、单克隆抗体2、疫苗3、反义药品4、基因治疗药品5、可溶性蛋白质类药品主要集中在以下五类全球疫苗行业正在快速增加,1999年全球疫苗销售额是36亿美元,到年到达105亿美元左右,增加了快要300%。近年来非经典肺炎和禽流感在全球范围内暴发和流感、甲肝等在局部地域暴发都促进了疫苗行业飞速发展。第38页S4生物技术药品分类及特点生物技术药品生物技术药品分类生物技术药品特点第39页生物技术药品生物药品：泛指包含生物制品在内生物体初级代谢产物、次级代谢产物或生物体某一组成部分，甚至整个生物体也能用作诊疗和治疗疾病医药品。可按化学性质和化学特征分类，如氨基酸、维生素等，也可按起源分人、动物、植物起源等。生物技术药品：是采取当代生物技术（重组DNA技术为关键及其它生物新技术），借助一些微生物、动物或植物来生产出来医药品。能够是在药理上含有高度活性，也能够是在免疫或其它生理系统上含有活性。基因工程药品：主要是指重组蛋白药品第40页生物技术药品分类当代生物药品已经形成四大类型：（1）利用重组DNA技术制造重组蛋白质、重组多肽（2）基因药品（基因治疗剂、基因疫苗、反义药品等）（3）来自动物、植物和微生物天然生物药品（4）合成与部分合成生物药品第41页生物技术药品分类按照功效用途：（1）治疗药品（2）预防药品（控制感染性疾病发生与传输，疫苗）（3）诊疗药品（用于疾病临床诊疗，如单克隆抗体）第42页生物技术药品分类当代生物药品已经形成四大类型：（1）利用重组DNA技术制造重组蛋白质、重组多肽（2）基因药品（基因治疗剂、基因疫苗、反义药品等）（3）来自动物、植物和微生物天然生物药品（4）合成与部分合成生物药品基因工程药品第43页生物技术药品分类重组蛋白质药品，核酸药品重组蛋白质药品1、细胞因子类

干扰素（IFN）、白细胞介素（IL）各种集落刺激因子（CSF）促红细胞生成素（EPO）第44页生物技术药品分类重组蛋白质药品2、可溶性细胞因子受体类IL1受体、TNF受体4、导向毒素类细胞因子导向毒素（如IL2导向毒素）

单克隆抗体导向毒素（如蓖麻毒蛋白）

3、激素类胰岛素、生长激素第45页生物技术药品分类重组蛋白质药品5、重组抗体人源化抗体、多价抗体6、基因工程疫苗第46页生物技术药品分类重组蛋白质药品7、治疗心血管及血液病活性蛋白类血凝因子溶解血栓类促红细胞生成素（EPO）8、治疗和营养神经活性蛋白类神经生长因子（NCF）第47页生物技术药品分类核酸药品1、反义核酸：与mRNA一段序列互补，因而能与之配对结合，首先能阻断mRNA翻译，另首先可经RNaseH水解DNA/RNA杂交双链中RNA链，从而阻断其表示。2、抗基因核酸：能嵌入双链DNA大沟形成DNA三股螺旋，抑制DNA结合蛋白（如转录活化因子）和RNA聚合酶结合，从而抑制DNA复制，或抑制基因转录。第48页生物技术药品分类核酸药品3、基因药品：将含有治疗疾病功效基因与真核表示载体重组，导入人体细胞，表示出活性蛋白或多肽，产生治疗作用。4、DNA疫苗：将含有预防疾病功效基因与真核表示载体重组，导