重要生物制药制造工艺

重要生物制药制造工艺第三篇重要生物制药制造工艺生物工程教研室刘静霆

第2页,共47页，2024年2月25日，星期天本门课程由以下三大部分内容组成基础篇：生物制药工艺基础1技术篇：生物分离工程技术2品种篇：重要生物药物制造工艺3第3页,共47页，2024年2月25日，星期天生物药物的类别（一）天然生物药物

1.微生物药物microbilmedicine2.生化药物（含海洋药物）Biochemicalmedicine（Marinemedicine）（二）生物技术药物（新生物制品）

1.DNA重组药物（DNArecombinantmedicine）——基因工程与蛋白质工程药物

2.基因药物（三）合成或半合成生物药物第4页,共47页，2024年2月25日，星期天（一）天然生物药物

1．微生物药物microbialmedicine（1）抗生素（2）酶抑制剂（3）免疫抑制剂(书P11页)生物药物的类别第5页,共47页，2024年2月25日，星期天2．生化药物（含海洋药物）（1）氨基酸类药物（2）多肽类药物（3）蛋白质类药物（4）酶类药物（5）辅酶类药物（6）核苷酸与核酸类药物（7）多糖类药物（8）脂类药物第6页,共47页，2024年2月25日，星期天

（二）生物技术药物（新生物制品）

1.DNA重组药物（DNArecombinantmedicine）－基因工程与蛋白质工程药物（1）细胞因子干扰素(IFN)类药物（2）细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子（3）造血功能药物（4）生长因子类药物（5）重组蛋白和多肽类激素（6）心血管病治疗剂与酶制剂（7）重组疫苗与治疗性抗体基因工程(geneticengineering)

是将不同来源的基因(DNA分子)，按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。蛋白质工程(proteinengineering)是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。第7页,共47页，2024年2月25日，星期天2.基因药物（genemedicine）(1)基因治疗(2)反义核酸药物第8页,共47页，2024年2月25日，星期天（三）合成或半合成生物药物屏蔽效应ABC延长半衰期降低免疫原性提高溶解度PEG化技术原理第9页,共47页，2024年2月25日，星期天

第三章生化药物制造工艺第10页,共47页，2024年2月25日，星期天生化药物的定义、分类、特点定义：具体运用生物化学研究方法，从生物体中经提取、分离、纯化等手段获得的天然存在的生化活性物质或将上述这些物质加以结构改造或人工合成创造出的自然界没有的新的活性物质，通称生化药物(Biochemicalmedicine)。第11页,共47页，2024年2月25日，星期天酶类药物辅酶类药物核苷酸与核酸类药物多肽类药物氨基酸类药物蛋白质类药物多糖类药物脂类药物分类第12页,共47页，2024年2月25日，星期天特点1．药理学特性：1药理活性高、针对性强毒性低、副作用小2疗效可靠、营养价值高3第13页,共47页，2024年2月25日，星期天特点2．化学特性：1含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高；结构复杂，生物活性受空间结构严格限制，稳定性差；2易污染、腐败3第14页,共47页，2024年2月25日，星期天特点3．天然生化药物是新型生物药物的先导物

通过合理药物设计，可以得到疗效更高，作用更专一，更易为机体所接受，副作用与不良反应更小的新药第15页,共47页，2024年2月25日，星期天GLP-1的结构改造第16页,共47页，2024年2月25日，星期天毒蜥Exendin-4是自毒蜥唾液中提取的一种多肽，研究发现该多肽与人体内的GLP-1在序列上有53％的同源性，同GLP-1一样具有促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌及保护胰岛β细胞等作用。2005年经FDA批准用于二型糖尿病的治疗。Exenatide是Exendin-4的人工合成品。Exenatide第17页,共47页，2024年2月25日，星期天80年代至今70-80年代50-70年代有机溶剂分级分离、等电沉淀----粗提物离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术---提高了产品的纯度和收率多种层析技术、超速离心等----高纯度的生化药物第18页,共47页，2024年2月25日，星期天生物药物的资源植物动物动物脏器血液、分泌物及其它代谢物微生物海洋生物第19页,共47页，2024年2月25日，星期天主要从以下脏器中制取生化药物第20页,共47页，2024年2月25日，星期天麻省Transmolecular公司的科学家将放射性I－131附着于自蝎子毒液中提取的一种多肽制成药物，研究发现该药物具有靶向性，对晚期神经胶质瘤有较好疗效，患者只需要从外部注射这种化合物，而无需再进行化疗或放射治疗。该药物目前仍处于临床研究阶段。蝎毒肽第21页,共47页，2024年2月25日，星期天微生物1利用微生物作为工具微生物的代谢物

2微生物菌体第22页,共47页，2024年2月25日，星期天海洋生物1海藻类：已知的海藻有1万多种海洋动物类：腔肠动物类、节肢动物类、软体动物类、鱼类、爬行动物类、海洋哺乳动物类2海洋微生物：3第23页,共47页，2024年2月25日，星期天僧袍芋螺齐考诺肽（ziconotide）最初由僧袍芋螺中提取，现已人工合成，是一种神经细胞钙通道阻断剂。作为一种非阿片类镇痛药物，用于治疗严重的慢性神经性疼痛，其鞘内注射剂经FDA批准于2005年上市。

齐考诺肽（ziconotide）第24页,共47页，2024年2月25日，星期天DidemninB是一种由7个氨基酸和2个羧酸组成的带有分枝的环缩肽,既能抑制蛋白质的合成,也能抑制DNA、RNA的合成,对黑色素瘤B16细胞周期作用的研究表明,它可杀伤各期细胞,尤以G1至S期细胞敏感，它可快速完全介导HL-60细胞凋亡。目前DideminB已能够人工全合成,该药完成了临床Ⅱ期实验,最有希望开发成治疗癌症的新药。此外第二代didemnins-脱氢didemninsB(aplidine)现也已进入临床实验。

海鞘来源的抗癌肽DidemninB第25页,共47页，2024年2月25日，星期天海兔体内存在着多种结构独特、生理功能各异的次生代谢产物,如萜类、毒素、甾体、大环内酯及肽类等,其中肽类化合物尤为引人注目。其中Dolastatin15和Dolastatin10已经完成全合成,并正在美国进行Ⅰ期和Ⅱ期临床试验,主要用于小细胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤和前列腺癌等实体瘤的治疗。

海兔来源的抗癌作用肽第26页,共47页，2024年2月25日，星期天§1氨基酸类药物§2多肽与蛋白质类药物§3核酸类药物§4酶类药物§5糖类药物§6脂类药物第27页,共47页，2024年2月25日，星期天§1氨基酸类药物一、氨基酸类的分类二、氨基酸类的应用三、氨基酸类药物的生产方法四、氨基酸输液第28页,共47页，2024年2月25日，星期天一、氨基酸类的分类1蛋白质氨基酸：编码氨基酸非蛋白氨基酸：D型氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等2衍生氨基酸：谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、磷葡精氨酸等

第29页,共47页，2024年2月25日，星期天§1氨基酸类药物二、氨基酸类的应用1、氨基酸的营养价值及与疾病治疗关系2、治疗消化道疾病3、治疗肝病4、治疗脑及神经系统疾病5、治疗肿瘤6、其他应用第30页,共47页，2024年2月25日，星期天第31页,共47页，2024年2月25日，星期天三、氨基酸的生产方法蛋白水解法：胱氨酸、半胱氨酸

化学合成法：甘氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸等发酵法：苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸、赖氨酸、亮氨酸等酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等第32页,共47页，2024年2月25日，星期天水解法制备L-胱氨酸（L-Cystine，L-Cys）（1）L-胱氨酸的结构与性质§1氨基酸类药物第33页,共47页，2024年2月25日，星期天（2）工艺路线

§1氨基酸类药物第34页,共47页，2024年2月25日，星期天（3）检验：六角形或六角柱形白色结晶（4）作用与用途：用于治疗辐射损伤、重金属中毒、慢性肝炎、牛皮癣（5）注意事项

①控制水解程度是提高收率的关键之一。

②被活性碳吸附的胱氨酸要进行回收；中和过程中的体积要掌握适当。§1氨基酸类药物第35页,共47页，2024年2月25日，星期天3、发酵法（1）发酵的原理第36页,共47页，2024年2月25日，星期天第37页,共47页，2024年2月25日，星期天§1氨基酸类药物（2）发酵法的基本过程：培养基配制与灭菌处理菌种诱变与选育菌种培养、灭菌及接种发酵产品提取分离纯化第38页,共47页，2024年2月25日，星期天（3）发酵法制备L-赖氨酸（L-Lysine，L-Lys）①

L-赖氨酸的结构和性质§1氨基酸类药物第39页,共47页，2024年2月25日，星期天②工艺路线第40页,共47页，2024年2月25日，星期天§1氨基酸类药物③检验：白色或类白色结晶粉末④作用与用途：为必需氨基酸⑤工艺讨论影响产酸率的因素新732树脂的处理树脂的再生采用电渗析法纯化浓缩lys，可明显提高回收率第41页,共47页，2024年2月25日，星期天微生物，植物细胞，动物细胞化学合成，生物合成，天然存在底物(AA前体)生物反应器含L-AA反应液L-AA酶转化法生产L-AA流程第42页,共47页，2024年2月25日，星期天结构分子量等电点性质溶解性L-AspL-Ala

L-Asp和L-Ala的结构与性质133.1089.092.776.0酸性氨基酸中性氨基酸溶于水和盐酸，不溶于乙醇和乙醚在水中有一定溶解性，不溶于丙酮及乙醚第43页,共47页，2024年2月25日，星期天+CO2天冬氨酸酶L-Asp脱羧酶酶转化反应工艺路线固定化L-Asp脱羧酶转化液B延胡索酸+NH3固定化天冬氨酸酶转化液AL-Asp粗品L-Asp精品L-Ala粗品L-Ala精品第44页,共47页，2024年2月25日，星期天泵储罐反应产物离心机母