生物制药技术 授课教师：授课教师： 江成英江成英 绪 论 基因工程制药基因工程制药 细胞工程制药细胞工程制药酶工程制药酶工程制药 微生物发酵制药微生物发酵制药 生物制药技术生物制药技术 第一章第一章 绪绪 论论 生物制药概述 生物制药的发展历史及发展趋势 第一节 生物制药概述 一、生物制药的概念一、生物制药的概念 生物药物指的是利用生物体、生物组织或 其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物 学、免疫学、物理化学和药学的原理与方法进 行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗 制品。 1 1、生物药物、生物药物 生物制药生物制药是指利用生物体或生物过是指利用生物体或生物过 程生产药物的技术。程生产药物的技术。 生物制药技术是讲述生物药物，尤生物制药技术是讲述生物药物，尤 其是生物工程相关药物的研制原理、生其是生物工程相关药物的研制原理、生 产工艺及分离纯化技术的应用学科。产工艺及分离纯化技术的应用学科。 2 2、生物制药、生物制药 二、生物制药的研究内容二、生物制药的研究内容 发酵工程制药发酵工程制药 基因工程制药基因工程制药 细胞工程制药细胞工程制药 酶工程制药酶工程制药 发酵工程制药是指利用微生物代谢发酵工程制药是指利用微生物代谢 过程生产药物的技术。过程生产药物的技术。 1 1、发酵工程制药（微生物工程、发酵工程制药（微生物工程 ） （fermentation engineering)fermentation engineering) 发酵工程制药主要研究微生物菌发酵工程制药主要研究微生物菌 种筛选和改良、发酵工艺的研究、产种筛选和改良、发酵工艺的研究、产 物后处理及分离纯化等问题。物后处理及分离纯化等问题。 此类药物有抗生素、维生素、氨基此类药物有抗生素、维生素、氨基 酸、核酸有关物质、有机酸、辅酶、酶酸、核酸有关物质、有机酸、辅酶、酶 抑制剂、激素、免疫调节物质以及其他抑制剂、激素、免疫调节物质以及其他 生理活性物质。生理活性物质。 2 2 、基因工程制药、基因工程制药 (genetic engineering)(genetic engineering) 基因工程制药指利用重组DNA技 术生产蛋白质或多肽类药物。 这些药物常是一些人体内的活性这些药物常是一些人体内的活性 因子，如干扰素，胰岛素，白细胞介因子，如干扰素，胰岛素，白细胞介 素素-2-2， EPOEPO（促红细胞生成素）等。（促红细胞生成素）等。 基因工程制药基因工程制药主要研究相应基因的鉴主要研究相应基因的鉴 定、克隆、基因载体的构建与导入、目的定、克隆、基因载体的构建与导入、目的 产物的表达及分离纯化等问题。产物的表达及分离纯化等问题。 将外来的基因导入细胞，用正常的基将外来的基因导入细胞，用正常的基 因置换病源基因或补充缺失的基因，从而因置换病源基因或补充缺失的基因，从而 达到治疗的效果。达到治疗的效果。 基因治疗基因治疗 3 3 、细胞工程制药、细胞工程制药 （cell engineeringcell engineering） 细胞工程制药是利用动、植物细胞细胞工程制药是利用动、植物细胞 培养生产药物的技术。培养生产药物的技术。 利用动物细胞培养可生产人类生理活 性因子、疫苗、单克隆抗体等产品；利用 植物细胞培养可大量生产植物有效成分。 细胞工程制药主要研究动、植物细胞 高产株系的筛选，培养条件的优化以及产 物的分离纯化等问题。 4 4 、酶工程制药、酶工程制药 （enzyme engineeringenzyme engineering） 酶工程制药是将酶或活细胞固定化后酶工程制药是将酶或活细胞固定化后 用于药品生产的技术。用于药品生产的技术。 酶工程制药主要研究酶的来源， 酶（或细胞）固定化，酶反应器及相 应操作条件等。 （一）、（一）、生物药物的特点生物药物的特点 1 1、生物药物在医疗上具有药理活、生物药物在医疗上具有药理活 性高、针对性强、毒性低、副作用小、性高、针对性强、毒性低、副作用小、 疗效可行及营养价值高等特点。疗效可行及营养价值高等特点。 三、生物药物的特点及质量保证三、生物药物的特点及质量保证 2 2 、生物药物多数是生物活性分子，、生物药物多数是生物活性分子， 分子大，组成、结构复杂，而且具有严格分子大，组成、结构复杂，而且具有严格 的空间构象，以维持其特定生理功能。因的空间构象，以维持其特定生理功能。因 此，生物药物具有化学性质与生物学性质此，生物药物具有化学性质与生物学性质 都很不稳定，对环境因素敏感的特点。都很不稳定，对环境因素敏感的特点。 （二）、生物新药的质量保证（二）、生物新药的质量保证 1 1、鉴定方法、鉴定方法 重组蛋白药物产品常用的鉴定方法如下：重组蛋白药物产品常用的鉴定方法如下： 电泳方法：电泳方法：SDS-PAGESDS-PAGE；等电聚焦；免疫电泳；等电聚焦；免疫电泳 免疫学分析方法：放射性免疫法（免疫学分析方法：放射性免疫法（RIARIA）；放射性免疫扩散法（）；放射性免疫扩散法（RIDRID）；）； 酶联免疫吸附法（酶联免疫吸附法（ELISAELISA）；免疫印渍）；免疫印渍(Immunoblotting)(Immunoblotting) 受体结合试验（受体结合试验（Receptor bindingReceptor binding） 各种高效液相色谱分析法（各种高效液相色谱分析法（HPLCHPLC） 肽图分析法肽图分析法 Edman N- Edman N-末端序列分析法末端序列分析法 圆二色谱法（圆二色谱法（CDCD） 核磁共振法（核磁共振法（NMRNMR） 2 2、安全性评价、安全性评价 生物药物除了要保证符合无病毒、无生物药物除了要保证符合无病毒、无 菌、无热原、无致敏原等一般安全性要求菌、无热原、无致敏原等一般安全性要求 外，还需要进行某些药代动力学和毒理学外，还需要进行某些药代动力学和毒理学 研究。有的产品还要求对之进行致突变、研究。有的产品还要求对之进行致突变、 致癌和致畸等遗传毒理性质的考察。致癌和致畸等遗传毒理性质的考察。 四、生物药物的分类四、生物药物的分类 生生 物物 药药 物物 生化药物 生物制品生物制品 氨基酸类药物氨基酸类药物 多肽及蛋白类药物多肽及蛋白类药物 酶与辅酶类药物酶与辅酶类药物 核酸及其降解物和衍生物核酸及其降解物和衍生物 多糖类药物多糖类药物 脂类药物脂类药物 细胞生长因子与组织制剂细胞生长因子与组织制剂 预防用制品预防用制品 治疗用制品治疗用制品 诊断用制品诊断用制品 1、氨基酸类药物(amino acid,AA) 全世界氨基酸总产量每年达百万吨，应用全世界氨基酸总产量每年达百万吨，应用 于医药、食品、饲料工业，还供合成有效无残于医药、食品、饲料工业，还供合成有效无残 毒农药及甜味剂。主要生产品种有毒农药及甜味剂。主要生产品种有 Glu,Met,Lys,Asp,Arg,Cys,Phe,Thr,TrpGlu,Met,Lys,Asp,Arg,Cys,Phe,Thr,Trp。 GluGlu 产量最大，占氨基酸总产量的百分之八十，其产量最大，占氨基酸总产量的百分之八十，其 次为次为LysLys和和Met.Met. （一）、（一）、 生化药物生化药物 单一氨基酸制剂单一氨基酸制剂 CysCys: : 用于抗过敏，肝炎及白细胞减少症；用于抗过敏，肝炎及白细胞减少症； Met Met： 用于防治肝炎，肝坏死，脂肪肝；用于防治肝炎，肝坏死，脂肪肝； ArgArg（OrnOrn） ：用于肝昏迷。用于肝昏迷。 Glu： 用于肝昏迷、神经衰弱和癫痫 复方氨基酸制剂复方氨基酸制剂 （1 1）、水解蛋白注射液：）、水解蛋白注射液： 由天然蛋白经酸解或酶解制成的复方由天然蛋白经酸解或酶解制成的复方 制剂，含小肽物质，有不良反应。制剂，含小肽物质，有不良反应。 （2 2）、复方氨基酸注射液：）、复方氨基酸注射液： 由多种结晶由多种结晶AAAA根据需要按比例配制而根据需要按比例配制而 成，有时还添加高能化合物、维生素、糖成，有时还添加高能化合物、维生素、糖 类和电解质。类和电解质。 氨基酸 氨基酸 右旋糖酐右旋糖酐 乙烯吡咯酮乙烯吡咯酮 或或 复方氨基复方氨基 酸输注液酸输注液 血浆代用品 （3 3）、要素膳：）、要素膳： 由多种由多种AAAA、糖类、脂类、维生素、微量糖类、脂类、维生素、微量 元素等各种成分组成的经口或鼻饲为病人提元素等各种成分组成的经口或鼻饲为病人提 供营养的代餐制剂。供营养的代餐制剂。 具有特殊医疗价值的具有特殊医疗价值的AAAA衍生物衍生物 N-N-乙酰半胱氨酸，用于咳痰困难；乙酰半胱氨酸，用于咳痰困难； L-L-二羟苯丙氨酸是治疗帕金森病的最有效药物；二羟苯丙氨酸是治疗帕金森病的最有效药物； S-S-甲基半胱氨酸能降血脂；甲基半胱氨酸能降血脂； S-S-氨基甲酰半胱氨酸有抗癌作用。氨基甲酰半胱氨酸有抗癌作用。 2 2、多肽及蛋白类药物、多肽及蛋白类药物 活性多肽是由多种活性多肽是由多种AAAA按一定顺序连接按一定顺序连接 起来的多肽链化合物，分子量一般较小，起来的多肽链化合物，分子量一般较小， 多数无特定空间构象，在发挥某种生物功多数无特定空间构象，在发挥某种生物功 能时出现某种构象。多肽在生物体内浓度能时出现某种构象。多肽在生物体内浓度 很低，但活性很强，在调节生理功能时起很低，但活性很强，在调节生理功能时起 着非常重要的作用。着非常重要的作用。 已用于临床的多肽药物达已用于临床的多肽药物达2020种以上。种以上。 如谷胱甘肽（如谷胱甘肽（3 3肽）、催产素（肽）、催产素（9 9肽）、加肽）、加 压素（压素（9 9肽）、神经降压肽（肽）、神经降压肽（1313肽）、血肽）、血 管活性肽（管活性肽（2828肽）等。肽）等。 O O H2N-CH-CH2CH2C-N-CHC-N-CH2COOH COOH H CH2 H SH 谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSHGSH）化学表达式）化学表达式: : 具有整合解毒具有整合解毒 和抗氧化两大作用和抗氧化两大作用 养颜美容护肤 养颜美容护肤 谷胱甘肽的治疗和预防作用：谷胱甘肽的治疗和预防作用： 解毒解毒 辐射病及辐射防护辐射病及辐射防护 保护肝脏保护肝脏 抗过敏抗过敏 改善某些疾病的病程和症状改善某些疾病的病程和症状 抗衰老作用 抗衰老作用 增加视力及眼科疾病增加视力及眼科疾病 催产素（牛）：催产素（牛）： C Cys-Tyr-Leu-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Glyys-Tyr-Leu-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly S-S S-S Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly S-S 加压素（牛）：加压素（牛）： 蛋白质类药物有单纯蛋白质与结合蛋白质蛋白质类药物有单纯蛋白质与结合蛋白质 单纯蛋白：人白蛋白、丙种球蛋白、胰岛 素、生长素、催乳素等 结合蛋白： 干扰素、促甲状腺激素等。 3 3、酶与辅酶类药物、酶与辅酶类药物 （1 1）助消化酶类：）助消化酶类： 胃蛋白酶、凝乳酶、纤维素酶等胃蛋白酶、凝乳酶、纤维素酶等 （2 2）消炎酶类：）消炎酶类： 溶菌酶、各种蛋白酶类溶菌酶、各种蛋白酶类 （3 3）心血管疾病治疗酶：弹性蛋白酶降低血脂，用）心血管疾病治疗酶：弹性蛋白酶降低血脂，用 于防治动脉粥样硬化；激肽释放酶有扩张血管、降于防治动脉粥样硬化；激肽释放酶有扩张血管、降 低血压的作用；低血压的作用； （4 4）抗肿瘤酶类：）抗肿瘤酶类：L-L-门冬酰胺酶用于治疗门冬酰胺酶用于治疗 淋巴肉瘤和白血病；谷氨酰胺酶、蛋氨酸酶、淋巴肉瘤和白血病；谷氨酰胺酶、蛋氨酸酶、 组氨酸酶、酪氨酸氧化酶也有不同程度的抗癌组氨酸酶、酪氨酸氧化酶也有不