重要生物药物制造工艺重要生物药物制造工艺第 三 篇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生物药物的类别（一）天然生物药物1.微生物药物 microbil medicine2.生化药物（含海洋药物） Biochemical medicine（Marine medicine）（二）生物技术药物（新生物制品）1.DNA重组药物（DNA recombinant medicine）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www.cpu.edu.cn聚乙二醇化技术原理屏蔽效应BBE EC CDDAA减少酶的降解降低清除率提高溶解度降低免疫反应性降低免疫原性www.cpu.edu.cn经典案例PEGASYSIFNINTERONPEGASYS分布容积积，L319880*614清除率，mL/h11,80016,1701,54080吸收半衰期， h2.34.650峰/ 谷比值值无限1001.5-2.0清除半衰期，h25 4077生化药物制造工艺生化药物制造工艺第 十 三 章生化药物的定义、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(Biochemical medicine)。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 类生化药物特性1药理学特性：1 药理活性高，针对性强毒副作用少，营养价值高2生理副作用常有发生 免疫原反应 过敏反应3生化药物特性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易染菌、腐败33.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，可以创制疗效更高，作用更专一，更易 为机体接受，副作用与不良反应更小的新药。GLP-1具有明确的 降血糖活性，但由 于半衰期过短，原 形难以直接用于临床先导物分子改构及受体天然激动剂的 筛选，代表性药物是Exendin-4化学修饰，代表药物是Novo Nordisk公司 的Liraglutide融合蛋白，代表药物是HGS 公司的Albugon（融合白蛋白）生化药物特性GLP-1的结构人体内源性的GLP-1有两种形式：GLP-1（7-36）-NH2和 GLP-1（7-37），前者较后者在C末端缺少一个Gly，但末端 是酰胺化的。其N末端的His-Ala结构是人体内DPP-4酶的识 别序列，可迅速被切去，酶切后的产物失去降糖活性且是原 形多肽的竞争性抑制剂。GLP-1的天然受体激动剂上图显示的是Exendin-4的分子结构，该分子是源于美 洲巨蜥唾液的一种天然多肽，它与GLP-1有53%的序列同源 性，是GLP-1受体的天然激动剂。由于N端结构为His-Gly， 该分子可有效抵抗DPP-4的酶解，其体内半衰期为3.3-4小时 ，每天注射两针。GLP-1的结构改造上图显示的是Novo Nordisk公司基于GLP-1研发的 Liraglutide，该分子第34位Lys突变为Arg，第26位Lys软脂 酸修饰后可与体内的白蛋白结合。与白蛋白偶合后的分子一 方面可以有效的抵抗酶解，另一方面可显著延长体内半衰期 (12.6小时)，该药物在临床上可实现每天注射一针。GLP-1的结构改造上图显示的是采用PEG修饰GLP-1的结构，通过对GLP- 1第34位Lys进行选择性修饰可显著提高GLP-1对DPP-4的抵 抗能力（酶解半衰期自9.6min延长至88.1min），而其生物 学活力保持良好（PEG-GLP-1生物学活力是GLP-1原形多肽 的93%）。80-90年代70-80年代50-70年代有机溶剂分级分离、等电沉淀 -粗提物100余种离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术 -提高了产品的纯度和收率350余种多种层析技术、超速离心等 -高纯度的生化药物500多种生化药物的资源植 物动 物 动物脏器血液、分泌物及其它代谢物微 生 物海 洋 生 物主要从以下脏器中制取生化药物主要从以下脏器中制取生化药物毒蜥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麻省Transmolecular公司的 科学家将放射性I131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3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）Didemnin B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Didemin B已能够人工全合 成,该药完成了临床期实验,最有希望 开发成治疗癌症的新药。此外第二代 didemnins-脱氢didemnins B(aplidine)现 也已进入临床实验。 海鞘来源的抗癌肽 Didemnin B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 期和期临床试验,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一节 氨基酸类药物氨基酸类的分类1蛋白质氨基酸：编码氨基酸非蛋白氨基酸：D型氨基酸、- 氨基酸、-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 3氨基酸的生产方法蛋白水解法：胱氨酸、半胱氨酸 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、亮氨酸等化学合成法：甘氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸等酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等水 解氨基酸分离 精制氨基酸蛋白质酸水解法碱水解法酶水解法溶解度法特殊试剂吸 附法吸附法离子交换法结晶重结晶蛋白质水解法微生物，植物细 胞，动物细胞化学合成，生物 合成，天然存在底 物(AAAA前体前体)生物反应器含L-AA反应液L-AAL-AA酶转化法生产L-AA流程结结 构分子量等电电点性 质质溶解性L-AspL-AlaL-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+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精品以延胡索酸为原料，通过酶转化法生产L-Asp和LAla 泵储罐 反应产物离心机母 液 回 收固定化酶 柱子晶体 L-AspL-Asp延胡索 酸氨盐工 艺 路 线氨基酸输液的组方原理与配方模式不同类型的不同类型的AAAA输液，根据在临床上的用途不同，可以分为以下几类输液，根据在临床上的用途不同，可以分为以下几类：