生物制藥工藝技術(shù)的發(fā)展第1頁/共65頁第三章生物制藥工藝技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)生物制藥工藝的發(fā)展第二節(jié)生物制藥制劑工藝的發(fā)展一、生物藥物類型與品種的發(fā)展二、生化分離制備技術(shù)的發(fā)展三、生物工程技術(shù)在生物制藥工業(yè)中的應(yīng)用返回目錄第2頁/共65頁第三章生物制藥工藝技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)生物制藥工藝的發(fā)展第二節(jié)生物制藥制劑工藝的發(fā)展一、緩釋微型生物泵二、脂質(zhì)體三、靶向性制劑四、新劑型第3頁/共65頁一、生物制藥類型與品種的發(fā)展生化藥物基因工程藥物細(xì)胞工程藥物

已獲得的生化藥物有約400種，收載入各國藥典的約有200種。生物技術(shù)醫(yī)藥產(chǎn)品（主要是基因工程藥品）日益增多返回目錄跳到下節(jié)第4頁/共65頁一、生物制藥類型與品種的發(fā)展生化藥物基因工程藥物細(xì)胞工程藥物治療酶與診斷用酶核苷和核苷酸類藥物多糖類蛋白質(zhì)與多肽類藥物脂類藥物

已獲得的生化藥物有約400種，收載入各國藥典的約有200種。生物技術(shù)醫(yī)藥產(chǎn)品（主要是基因工程藥品）日益增多第5頁/共65頁一、生物制藥類型與品種的發(fā)展生化藥物基因工程藥物細(xì)胞工程藥物

已獲得的生化藥物有約400種，收載入各國藥典的約有200種。生物技術(shù)醫(yī)藥產(chǎn)品（主要是基因工程藥品）日益增多基因工程疫苗活性蛋白與多肽類藥物第6頁/共65頁生化藥物－－治療酶與診斷用酶（1）超氧化物歧化酶（SOD）

SOD是一種抗氧化酶，主要臨床用途是抗炎、抗輻射、抗衰老，治療自身免疫性疾病和缺血再灌流綜合癥。第7頁/共65頁SOD第8頁/共65頁生化藥物－－治療酶與診斷用酶（2）凝血酶由人、牛、豬血或兔腦提取分離，也可由酵母、細(xì)菌產(chǎn)生，能促進(jìn)血液凝固，主要用于治療手術(shù)后出血及多種出血癥第9頁/共65頁生化藥物－－治療酶與診斷用酶（3）L-天冬酰胺酶由E.coli.產(chǎn)生，是治療白血病的首選藥物，可以用分子工程法進(jìn)行修飾，以延長在體內(nèi)的半衰期，降低抗原性第10頁/共65頁生化藥物－－治療酶與診斷用酶（4）尿激酶由人尿提取或細(xì)胞培養(yǎng)獲得，主要治療各種血栓病，如中風(fēng)。另外還有各種診斷用酶、檢測用酶，都得到很大的發(fā)展第11頁/共65頁生化藥物－－核苷和核苷酸類藥物（1）疊氮脫氧胸苷（AZT）臨床上用于治療愛滋病和愛滋病相關(guān)綜合癥（2）丙氧鳥苷

抗病毒藥物第12頁/共65頁生化藥物－－多糖類（1）肝素鈣與小分子量肝素肝素可以從豬粘膜提取，肝素鈣與小分子量肝素是肝素的系列藥物，主要作為抗凝血藥第13頁/共65頁生化藥物－－多糖類（2）透明質(zhì)酸由雞冠、眼球、臍帶、豬皮提取純化獲得，廣泛用作化妝品基質(zhì)的主要成分，還用于各種復(fù)雜的眼科手術(shù)。第14頁/共65頁透明質(zhì)酸

合成過程第15頁/共65頁生化藥物－－蛋白質(zhì)與多肽類藥物（1）水蛭素來源于水蛭唾液，具有很強抗凝活性,在血栓治療、冠心病防治及眼科方面很有應(yīng)用價值第16頁/共65頁生化藥物－－蛋白質(zhì)與多肽類藥物（2）轉(zhuǎn)移因子定義：是那些能與抗原結(jié)合、而本身卻無抗原性的低分子物質(zhì)，它能把抗原性及其敏銳的特異性轉(zhuǎn)移給一個免疫反應(yīng)陰性的受者，同時受者便產(chǎn)生一種遲發(fā)型超敏感反應(yīng)能力。作用：能增強免疫功能，對免疫缺損病、自身免疫性疾病及病毒感染都有較好療效。包括多種轉(zhuǎn)移因子，如人脾轉(zhuǎn)移因子，牛脾轉(zhuǎn)移因子，胎盤轉(zhuǎn)移因子等第17頁/共65頁生化藥物－－蛋白質(zhì)與多肽類藥物（3）胸腺制劑含有多種多肽成分，即多種胸腺激素，具有抗癌、抗輻射、抗衰老的功能。臨床上用于治療慢性肝炎、肝硬化和調(diào)節(jié)中老年人的免疫功能第18頁/共65頁生化藥物－－蛋白質(zhì)與多肽類藥物（4）細(xì)胞因子系一類在體內(nèi)和體外對效應(yīng)細(xì)胞的生長、增殖和分化起調(diào)控作用的物質(zhì)。既有生長因子，也有負(fù)性細(xì)胞生長因子。第19頁/共65頁生化藥物－－脂類藥物（1）胡蘿卜素

維生素A的前體，對癌細(xì)胞具有明顯抑制作用。（2）多烯脂肪酸從魚油或海膽制取，有調(diào)整血脂、抗血栓、防治冠心病的作用。第20頁/共65頁基因工程藥物1.

乙肝基因工程疫苗美國1986年正式投放市場。系由乙型肝炎病毒外殼成分及其表面抗原組成，其本質(zhì)為蛋白質(zhì)，分子量在22,000-67,000，主要成分為226個氨基酸殘基組成的乙肝表面抗原。第21頁/共65頁美國疫苗

接種機制

流程圖第22頁/共65頁蛋白質(zhì)和多肽藥物（1）人胰島素(h-Insuin)是世界上第一個商業(yè)規(guī)模應(yīng)用的基因工程藥物，于1982年就投放市場，用于治療糖尿病。（2）人生長激素(h-GH)用于兒童生長激素缺乏癥的治療。第23頁/共65頁胰島素人體合成胰島素第24頁/共65頁蛋白質(zhì)和多肽藥物（3）干擾素(IFN)

系由干擾素誘生劑誘導(dǎo)有關(guān)生物細(xì)胞所產(chǎn)生的一類高活性、多功能的誘生蛋白質(zhì)，分為α、β、γ三型，每型又分為若干亞型。主要作用是抗病毒繁殖、抑制細(xì)胞生長，且具有免疫抑制和免疫增進(jìn)作用。目前已應(yīng)用的主要有：α-2a干擾素；α-2b干擾素β-1b干擾素γ-干擾素；γ-1b干擾素第25頁/共65頁蛋白質(zhì)和多肽藥物（4）白介素(IL)

是一類淋巴因子，已發(fā)現(xiàn)的有十多種，其中對IL-2研究得最多。

IL-2是免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)循環(huán)中的一種關(guān)鍵淋巴因子，對皮膚癌、肺癌和腎細(xì)胞癌有顯著療效，與干擾素合用效果更好。第26頁/共65頁蛋白質(zhì)和多肽藥物（5）人組織纖溶酶原激活劑（htPA）是一種絲氨酸蛋白酶，主要用于治療血栓性疾病。第27頁/共65頁蛋白質(zhì)和多肽藥物（6）人促紅細(xì)胞生成素(hEPO)

是由166個氨基酸殘基組成的糖蛋白激素，能特異性地刺激紅細(xì)胞生成，是促使造血干細(xì)胞形成紅細(xì)胞的必需因子，用于治療腎衰竭引起的嚴(yán)重貧血。第28頁/共65頁蛋白質(zhì)和多肽藥物（7）細(xì)胞集落刺激因子(CSFs)

是一組糖蛋白，有刺激紅細(xì)胞系以外的細(xì)胞增殖和分化的作用。（8）表皮生長因子(EGF)

治療創(chuàng)傷、燒傷、潰瘍等。（9）腫瘤壞死因子(TNF)

抗腫瘤、抗病毒、抗菌。第29頁/共65頁細(xì)胞工程產(chǎn)品1.動物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)品有IFN,EPO,IL-2和尿激酶等。第30頁/共65頁細(xì)胞工程產(chǎn)品2.植物細(xì)胞培養(yǎng)有人參細(xì)胞組織培養(yǎng)、洋地黃組織培養(yǎng)、紫杉醇組織培養(yǎng)。第31頁/共65頁細(xì)胞工程產(chǎn)品3.單克隆抗體技術(shù)產(chǎn)生了多種單抗制劑，用于預(yù)防和治療。第32頁/共65頁二、生化分離制備技術(shù)的發(fā)展生物反應(yīng)器生物藥物下游加工技術(shù)跳回上節(jié)返回目錄跳到下節(jié)第33頁/共65頁生化分離制備技術(shù)的發(fā)展（一）生物反應(yīng)器1.微生物發(fā)酵罐機械攪拌、氣升式、噴射自吸式、離心式、螺旋管式發(fā)酵罐以及連續(xù)培養(yǎng)光合細(xì)胞的反應(yīng)器。2.固定化酶（細(xì)胞）催化反應(yīng)器發(fā)展了固定床和沸騰床反應(yīng)器。3.動植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)罐。返回第34頁/共65頁生化分離制備技術(shù)的發(fā)展（二）生物藥物下游加工技術(shù)

上游工藝，指生物材料資源生產(chǎn)的研究，包括基因克隆、細(xì)胞融合、微生物培養(yǎng)等。

下游工藝，指產(chǎn)品的后處理，包括產(chǎn)品提取、分離純化、母液處理、溶劑回收。下游工藝發(fā)展重點在蛋白質(zhì)分離技術(shù)上，已廣泛應(yīng)用超濾、高效液相色譜、親和層析、膜分離技術(shù)、色素層析、雙水相萃取等現(xiàn)代生化分離技術(shù)。返回第35頁/共65頁三、生物工程技術(shù)在生物制藥工業(yè)中的應(yīng)用酶工程細(xì)胞工程技術(shù)單克隆抗體技術(shù)基因工程技術(shù)生物合成技術(shù)返回目錄第36頁/共65頁酶工程酶工程主要研究酶在工業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等各個領(lǐng)域中的應(yīng)用。1.新藥用酶的開發(fā)與應(yīng)用；2.應(yīng)用酶和細(xì)胞固定化技術(shù)生產(chǎn)藥物；3.藥用固定化酶在臨床上的應(yīng)用；4.藥用酶分子改造與修飾的研究應(yīng)用；5.酶傳感器在藥物生產(chǎn)和臨床上的應(yīng)用。返回第37頁/共65頁細(xì)胞工程技術(shù)1．動物細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)生物藥物（1）人體細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)藥物的成果

人白細(xì)胞培養(yǎng)物生產(chǎn)人α-干擾素、人血白介素。

人胚腎細(xì)胞生產(chǎn)尿激酶、促紅細(xì)胞生成素(EPO)

人胎盤細(xì)胞生產(chǎn)細(xì)胞刺激集落因子(CSF)（2）動物細(xì)胞基因表達(dá)技術(shù)生產(chǎn)藥物的成果將目的基因通過載體轉(zhuǎn)移，導(dǎo)入培養(yǎng)細(xì)胞，構(gòu)建工程細(xì)胞，表達(dá)并生產(chǎn)出目的產(chǎn)品。返回第38頁/共65頁細(xì)胞工程技術(shù)2．植物細(xì)胞大量培養(yǎng)的應(yīng)用現(xiàn)有藥品的1/4來自植物，已研究過200多種植物的組織培養(yǎng)可以生產(chǎn)300多種有用成分，其中不少是臨床上廣泛應(yīng)用的重要藥物。第39頁/共65頁單克隆抗體技術(shù)原理：

將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞在PEG作用下，融合產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞，分離篩選并培養(yǎng)單個雜交瘤細(xì)胞，使之無性繁殖形成細(xì)胞集落（克隆）。這種由單一淋巴細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的高純度特異性抗體，稱單克隆抗體。返回第40頁/共65頁單克隆抗體技術(shù)－－制備過程注：1.融合：指兩個或兩個以上異源動物細(xì)胞合并為一個多核細(xì)胞的過程。2.HAT：H：次黃嘌呤；A：氨基嘌T：胸腺嘌呤3.只有雜交瘤細(xì)胞從脾細(xì)胞中獲得了HGPRT和TK酶基，補償了骨髓瘤細(xì)胞的缺陷，從而才能存活下來繼續(xù)繁殖生長。4.滴度：也稱效價，通過抗體的倍比稀釋度而計算第41頁/共65頁單克隆抗體技術(shù)－－制備過程第42頁/共65頁單克隆抗體技術(shù)3．特點特異性強、免疫滴度高、質(zhì)地均一、反應(yīng)靈敏、可標(biāo)準(zhǔn)化，還可進(jìn)行工業(yè)化大生產(chǎn)。但專一性太強，難于檢出微生物突變株，有時不能產(chǎn)生與抗原交聯(lián)的功能，易受pH、溫度及鹽濃度影響，或親和力較低，半衰期短，因而若用常規(guī)抗體能解決的，就不必制備單抗。第43頁/共65頁單克隆抗體技術(shù)4．應(yīng)用（1）診斷（2）治療

直接注入人體內(nèi)治療疾病

導(dǎo)向治療（靶向性制劑）用單克隆抗體體外處理骨髓移植或透析血液，清除有害細(xì)胞或有害物質(zhì)。第44頁/共65頁基因工程技術(shù)基因工程的基本程序基因工程藥物研制開發(fā)的五個階段基因工程技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用返回第45頁/共65頁基因工程技術(shù)－－基因工程的基本程序（1）目的基因的制備；（2）載體的制備；（3）目的基因與載體的重組；（4）重組DNA引入宿主細(xì)胞；（5）工程細(xì)胞篩選、表達(dá)；（6）鑒定目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。第46頁/共65頁基因工程技術(shù)－－研制開發(fā)的五個階段（1）制備基因工程菌株（或細(xì)胞）及實驗室小試階段，主要涉及DNA重組技術(shù)，稱為基因工程上游技術(shù)；（2）中試與質(zhì)量檢定階段，主要涉及基因工程產(chǎn)物的分離、純化，稱為基因工程下游技術(shù)；（3）臨床前研究階段；（4）臨床試驗階段；（5）試生產(chǎn)階段第47頁/共65頁基因工程技術(shù)－－在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用（1）基因工程藥物品種的開發(fā)利用基因工程細(xì)菌等表達(dá)人類一些重要基因片段，可產(chǎn)生具生理活性的肽類和蛋白質(zhì)類藥物。（2）應(yīng)用基因工程技術(shù)建立新藥的篩選模型。（3）應(yīng)用基因工程技術(shù)改良菌種，產(chǎn)生新的微生物藥物。（4）基因工程技術(shù)在改進(jìn)藥物生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用。（5）利用轉(zhuǎn)基因動、植物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。（6）基因工程抗體在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用。第48頁/共65頁生物合成技術(shù)生物合成技術(shù)，是在基因工程和細(xì)胞工程的研究基礎(chǔ)上，應(yīng)用發(fā)酵法和酶法合成技術(shù)，研究生產(chǎn)抗生素、維生素、甾體激素、氨基酸、小肽、輔酶和寡聚核苷酸等生理活性物質(zhì)的一門技術(shù)，它在制藥工業(yè)中的應(yīng)用已取得突破性進(jìn)展，形成了一個生物合成制藥工業(yè)體系返回第49頁/共65頁生物合成技術(shù)－－微生物代謝產(chǎn)物的藥物（1）醇酮類藥物（2）有機酸類藥物（3）維生素類藥物（4）氨基酸類藥物（5）生物堿類藥物（6）抗生素第50頁/共65頁生物合成技術(shù)－－半合成藥物定義：指一個藥物其部分結(jié)構(gòu)由天然資源得到，然后用合成法制得的產(chǎn)品或應(yīng)用微生物轉(zhuǎn)化法來解決藥物合成中難以進(jìn)行的某些步驟而制得的藥物。如半合成青霉素第51頁/共65頁一、緩釋微型生物泵在皮下或腹腔內(nèi)植入直徑15mm左右的微型生物泵，使泵內(nèi)相中的藥物緩釋出來，以維持較長時間的藥物治療的血藥濃度，又不致引起毒副作用，可用于抗癌劑、激素、抗原物質(zhì)的使用。胰島素緩釋系統(tǒng)返回目錄第52頁/共65頁二、脂質(zhì)體是用天然磷脂分散在過量的有機溶劑中，制成單層和多層結(jié)構(gòu)的閉鎖型脂質(zhì)小胞體，具有特效性和體內(nèi)分布選擇性的藥物運輸系統(tǒng)制劑，在藥物輸送方面上具有許多優(yōu)點，適于體內(nèi)注射，可作為抗生素、酶類、激素等藥物載體。返回目錄第53頁/共65頁三、靶向性制劑定義：把藥物直接定位于靶區(qū)，或給藥后藥物集結(jié)于靶區(qū)，使靶區(qū)濃度明顯高于其他器官或組織。類型：1．前體藥物，在藥物的母體化合物中導(dǎo)入脂肪醇，變成酯類和醚類衍生物，這種衍生物稱----。2．乳劑，由水及油兩相形成的，作為特異組織的靶向性制劑的載體。3．微型膠囊，采用天然及合成的分子為膜材制備而成的微小囊球，直徑在十至幾百個微米返回目錄第54頁/共65頁三、靶向性制劑4.靶向性脂質(zhì)體，由單抗與脂質(zhì)體結(jié)合制備而成的靶向性制劑第55頁/共65頁四、新劑型一、埋植劑1.細(xì)棒型埋植劑：直徑為2.4mm,L34mm的細(xì)棒狀埋植劑，埋植在患者上臂內(nèi)側(cè)，用于避孕，棒材為聚四氟乙烯等，腔內(nèi)灌入藥物與硅膠混合液，藥物通過硅膠基質(zhì)開口處緩慢釋放。返回目錄第56頁/共65頁四、新劑型一、埋植劑2.微型滲透泵埋植劑：體液通過半透膜而浸入內(nèi)部，誘發(fā)物質(zhì)相發(fā)生膨脹，促使內(nèi)相中的藥液緩釋出來。缺點：①必須經(jīng)手術(shù)植入、取出；②制劑在局部組織有刺激與不適感。第57頁/共65頁四、新劑型一、埋植劑3.可注射的埋植劑：采用可生物降解聚合物作為埋植劑的骨架，將多肽藥物與聚合物在熔融狀態(tài)下混勻，制成直徑1mm、一定長度的條狀物，單劑量3.6mg,滅菌后直接密封于一次性注射器內(nèi)使用?；|(zhì)在體內(nèi)可逐漸降解，改變了以往必須經(jīng)過手術(shù)植入或取出的局面第58頁/共65頁四、新劑型二、微球注射劑1.多肽微球注射劑：采用生物可降解聚合物如聚乳酸