生物技术制药（大学期末复习资料）.doc

生物技术制药 绪论 生物技术制药（Biotechnological Pharmaceutics）是指运用生物技术，借助微生物，植物或动物细胞进行药品研发与生产的一门应用性科学。其主要产品是以蛋白质、多肽、基因片段为结构基础的疫苗、抗体、细胞因子等治疗预防诊断用途的药品。 生物药品 化药 中药 结构基础 多肽、蛋白质、核苷酸 无机或有机化合物分子 单体分子或动植物混合物 药理基础 免疫调节 生化生理代谢调节 类似化药 制备方法 生物工程与免疫学技术 化学合成 物理或生物生化技术提取 药物用途 预防、治疗、诊断 治疗 治疗 举例 乙肝疫苗、胰岛素、免疫试剂盒 抗生素 板蓝根、六味地黄丸 主要研究内容：基因工程制药，细胞发酵工程制药，酶工程制药，抗体工程制药 基因工程制药是指利用重组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因子，如干扰素、胰岛素、EPO等。主要研究相应基因的鉴定、克隆、基因载体的构建与导入、目的产物的表达及分离纯化等问题。 细胞发酵工程制药是利用动、植物细胞培养生产药物的技术。利用动、植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。它主要研究动、植物细胞高产株系构建、筛选、培养条件的优化以及产物的分离纯化等问题。例如：应用CHO细胞系生产人用乙肝疫苗和治疗内风湿性关节炎的抗体药物。 抗体工程制药是应用免疫学、基因重组技术针对癌症、病毒等靶标研制治疗性抗体药物的技术。已成功研制出治疗肝癌、乳腺癌、狂犬病毒的高效治疗抗体药物。它主要研究的是疾病抗体靶标分子筛选鉴定、抗体库的构建、工业化抗体生产工艺条件优化等。 重组DNA技术之父---伯格（美国生物化学家） 微生物学之父——巴斯德 生物技术制药的重要意义体现在三个方面： 对于传统医药无法解决的疑难疾病具有特殊作用 发展我国生物经济产业的重中之重 维护国家安全、防御生物恐怖与生物战剂的迫切要求 基因工程制药 基因工程制药（genetic engineering pharmaceutics ）利用基因重组技术将外源基因导入宿主菌或细胞进行大规模培养，以获得核酸或蛋白质药物的过程称为基因工程制药 。 基因工程药物分类：基因工程治疗药物（重组蛋白）；基因工程抗体和疫苗；基因治疗药物；基因工程诊断试剂 基本环节：上游【基因工程菌的构建与筛选（分子克隆）】——获得目的基因，构建重组质粒，构建筛选基因工程菌/细胞 下游——培养工程菌/细胞，产物分离纯化，半成品制备与检定，成品制备与检定 分子克隆常用工具： 1、工具酶 限制性核酸内切酶 (restriction endonuclease, RE) “手术刀” DNA连接酶 “缝合线” DNA聚合酶 （PCR：Taq） 反转录酶 （RNA-DNA） 核酸修饰酶 （核酸酶、磷酸化酶等） 2、载体 携带外源基因进入受体细胞在其中进行扩增或诱导表达 载体 (Vector) 宿主(Host) 质粒 (Plasmids) 细菌 (Bacteria) 动、植物细胞(Animal，plants cells) 酵母 (Yeats) 噬菌体 (Phages) 细菌 (Bacteria) 病毒 (Viruses) 动物细胞 (Animal Cells) 载体分类 克隆载体: 具组装、复制、扩增功能。如：pBR322、pUC18/19等。 表达载体: 不仅具组装、复制、扩增功能，还有转录表达功能。如：pBV220、pKK223-3 突变载体、报告载体 载体的共同特征 ① 携带外源性目的基因前后均能自主复制 ② 易于扩增、分离纯化 ③ 有单一酶切位点（多克隆位点，MCS） 单一酶切位点：一种酶在一个载体上只有一个酶切位点 多克隆位点：一个载体上的某一个区域含有多个单一酶切位点 ④ 有选择标记基因 ⑤ 表达载体还应有表达调控元件（启动子、增强子、终止子、SD序列等） 质粒（plasmid）：存在与细菌胞内的一类独立于染色体而可以自我复制的遗传物质。 3、外源基因表达的宿主细胞 原核： 大肠杆菌；枯草芽孢杆菌 真核： 酵母；哺乳动物细胞（CHO、COS、3T3） 大肠杆菌表达系统 遗传背景/代谢途径/表达机制清楚 易于遗传学操作 生长迅速 异源蛋白的高效表达 可以分泌型表达 潜在致热源 蛋白不分泌到培养基中 无翻译后修饰系统 异源蛋白易形成包含体 枯草芽孢杆菌表达系统 不产生内毒素 良好的分泌型 天然构象的可能性大 外源蛋白表达量较低 细胞内外高水平的蛋白酶（降解外源蛋白） 酵母表达系统 简单的真核生物 不产生病毒/内毒素 遗传背景清楚