生物制药工艺学 基因工程制药1.ppt

基因工程制药 第一节 概述 基因工程的概念 基因工程又称为重组DNA技术或基因克隆技术,在分子水平上进行遗传操作，按设计的蓝图，从供体中提取或人工合成目的基因，令其与载体构建成重组DNA，再转移到受体细胞，目的基因在细胞中表达得到期望的由这个外源基因所编码的蛋白质,获得新的遗传性状 。 基因工程的诞生打破了物种的界限，实现了物种间的基因交流，在实验室里对生物直接进行改造，为生命科学的研究开辟了新的领域、注入了新的方法，为提高人类的生活质量和健康水平开辟了新的途径，在农业、工业、医药等领域有巨大的应用前景。 基因工程是生物技术的核心，基因工程技术的成就之一是用于生物治疗的新型药物的研制。 世界上第一个基因工程产品—人胰岛素（美国，1982年） 中国第一个基因工程药物—α1b干扰素（1997年） 美国是现代生物技术的发源地，一直稳居生物药物研发榜首。 为什么选择基因工程 传统制药存在的问题： A.材料来源困难或制造技术问题而无法付诸应用； B.内源生理活性物质，或造价太高，令人望而却步，或来源困难而供不应求； C.由于免疫抗原等缘故，使它们在使用上受到限制； D.提取中难免感染，后果严重。 基因工程技术的特点：就是能够十分方便有效地生产许多以往难以大量获取的生物活性物质，甚至可以创造出自然界中不存在的全新物质。 生化提取 基因工程表达人生长激素（侏儒症） 基因工程药物在解决癌症、病毒性疾病、心血管疾病和内分泌疾病等方面取得明显的效果，为上述疾病的治疗、预防和诊断提供了新型药物、新型疫苗和新型诊断试剂。 基因工程技术可生产的药物和制剂包括： 免疫性蛋白，如各种抗原和单克隆抗体； 细胞因子，如各种干扰素、白细胞介素、集落刺激生长因子、表皮生长因子、凝血因子； 激素，如胰岛素、生长激素、心素纳； 酶类，如尿激酶、链激酶、葡激酶、组织型纤维蛋白溶酶原激活剂、超氧化物歧化酶。 基因工程技术生产药品的优点： a. 可大量生产过去难以获得的生理活性多肽和蛋白质； b. 可以提供足够数量的生理活性物质，以便对其生理生化和结构进行深入的研究，从而扩大这些物质的应用范围； c. 利用基因工程技术可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质； d. 内源性生理活性物质在作为药物使用时存在的不足之处，可以通过基因工程和蛋白质工程进行改造； e. 利用基因工程技术可获得新型化合物，扩大药物筛选 源。 关于中国 20世纪70主末，开始应用DNA重组技术、淋巴细胞杂交瘤技术、细胞培养、克隆表达等技术开发新产品 改造传统制药工艺。 “863”高技术计划在生物技术领域研究的三个主题之一是：新型药物、疫苗和基因治疗，重点是利用现代生物技术手段，开发化学合成法难以生产的药品。 我国基因工程药物主要集中在仿制上。 下游技术落后于上游技术 第二节 基因工程药物生 产过程 基因工程技术是将重组对象的目的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌(或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达的技术 基因工程药物制造的主要步骤 目的基因的克隆 构建DNA重组体 构建工程菌 目的基因的表达 外源基因表达产物的分离纯化 产品的检验 制备基因工程药物的基本过程 基因工程药物生产的上游和下游 上游阶段： 主要是分离目的基因、构建工程菌(细胞)。目的基因获得后，最主要的就是目的基因的表达。选择基因表达系统主要考虑的是保证表达的蛋白质的功能，其次是表达的量和分离纯化的难易。 此阶段的工作主要在实验室内完成。 下游阶段： 从工程菌的大量培养一直到产品的分离纯化和质量控制。此阶段是将实验室的成果产业化、商品化，包括工程菌大规模发酵最佳参数的确立，新型生物反应器的研制，高效分离介质及装置的开发，分离纯化的优化控制，高纯度产品的制备技术，生物传感器等一系列仪器仪表的设计和制造，电子计算机的优化控制等。 第三节 目的基因的获得 克隆基因的常用方法： 基因组文库法（原核） 反转录法（真核） PCR法（原核+真核） 反转录-聚合酶链反应法（真核） 化学合成法（原核+真核） 旧基因改造法（原核+真核） 一 构建基因组文库分离目的基因 基因组DNA（genomic DNA）：指代表一个细胞或生物体整套遗传信息（染色体及线粒体）的所有DNA序列。 基因组文库：将某种细胞的基因组DNA切成一定大小的片段，并与适当的载体重组后导入宿主细胞，这种含有整个基因组DNA信息的集合。 基因组文库（DNA文库）构建流程 分离基因组DNA ↓限制酶 大小不同酶切片段