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生物制药的过程

发布:2006-8-0510:06|作者:王岩|来源:Biooo社区门户

生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程，其中最为

主要的是基因工程方法。就是通过对ＤＮＡ进行切割、插入、拼接和

重组，并进行表达从而获得生物医药制品。生物药品是以微生物、寄

生虫、动物毒素、生物组织为起始材料，采用生物学工艺或分离纯化

技术制备并以生物学技术和分析技术控制中间产物和成品质量制成

的生物活化制剂，包括菌苗、疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、

免役制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品（DNA重

组产品、体外诊断试剂）等。目前，生物制药产品主要包括三大类：

基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。

生产基因工程产品G-CSF的过程为例说明生物制药的大概过程。

首先研究人员从中国人的健康血液中分离出白细胞（人的白细胞

中含有根据染色体DNA上的信息转录出的信使RNA），破碎后提纯

出全部信使RNA。这些信使中包含了白细胞内表达的所有蛋白质的

合成信息。

根据这些信使，利用碱基互补配对的原则来合成G-CSFDNA，

再利用先进的基因扩增技术（PCR），在短短的30分钟内可以将

G-CSF基因扩增一千万倍。

经过一系列方法鉴定扩增的基因准确无误后，将指导合成

G-CSF的基因连接到设计好的质粒载体。在这个载体上以预先安装

了控制该基因启动的控件和在大肠杆菌中复制的信息，以及选择性的

标记。用一种限制性内切酶切开载体上连接外源DNA的位点，将扩

增好的DNA两端用同样的酶切除多余部分，只留下G-CSF的534

个碱基对，然后用前面提到的DNA连接酶将载体和G-CSF基因连

接起来，这就形成了DNA分子。

将重组后DNA分子引入到大肠杆菌细胞内，然后选择合适的培

养条件使细菌繁殖。根据选择性标记，从菌落中筛选出G-CSF基因

的重组菌。但这个菌种用于生产还需经过多次严格的筛选和鉴定。一

方面需要从菌种中抽提出质粒，用限制性内切酶切开质粒，对G-CSF

基因进行碱基顺序测定等鉴定工作。另一方面需要利用诱导物（相当

于启动控制键的钥匙）开启质粒载体上的控制件，使菌种质粒中带有

的G-CSF基因表达出相应的G-CSF蛋白。只有那些产生G-CSF蛋

白比例高，氨基酸顺序正确，而且传代多次后仍很稳定的菌种才可用

于生产。

尽管基因工程产业生产的规模，让去过传统发酵工厂的人们感到

惊讶，但就生产流程而言，从发酵到分离、纯化目标产物，两者并无

太多的差异。

大肠杆菌在由计算机控制的15立升发酵罐中，大量繁殖。在不

断优化的营养条件下，大肠杆菌在8小时内生长的密度可达到1013

个/L以上。在大肠杆菌快速繁殖的后半期，加入诱导物，启动G-CSF

基因表达，使大肠杆菌在几个小时内大量地生产G-CSF蛋白。累积

的蛋白在细胞内聚合在一起形成了包涵体。科学家们推测产生包涵体

的原因可能是由于蛋白合成太快，来不及形成正常的立体结构。

待诱导后的细菌生长进入稳定阶段后，结束发酵，进入分离，纯

化阶段。分离，纯化的目的是从大肠杆菌中抽提出G-CSF蛋白，去

除杂质，同时使包涵体恢复正常的立体结构，从而具有生物学活性。

这是一个极其复杂、精细的过程。首先，采用高速离心机把大肠杆菌

和培养液分离开，然后设法使菌体细胞完全破碎，使细胞内G-CSF

包涵体释放出来，再次用高速离心机使包涵体和同时释放出来的胞内

物质初步分离。这个过程还是相当粗略的，因为收集到的包涵体内还

有大量杂质如细胞的碎片和细胞的内部结构物。这时需要进一步寻找

G-CSF包涵体和杂质在性质上的差异去分离。从溶解度、分子的大

小到蛋白