生物技術藥物研究進展6總結

1、生物技術藥物研究與應用現(xiàn)狀,華中科技大學藥學院生物藥學系,2010 職業(yè)藥師培訓專題,徐傳瑞,哪些藥物是生物藥物？,胰島素人生長激素干擾素白細胞介素2粒細胞集落刺激因子粒細胞巨噬細胞集落刺激因子紅細胞生成素 （EPO）組織纖溶酶原激活劑生長激素抗血友病凝血因子Ⅷ脫氧核糖核酸酶尿激酶單克隆抗體如Avastin,,常見生物藥物,生物藥物主要治療哪些疾病？,造血功能障礙（造血藥物） EPO（促紅細胞生成素），

2、TPO（血小板生長因子 ） 循環(huán)系疾統(tǒng)病（溶栓藥物） 重組鏈激酶，尿激酶 惡性腫瘤（抗腫瘤藥物） Avastin（阿瓦斯汀 ），Hercepcin(赫賽汀 ） 生長因子缺乏（補充生長因子） NGF（神經(jīng)生長因子），EGF（表皮生長因子），IGF（胰島素樣生長因子） 感染性疾?。垢腥舅幬铮?干擾素，白介素,生物藥物和化學藥物，中藥有何不同？,原料不同 化學試劑，藥物植物/動物組織，細

3、胞 生產(chǎn)方式不同 化學-合成，中藥-炮制，生物藥-發(fā)酵 作用機理不同 細胞，全身，蛋白/基因,生物技術藥物有哪些進展？,1976年第一家利用重組技術研制新藥的公司—Genentech1982年美英批準第一個基因工程藥物——重組人胰島素 [美] Lilly公司受讓獲得生產(chǎn)權至2004年底美國FDA共批準79種 大腸桿菌來源（18種） 2000－2004只批了4種

4、 酵母來源（8種） 2000－2004只批了2種 哺乳動物細胞來源（53種） 2000－2004人類基因組計劃后，利用功能基因組開發(fā)新藥成為主流,本專題將回答上述四個問題！,哪些藥物是生物藥物？生物藥物主要治療哪些疾??？生物藥物和化學藥物，中藥有何不同？生物技術藥物研究有哪些進展？,本專題具體內容,第一節(jié) 生物技術概述 第二節(jié) 生物技術藥物 第三節(jié) 生物技術藥物研究與發(fā)展趨勢 第四節(jié) 生物產(chǎn)

5、業(yè)與生物經(jīng)濟,第一節(jié) 生物技術概述,一、 生物技術定義二、 生物技術的主要內容三、 生物技術優(yōu)越性,一、生物技術的定義,生物技術：生物技術(biotechnology) 又稱生物工程學，是根據(jù)生物學原理, 利用生物有機體或其組成部分發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種技術體系。,生物燃料,,,生物藥物,二、生物技術主要內容：四大工程,基因工程細胞工程酶工程發(fā)酵工程,基因工程(gene engineering),又稱基因操作, 重

6、組DNA (recombinant DNA） 技術。將不同來源的基因(DNA分子), 在體外構建雜種DNA分子,然后導入活細胞, 獲得新品種, 生產(chǎn)新產(chǎn)品。,基因操作基本步驟,◆應用細胞生物學的原理和方法, 改變細胞性狀,以及在體外大量培養(yǎng)和繁殖細胞,從而獲得細胞產(chǎn)品的技術方法?！糁饕獌热莅ㄈ诩毎稀⒃|融合、染色體轉移、細胞或組織培養(yǎng)等。 ◆ 根據(jù)所用細胞不同，細胞工程可分為微生物細胞工程、植物細胞工程、動物細胞工程等

7、,細胞工程(cell engineering),細胞工程常用方法,顯微注射,,,,,細胞融合,組織培養(yǎng),◆又稱酶技術，它是在體外模擬酶反應條件獲得酶反應產(chǎn)品以及利用重組DNA技術定向改造酶,的技術方法?！羝渲饕獌热莅傅幕瘜W修飾、酶的固定化、酶反應器設計等。,酶工程(enzyme engineering),酶在制藥工業(yè)的應用:抗生素藥物,固定化細胞法生產(chǎn)6-氨基青霉烷酸（ 6-APA）1.技術路線 E.Coli 斜面

8、 細胞 固定化細胞 青霉素G 轉化液 濾液 6-APA 粗品,,,,,,,培養(yǎng),固定,轉化,過濾,抽提,,青霉素?；?青霉素酶轉化,◆又稱微生物工程, 利用生物，特別是微生物的某種特定功能,通過現(xiàn)代工程技術手段（發(fā)酵技術）,生產(chǎn)有用物質的一種技術體系 ?！糁饕獌热莅ňN選育, 生產(chǎn)微生

9、物菌體, 提取微生物或細胞代謝產(chǎn)物, 發(fā)酵條件的優(yōu)化組合等。,發(fā)酵工程(fermentation engineering),發(fā)酵工程,搖瓶,發(fā)酵罐,一、 不可取代性二、 快速、準確 三、 低耗、高效 四、 副作用小,三、 生物技術的優(yōu)越性,1.在基因工程藥品生產(chǎn)中的應用,許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。,微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應藥物成

10、分的基因導入微生物細胞內，讓它們產(chǎn)生相應的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。,四、 生物技術與醫(yī)藥衛(wèi)生,胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。,將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!,從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！,通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培

11、養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素,人造血液及其生產(chǎn),2.生物技術在疾病診斷與治療中的應用,單克隆抗體與疾病診斷 基因診斷 基因治療,基因診斷與基因治療,運用基因工程設計制造的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準確而且迅速。,基因治療（gene therapy）是指采用轉基因技術將外源正?；驅氚屑毎约m正或補償因基因缺陷和異常引起的疾病，以達到治療目的。,SCID的基因工程治療,重癥聯(lián)合免疫缺陷（SCID）患

12、者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細菌或者病毒感染，就會發(fā)病死亡。該病的機理是細胞的一個常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶（簡稱ADA）的基因（ada）發(fā)生了突變, 只能通過基因工程的方法根治。,SCID患者生存在無菌環(huán)境中,基因治療SCID的過程,第二節(jié) 生物技術藥物,生物技術藥物（生物藥物）的定義：是利用生物體、生物組織或其成分，綜合應用生物學、生物化學、微生物學、免疫學、物理化學和藥學的原理與方法進行加工、制造而成的一大類預防、診斷、

13、治療制品。,一、生物技術藥物的概念,三大藥原：化學藥物、生物藥物和中藥,化學藥物,中藥,生物藥物,,現(xiàn)代生物技術藥物,基因重組多肽、蛋白制劑（狹義）： 重組多肽，蛋白；單抗；細胞因子；疫苗等2. 核酸類藥物（狹義） DNA疫苗，反義藥物，siRNA，核酶等3. 生化藥物（廣義） 天然生化藥物，微生物藥物，海洋藥物半合成生化藥物（廣義） 四氫葉酸，GSH，前列腺素，半合成抗

14、生素等；生物制品（廣義） 疫苗，血液制品,二、生物藥物發(fā)展的三個階段,一、 傳統(tǒng)生物制藥發(fā)展階段 利用天然活性物質加工制成的制劑 二、近代生物制藥發(fā)展階段 從生物材料中提取活性成分 三、現(xiàn)代生物制藥發(fā)展階段 利用現(xiàn)代生物技術改造具有類似天然物質活性或更高活性的生物產(chǎn)品,第一階段 傳統(tǒng)中藥及釀造技術,羊肝治療“雀目”，蟾蜍治療創(chuàng)傷，雞內金治療消化系統(tǒng)疾病 原始釀造技術,第二階段 現(xiàn)代

15、制藥發(fā)展階段,現(xiàn)代制藥工業(yè)的發(fā)展可追溯到20世紀之交，那時只有4種藥物：洋地黃（治療各種心血管疾?。?，奎寧用于治療瘧疾，吐根屬植物提取物（活性成分為生物堿）用于治療痢疾，水銀用于治療梅毒；隨著生物學和有機化學的發(fā)展，逐漸能人工合成某些具有治療作用的化合物（阿司匹林，磺胺）,阿司匹林,第二階段 現(xiàn)代制藥發(fā)展階段,,1929 年弗萊明首先發(fā)現(xiàn)青霉素，青霉素大規(guī)模生產(chǎn)使現(xiàn)代制藥工業(yè)進入大規(guī)模發(fā)酵階段,第三階段 生物技術制藥大發(fā)展階段,DN

16、A結構的發(fā)現(xiàn) 重組DNA技術的發(fā)明 功能基因組學的發(fā)展,,Boyer & Cohen,重組DNA技術實現(xiàn)了動物基因在細菌中表達,1973年,,,淋巴細胞雜交瘤和單克隆抗體,多克隆抗體,單克隆抗體MCAb,1975年,三、生物藥物的特性,1、藥理學特性2、理化特性與生物學特性3、檢驗上的特殊性,1、藥理學特性 （1）藥理活性高注射用的純ATP可以直接供給機體能量。（2）治療的針對性強細胞色素c

17、用于治療組織缺氧所引起的一系列疾病。（3）毒副作用小、營養(yǎng)價值高蛋白質、核酸、糖類、脂類等生物藥物本身就直接取自體內。（4）生理副作用時有發(fā)生生物體之間的種屬差異或同種生物體之間的個體差異都很大，所以用藥時會發(fā)生免疫反應和過敏反應,生物藥物的特性,2、理化特性與生物學特性 （1）原料中的有效物質含量低 激素、酶，生長因子在體內含量極低。 （2）結構復雜，穩(wěn)定性差 生物藥物的分子結構中具有特定的活性部位

18、，該部位有嚴格的空間結構，一旦結構破壞，生物活性也就隨著消失。 （3）易染菌，易腐敗 生物藥物由于營養(yǎng)豐富，易染菌、腐敗，生產(chǎn)過程中應低溫、無菌。 （4）制劑有特殊要求 生物藥物易被腸道中的酶所分解，所以多采用注射給藥，注射劑比口服藥要求更嚴格，對均一性、安全性、穩(wěn)定性 要求更高。,3、檢驗上的特殊性 由于生物藥物普遍具有生理功能，主要組分是生物活性物質，因此生物藥物不僅要有理化檢驗指標，更要有生物

19、活性檢驗指標。,四、生物技術藥物的臨床用途,（一）作物治療藥物 （二）用作預防藥物 （三）作為診斷藥物 艾滋病檢測，早孕試紙,（一）作為治療藥物,1. 內分泌障礙治療 8. 抗感染2. 維生素藥物 9. 免疫調節(jié)劑3. 中樞神經(jīng)藥物 10. 抗病毒藥物4. 血液和造血系統(tǒng)藥物 11. 抗腫瘤藥物5. 呼吸系統(tǒng)藥物

20、 12. 抗輻射藥物6. 心血管系統(tǒng)藥物 13. 計劃生育藥物7. 消化系統(tǒng)藥物 14. 生物制品類,生物技術藥物作為治療藥物,內分泌障礙治療藥：胰島素（諾和靈，優(yōu)泌林 ），生長激素，甲狀腺素等; 維生素類藥物：Vc，VD，B12，B14等; 中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物：神經(jīng)生長因子（NGF），L-多巴，人工牛黃，腦啡肽等; 血液和造血系統(tǒng)藥物：集落刺激因子（CSF）凝血因子Ⅷ（拜科奇），

21、EPO，TPO等，血紅素，肝素，尿激酶，右旋糖酐；,生物技術藥物作為治療藥物,5. 呼吸系統(tǒng)藥物：平喘藥(前列腺素, 腎上腺素），祛痰劑（乙酰半胱氨酸），鎮(zhèn)咳藥（蛇膽）6. 心血管系統(tǒng)藥物 ：阿昔單抗（抗血小板凝集）tPA（組織纖維蛋白溶酶原激活劑）（血管舒緩素），降血脂藥（去氧膽酸），冠心病防治藥（硫酸軟骨素，類肝素，冠心舒）7. 消化系統(tǒng)藥物：胰蛋白酶，胃蛋白酶，胃膜素，維生素U，鞣酸蛋白,生物技術藥物作為治療藥物,8. 抗

22、感染藥物：干擾素（派羅欣，佩樂能），白介素（抗細菌）、真菌抗生素（頭孢菌素類，紅霉素類，鏈球菌素）9. 免疫調節(jié)劑： GM-CSF，靈芝多糖，香菇多糖，環(huán)孢菌素A，他克莫司，西羅莫司10. 抗病毒藥物：免疫調節(jié)（肌苷，干擾素） 抑制病毒合成（碘苷），抑制病毒合成酶（阿糖腺苷，阿昔洛韋），,生物技術藥物作為治療藥物,11. 抗腫瘤藥物：抗直腸癌單抗Avastin，抗乳腺癌曲妥珠單抗Herceptin，淋巴瘤利妥昔單抗美羅華），

23、天然分子（天冬酰胺酶，香菇多糖），免疫制劑（干擾素，CSF），腫瘤壞死因子（TNF）12. 抗輻射藥物：SOD（超氧化物歧化酶），MPG（2-巰基丙酰甘氨酸）13. 計生藥物：促卵泡激素（FSH），促黃體生成激素(LH）等14. 生物制品類：白蛋白，免疫球蛋白（破傷風，乙肝），抗毒素（白喉），抗血清（抗蛇毒血清）,（二）作為預防藥物,疫苗 組分疫苗（subunit vaccine） 流腦，多糖菌苗

24、 死疫（菌）苗（inactivated vaccine） 乙腦，狂犬；霍亂，傷寒 活疫苗（live-attenuated vaccine） 麻疹，脊髓灰質炎 類毒素（toxoid ） 破傷風類毒素和白喉類毒素,（三）作為診斷藥物,1. 免疫診斷試劑2. 酶診斷試劑3. 器官功能診斷試劑4. 放射性核素診斷試劑5. 診斷用單克隆抗體,（三）作為診斷藥物,免疫診斷試

25、劑 診斷抗原 細菌類：傷寒，結核菌 病毒類：乙肝，乙腦，麻疹 毒素類：鏈球菌溶血素O等 診斷血清 ①細菌類（痢疾分型血清）②病毒類（流感）③腫瘤類（AFP）④抗毒素類（霍亂CT）⑤激素類（HCG）⑥血型及人白蛋白 ⑦其它類（轉鐵蛋白）,（三）作為診斷藥物,2. 酶診斷試劑通常為一種或幾種酶及其輔酶組成的多酶反應系統(tǒng) 常用的有氧化酶，脫氫酶，激酶和水解酶 普遍應用于血清膽固醇，

26、三酰甘油，葡萄糖，血氨，ATP，尿素等的檢測,（三）作為診斷藥物,3. 器官功能診斷試劑利用藥物對器官的刺激作用檢查器官功能 磷酸組胺（胃部），促甲狀腺釋放激素（甲狀腺），甘露醇（腸道）等4. 放射性核素診斷試劑利用放射性核素藥物的器官聚集性檢查器官形態(tài) 如131碘化血清蛋白檢查心臟及大腦血液循環(huán) 氰鈷素（維生素B12）診斷貧血,（三）作為診斷藥物,5. 診斷用單克隆抗體 專一性強，只針對一個抗原決定簇

27、 可以避免多克隆抗體出現(xiàn)的交叉反應 用于激素測定，病毒檢測，以及腫瘤分型（白血?。?第三節(jié)、生物技術藥物研究與發(fā)展趨勢,（一） 生物技術藥物發(fā)展進入蛋白質工程新時期 （二）治療性抗體發(fā)展迅猛 （三）反義RNA藥物及基因治療 （四）小干擾RNA治療藥物 （五）基因重組疫苗 （六）細胞治療及組織工程 （七）功能基因組學的發(fā)展 （八）動植物細胞表達復雜蛋白質 （九) 生物芯片的應用 （十） 生物技術藥物新劑型,（一）

28、 生物藥物進入蛋白質工程新時期,21世紀50%-70%的新藥來自基因工程的研究,（二）治療性抗體發(fā)展迅猛,專一性強、療效好、毒副作用小1986年FDA批準了第一個治療性鼠源單抗OK-T3用于防止腎移植的超急性排斥Genentech 公司的Avastin，Herceptin目前研究重點：抗體人源化技術減少免疫排斥，包括嵌合抗體和人源化抗體,（三、四）反義及干擾RNA藥物方興未艾,,基因突變導致疾病,,抑制錯誤基因表達治療疾病,反義藥

29、物就是和錯誤基因互補的核酸片段,乙肝結構圖,（五）基因重組疫苗的研制不斷突破疫苗在許多疾病的預防、治療中起著其他藥物無法代替的作用，特別對于缺乏有效治療手段或無法治愈的疾病正在進行愛滋病及20多種基因型癌癥疫苗的研制，用于防治癌癥、愛滋病、百日咳、乙肝等疾病。,（六）細胞治療發(fā)展迅猛,1. 異體移植,,2. 自體回輸,（七）,目的：尋找合適的藥物靶點,（八）動植物細胞表達復雜蛋白質日趨成熟分子量大，結構復雜糖蛋白只有使用哺乳動

30、物細胞表達系統(tǒng)才能生產(chǎn)；動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術已成為生物技術藥物生產(chǎn)最關鍵和最具挑戰(zhàn)性的技術,最復雜蛋白質藥物之一-人凝血因子八結構,,,,,,,（九） 基因芯片應用于藥物靶點篩選,（十）生物技術藥物新劑型步入臨床（口服劑型，透皮吸收劑型，PEG化） PEG化優(yōu)點： 1）延長藥物半壽期 2）減少給藥次數(shù) 3）增強藥物活性 4）降低藥物毒性 5）可提高療效 6）減少藥物的過敏

31、反應,第四節(jié) 生物制藥產(chǎn)業(yè)與生物經(jīng)濟,（一）生物制藥產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與問題（二）國際生物制藥巨頭簡介,（一）生物產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與問題,全球生物技術藥品快速增長,生物技術藥物2006年銷售突破400億美元，2009年生物技術藥物產(chǎn)品銷售額接近1000億美元生物技術藥物年增長率 15%-33%，高于全醫(yī)藥行業(yè)的增長速度（<10%）生物藥物高增長率歸功于不斷出現(xiàn)的新技術，大量投資，以及政府扶持,,國外生物制藥行業(yè)狀況,國內生物制藥

32、行業(yè)狀況,*碘[131I]美妥昔單抗注射液”利卡汀,利卡汀* 2007,目前問題：主要銷售品種仍較單一,干擾素,,目前問題：美歐壟斷生物藥物生產(chǎn),（二）全球主要的生物技術制藥公司,全球生物技術公司的領頭羊--安進公司(Amgen)基因技術公司(Genentech)諾和諾德公司(Novo Nordisk),Amgen（安進）,1980年創(chuàng)建公司，總部在美國加州洛杉磯。利用細胞學 和分子生物學的技術，研究開發(fā)高效

33、、低副作用的治療藥物；1989年6月重組人紅細胞生成素（EPO）；1991年2月重組粒細胞集落刺激因子（CSF）；2000年財富500強排名第455位，全球醫(yī)藥50強中排在21位；目前涉足領域有：人類基因組；腫瘤生物學；神經(jīng)科學,,,,Amgen,產(chǎn)品列表,Amgen,研發(fā)產(chǎn)品列表,Amgen,研發(fā)產(chǎn)品列表,基因技術公司(Genentech),1976年成立，總部在美國加州南舊金山市，現(xiàn)被羅氏收購， 2000年在全球醫(yī)藥50

34、強中排在37位； 2007年銷售額達117億美金，利潤28億美元 ；公司的目標是利用人類遺傳信息，研究開發(fā)、生產(chǎn)和銷售目前難以治療的重要疾病的治療藥物； 研究領域主要集中在腫瘤、心血管系統(tǒng)疾病和內分泌疾病，其中14種生物技術藥物獲得批準，公司自己生產(chǎn)并銷售其中的9種產(chǎn)品 。,Novo Nordisk（諾和諾德）,前身：諾和(Novo)公司和諾德(Nordisk)， 1989年合并成為諾和諾德公司；總部設在丹麥首都哥本哈根 ，199