第八章-生物制药--课件

第八章 生物制药1ppt课件第一节第一节 生物技术的发展过程及应用领域2ppt课件 以现代生命科学为基础，结合以现代生命科学为基础，结合先进的工先进的工程技术手段程技术手段和其他基础学科的原理，按照领先和其他基础学科的原理，按照领先的的设计改造生物体设计改造生物体或或加工生物原料加工生物原料，为人类，为人类生生产出所需产品或达到某种目的产出所需产品或达到某种目的。一、生一、生 物物 技技 术术有时也称为生物工程（有时也称为生物工程（有时也称为生物工程（有时也称为生物工程（BioengineeringBioengineering）BiotechnologyBiotechnology3ppt课件n先进的工程技术手段：基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程、生化工程n设计改造生物体：获得优良品质的动植物、微生物n加工生物原料：如淀粉、蜂蜜、纤维素等n生产出所需产品：医药、食品、化工等n达到某种目的：疾病预防、治疗、诊断，环境治理4ppt课件改变花色的转基因矮牵牛花改变花色的转基因矮牵牛花5ppt课件转转 基基 因因 甜甜 椒椒6ppt课件转转 基基 因因 西西 红红 柿柿7ppt课件蓝色玫瑰一直是人类美丽的梦想蓝色玫瑰一直是人类美丽的梦想基因工程正在将它变为现实基因工程正在将它变为现实8ppt课件太湖蓝藻治理9ppt课件发展过程按其发展过程按技术特征可分为三个阶段:n 传统生物技术阶段 n 近代生物技术阶段n 现代生物技术阶段10ppt课件传统生物技术阶段传统生物技术阶段公元前几千年到20世纪30年代，主要是酿造技术，当时人们只知道酿造技术，但不知道这些技术的内在原因1680年出现了显微镜，人们才知道有微生物的存在1857年用实验方法证明了酒精发酵与酵母菌有关，并最终确征为酶，到此才揭开了发酵现象的奥秘。11ppt课件该阶段产品：乳酸、酒精、丙酮、丁醇、柠檬酸、淀粉酶特点：过程简单，大多数属于兼气发酵或表面培养，生产设备要求不高，产品化学结构简单，属于初级代谢产物。12ppt课件近代生物技术阶段近代生物技术阶段n20世纪40年代，第二次世界大战的爆发，急需疗效好、毒副作用小的抗细菌感染药物，出现了青霉素，产量低，产品价格昂贵。n1941年，青霉素可以批量生产，主要与开发了无菌技术、控制技术、补料技术等相关。n随着发酵新技术的出现，又相继发现了链霉素、红霉素、金霉素等药物。13ppt课件14ppt课件该阶段的主要产品：n抗生素、维生素、甾体、氨基酸；n食品工业的工业酶制剂、食用氨基酸、酵母、啤酒；n化工业的酒精、丙酮、丁醇、沼气；n农林业的农药；n环境保护业的生物治理污染。15ppt课件现代生物技术现代生物技术2003年年人类基因组序列人类基因组序列人类基因组序列人类基因组序列图完成图完成图完成图完成1953年年华生、克瑞克的华生、克瑞克的华生、克瑞克的华生、克瑞克的DNADNA双螺旋模型双螺旋模型双螺旋模型双螺旋模型1973年年CohenCohen重组重组重组重组DNADNA1985年年PCRPCR技术出现技术出现技术出现技术出现1990年年启动人类基因组计划启动人类基因组计划启动人类基因组计划启动人类基因组计划1997年年克隆羊多莉诞生克隆羊多莉诞生克隆羊多莉诞生克隆羊多莉诞生2001年年人类基因组框架人类基因组框架人类基因组框架人类基因组框架草图绘制定成草图绘制定成草图绘制定成草图绘制定成16ppt课件17ppt课件二、生物工程在医药及工农业生产中的地位n1、生物医药产业n2、生物技术与可持续发展农业n3、生物技术的第三次浪潮-工业生物催化18ppt课件1、生物医药产业n目前60%以上的生物技术成果集中应用于医药工业。n美国是现代生物技术的发源地。n基因工程药物是医药生物技术应用最成功的领域。19ppt课件2、生物技术与可持续发展农业n绿色革命-不仅高产，还需要营养价值高、抗逆、抗病、抗虫，并尽可能减少使用化学农药，减少环境污染。n农业生物技术的发展也带来了巨额的经济效益，仅转基因抗虫棉就累计为农民增收50多亿元。20ppt课件3、生物技术的第三次浪潮-工业生物催化n化学工业的发展面临着巨大的挑战，应用生物催化技术改造、取代传统化工产品是研究的热点。n工业生物技术产业中氨基酸的年销售额已逾100亿元，发酵有机酸以柠檬酸产业为主，其产量占世界总产量的1/3，出口量一直居世界第一。21ppt课件第二节第二节 生物制药的内容22ppt课件一、生物技术包括四个方面一、生物技术包括四个方面.基因工程基因工程.细胞工程细胞工程.酶工程酶工程.发酵工程发酵工程23ppt课件n基因工程：核心。n细胞工程：基础。n酶 工 程：条件。n发酵工程：手段。生物技术生物技术产业化产业化的关键环节。的关键环节。n均可自成体系，构成独立完整的技术，但是又高度相关、相互渗透。24ppt课件传统方法从牛的胰脏传统方法从牛的胰脏中提取中提取每每 1000 1000 磅牛胰脏磅牛胰脏，才能得，才能得到到 10 10 克胰岛素。克胰岛素。通过基因工程方法，通过基因工程方法，用大肠杆菌细胞生用大肠杆菌细胞生产产从从 200 200 升发酵液升发酵液就可得到就可得到 10 10 克胰岛素。克胰岛素。胰岛素胰岛素，是一种，是一种 51 51 个氨基酸残基组成的蛋白质。个氨基酸残基组成的蛋白质。基因工程方法与传统方法比较：基因工程方法与传统方法比较：1、基因工程25ppt课件干扰素干扰素用于治疗肝炎等病毒感染性疾病，有良好疗效。用于治疗肝炎等病毒感染性疾病，有良好疗效。从人血中分离纯化从人血中分离纯化治疗一个肝炎病人的费用高治疗一个肝炎病人的费用高达二三万美元达二三万美元用基因工程技术生产干扰素用基因工程技术生产干扰素治疗一个肝炎病人大约只需治疗一个肝炎病人大约只需二三百美元二三百美元1 1 升发酵液中所得的干扰素相当于过去从升发酵液中所得的干扰素相当于过去从10001000升人血升人血中所得。生产成本也大为降低。中所得。生产成本也大为降低。26ppt课件27ppt课件2、发酵工程n利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。28ppt课件发酵工程的内容发酵工程的内容医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业基因工程药物、疫苗及抗体产品基因工程药物、疫苗及抗体产品 化学工程化学工程化学工程化学工程 生物化工生物化工生物化工生物化工 生物加工行业生物加工行业生物加工行业生物加工行业传统生物技术传统生物技术传统生物技术传统生物技术现代生物技术现代生物技术现代生物技术现代生物技术基因工程菌发酵基因工程菌发酵抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、生物农药、生物肥料等生物农药、生物肥料等29ppt课件n大型发酵罐搅拌装置30ppt课件动物细胞反应器31ppt课件3、细胞工程n应用细胞生物学和分子生物学的方法，以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖，或人为地使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种，加速繁殖动植物个体，或获得某种有用物质的过程。32ppt课件 细胞的不同研究水平 基因基因细胞核细胞核细胞细胞（原生质体）（原生质体）组织组织生物体生物体染色体染色体33ppt课件植物细胞的全能性34ppt课件35ppt课件细胞培养技术示意图细胞培养技术示意图 动物细胞培养36ppt课件多莉多莉克隆猴克隆猴37ppt课件体外培养:1992年在多孔状结构高分子材料上培养出软骨细胞，并形成新的软骨组织。活体培养:老鼠背上培养出人耳形状的软骨。组织培养38ppt课件4、酶工程n酶是由生物体产生的具有催化剂活性的蛋白质。n催化特性：n 高效率比非催化高1081020倍比非酶催化高1071013倍n 高度专一性n 反应条件温和39ppt课件40ppt课件酶的生产、提取和分离纯化酶工程的内容酶工程的内容制成酶制剂直接利用制成固定化酶后利用用于治疗疾病用于加工和生产一些产品用于化验诊断和水质监控用于生物工程其他分支领域酶制剂生产酶制剂的应用应用应用糖糖 尿尿 试试 纸纸葡萄糖氧化酶，过氧化氢酶，无色化合物固定化酶膜，变化器酶酶 传传 感感 器器41ppt课件42ppt课件43ppt课件44ppt课件固定化技术固定化技术拆分拆分DL-氨基酸氨基酸乙酰乙酰-DL Ala L Ala+乙酸乙酸+乙酰乙酰-D Ala氨基酰化酶法：氨基酰化酶法：利用利用氨基酰化酶氨基酰化酶专一水解专一水解N-酰基酰基-L-氨基酸氨基酸酰酰胺键的特性，将胺键的特性，将L-氨基酸酰化物水解成氨基酸酰化物水解成L-氨基酸，氨基酸，而未被水解的而未被水解的D-氨基酸酰化物和氨基酸酰化物和L-氨基酸分离后，氨基酸分离后，经过水解就可以得到经过水解就可以得到D-氨基酸。氨基酸。45ppt课件泵泵储罐反应产物离心机离心机消消旋旋反反应应器器固定化酶柱子晶体 L-AlaL-Ala A-D-AlaA-L-Ala A-D-Ala46ppt课件二、生物药品现状和发展前景二、生物药品现状和发展前景什么是生物药物？什么是生物药物？n生物药物是生物药物是利用生物体、生物组织或其成分利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学和药学的原理与方法进行加工、综合应用生物学和药学的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。n主要包括主要包括生化药品与生物制品及其相关的生物生化药品与生物制品及其相关的生物医药产品。医药产品。47ppt课件人类防病、治病的三大药源人类防病、治病的三大药源化学药物化学药物化学药物化学药物生物药物生物药物生物药物生物药物中草药中草药中草药中草药48ppt课件死疫苗如乙型脑炎、狂犬病和斑疹伤寒疫苗；活疫苗如麻疹、脊髓灰质炎、腮腺炎、流感等。类毒素是细菌繁殖过程中产生的致病毒素经甲醛处理，如破伤风类毒素、白喉类霉素。预防药物：如疫苗 49ppt课件n在世界范围内，美国拥有在世界范围内，美国拥有生物技术领域专利生物技术领域专利的的59，药品专利药品专利的的51，人类基因领域专利人类基因领域专利的的40n而包括中国在内的全部发展中国家在上述而包括中国在内的全部发展中国家在上述3个领域个领域拥有的专利分别是拥有的专利分别是5，4，3。（一）生物药物的现状（一）生物药物的现状50ppt课件辉瑞 赛诺菲-安万特 葛兰素史克 罗氏 诺华 阿斯利康 默克强生 礼来 惠氏51ppt课件 中中国国的的生生物物工工程程产产业业已已初初具具规规模模，2001年年中中国国生生物物工工程程产产业业产产值值达达200多多亿亿元元，中中国国已已拥拥有有生生物物制制品品企企业业270家家，其其中中有有生生产产能能力力的的60多多家家，产产品品主主要要是是基基因因工工程程药药物物和和疫疫苗苗。据据中中国国上上市市公公司司资资讯讯网网的的统统计计，上上市市的的医医药药企业共企业共81家，其中主营生物制药的上市公司家，其中主营生物制药的上市公司11家。家。52ppt课件53ppt课件慢性乙肝的免疫耐受 54ppt课件我国已批准生产的生物技术药物和疫苗我国已批准生产的生物技术药物和疫苗我国已批准生产的生物技术药物和疫苗我国已批准生产的生物技术药物和疫苗名名名名 称称称称适应证或作用适应证或作用适应证或作用适应证或作用生产单位生产单位生产单位生产单位rhu IFN 1b(rhu IFN 1b(外用外用外用外用)病毒性角膜炎病毒性角膜炎病毒性角膜炎病毒性角膜炎长春生研所长春生研所长春生研所长春生研所rhu IFN 1brhu IFN 1b乙肝、丙肝乙肝、丙肝乙肝、丙肝乙肝、丙肝深圳科兴、上海生研所、北京三元基因深圳科兴、上海生研所、北京三元基因深圳科兴、上海生研所、北京三元基因深圳科兴、上海生研所、北京三元基因rhu IFN2rhu IFN2乙乙乙乙肝肝肝肝、丙丙丙丙肝肝肝肝、疱疱疱疱疹疹疹疹等等等等长长长长春春春春生生生生研研研研所所所所、长长长长生生生生药药药药业业业业、三三三三生生生生药药药药业业业业，新新新新大大大大洲洲洲洲药药药药业辽宁卫生生物，上海万兴生物业辽宁卫生生物，上海万兴生物业辽宁卫生生物，上海万兴生物业辽宁卫生生物，上海万兴生物rhu IFN2rhu IFN2（酵母）（酵母）（酵母）（酵母）乙肝、丙肝乙肝、丙肝乙肝、丙肝乙肝、丙肝rhu IFN 2brhu IFN 2b乙乙乙乙肝肝肝肝、丙丙丙丙肝肝肝肝、白白白白血血血血病等病等病等病等安安安安科科科科、汉汉汉汉生生生生、华华华华新新新新、鼎鼎鼎鼎力力力力、策策策策远远远远、华华华华立立立立达达达达、英英英英特龙、里西哈尔、长春生研所特龙、里西哈尔、长春生研所特龙、里西哈尔、长春生研所特龙、里西哈尔、长春生研所rhu IFN2rhu IFN2（栓剂）（栓剂）（栓剂）（栓剂）妇科病妇科病妇科病妇科病武汉天奥药厂武汉天奥药厂武汉天奥药厂武汉天奥药厂rhu IFN 2brhu IFN 2b（凝胶剂）（凝胶剂）（凝胶剂）（凝胶剂）疱疹等疱疹等疱疹等疱疹等合肥科大兆峰药厂合肥科大兆峰药厂合肥科大兆峰药厂合肥科大兆峰药厂rhu IFNrhu IFN类风湿类风湿类风湿类风湿上海生研所、克隆、丽珠上海生研所、克隆、丽珠上海生研所、克隆、丽珠上海生研所、克隆、丽珠rhu EGF(rhu EGF(外用外用外用外用)烧伤、创伤烧伤、创伤烧伤、创伤烧伤、创伤大江、长生药业、四环大江、长生药业、四环大江、长生药业、四环大江、长生药业、四环EGFEGF衍生物衍生物衍生物衍生物烧伤、创伤烧伤、创伤烧伤、创伤烧伤、创伤深圳华生元深圳华生元深圳华生元深圳华生元rhu IL-2rhu IL-2癌症辅助治疗癌症辅助治疗癌症辅助治疗癌症辅助治疗沈沈沈沈阳阳阳阳三三三三元元元元、长长长长生生生生药药药药业业业业、金金金金泰泰泰泰、长长长长春春春春生生生生研研研研所所所所、瑞瑞瑞瑞德德德德制制制制药药药药、四四四四环环环环、金金金金丝丝丝丝利利利利、深深深深圳圳圳圳科科科科兴兴兴兴、华华华华新新新新、康康康康利制药、白鹭园利制药、白鹭园利制药、白鹭园利制药、白鹭园rhu IL-2rhu IL-2125125Ser Ser 癌症辅助治疗癌症辅助治疗癌症辅助治疗癌症辅助治疗上海华晨上海华晨上海华晨上海华晨55ppt课件名名 称称适应证或作用适应证或作用生产单位生产单位rhu IL-2125Ser 癌症辅助治疗癌症辅助治疗上海华晨上海华晨rhu G-CSF刺激产生白细胞刺激产生白细胞厦厦门门特特宝宝、杭杭州州九九源源、白白鹭鹭园园、长长春春金金赛赛、苏苏州州中中凯凯、三三维维、北北海海方方舟舟、山山东东科科兴兴、新新鹏鹏、格格兰兰百百克克、齐齐鲁鲁制制药药、成成都都蓉蓉生生、里里亚亚哈哈尔尔、华华北北制制药药、泉泉城城、九九九九艳艳阳阳、汉进制药汉进制药rhu GM-CSF刺激产生白细胞刺激产生白细胞骨髓移植骨髓移植厦厦门门特特宝宝、华华北北制制、北北医医联联合合、里里亚亚哈哈尔尔、海海南南华华康康、顺顺德德南南方方、上上海海海海济济、金金赛赛、山山东东医医生生所所、鑫鑫金金焱焱、淮淮南福寿、华晨、上海生化、上海华新南福寿、华晨、上海生化、上海华新rhu EPO产生红细胞产生红细胞三三生生制制药药、华华欣欣药药业业、克克隆隆、山山东东科科兴兴、成成都都地地奥奥、阿阿华、四环生物华、四环生物rhu GH矮小病矮小病金赛、安科、恒通、医进、联合赛尔金赛、安科、恒通、医进、联合赛尔bFGF(外用外用)创伤、烧伤创伤、烧伤珠海东大、长生药业珠海东大、长生药业RSK溶血栓（心梗）溶血栓（心梗）复兴实业、金泰复兴实业、金泰抗抗IL-8单抗乳膏剂单抗乳膏剂银屑病银屑病东莞宏远逸士公司东莞宏远逸士公司人胰岛素人胰岛素糖尿病糖尿病通化东宝、医进、科兴通化东宝、医进、科兴乙肝疫苗乙肝疫苗预防乙肝预防乙肝深圳康泰、北京生研所、华北制药厂深圳康泰、北京生研所、华北制药厂痢疾疫苗痢疾疫苗预防痢疾预防痢疾兰州生研所、军科院兰州生研所、军科院56ppt课件n目前，国内市场上国产生物技术药物主要是基因乙肝目前，国内市场上国产生物技术药物主要是基因乙肝疫苗、干扰素、白细胞介素疫苗、干扰素、白细胞介素-2、G-CSF(增白细胞增白细胞)、重组链激酶、重组表皮生长因子等、重组链激酶、重组表皮生长因子等 15 种基因工程种基因工程药物。药物。n我国生物医药产业虽然发展较快，但也存在着严重的我国生物医药产业虽然发展较快，但也存在着严重的问题，突出的问题表现在研制开发力量薄弱，技术水问题，突出的问题表现在研制开发力量薄弱，技术水平落后，项目重复建设现象严重平落后，项目重复建设现象严重;企业规模小，设备企业规模小，设备落后等几个方面。落后等几个方面。57ppt课件1 1、资源的综合利用与扩大开发、资源的综合利用与扩大开发脏器、血液、脏器、血液、人尿等新资源人尿等新资源（二）生物药物的发展趋势（二）生物药物的发展趋势58ppt课件(1)应应用用DNA重重组组技技术术研研究究开开发发治治疗疗心心血血管管疾疾病病、糖糖尿病、肝炎、肿瘤、抗感染及抗衰老的新型药物。尿病、肝炎、肿瘤、抗感染及抗衰老的新型药物。(2)应用现代生物技术改造传统制药工业。应用现代生物技术改造传统制药工业。2、利用现代生物技术大力发展生物药物、利用现代生物技术大力发展生物药物59ppt课件3 3、从从天天然然存存在在的的生生理理活活性性物物质质中中寻寻找新的生物药物找新的生物药物进进一一步步研研究究尚尚未未发发现现的的新新物物质质和和过过去去不不认认识识的的生生理理作作用用是是寻寻找找新新药药的的另一个重要方向。另一个重要方向。60ppt课件4、利用化学合成和蛋白质工程技术创、利用化学合成和蛋白质工程技术创制新的生物药物制新的生物药物天然产物除可直接开发外，尚可以由其天然产物除可直接开发外，尚可以由其深入发现找到结构新颖的先导化合物，深入发现找到结构新颖的先导化合物，设计合成新的化学实体。设计合成新的化学实体。5、利用中西医结合技术创制新的生物、利用中西医结合技术创制新的生物药物药物61ppt课件第三节第三节 生物技术在新药筛选中的应用62ppt课件人类科学史上的人类科学史上的“三大计划三大计划”？63ppt课件曼曼哈哈顿顿原原子子弹弹计计划划64ppt课件阿阿波波罗罗登登月月计计划划65ppt课件66ppt课件“人类基因组计划人类基因组计划”1996年10月1日由美国能源部发起，破译人类究竟有多少个基因，起初估计人类的基因应有10万到14万个左右。中国承担的是第3号染色体上3000万对碱基的测序任务。67ppt课件 如果把人类基因组比喻为一本有10亿单词的百科全书，这本书可分为23章，每章为一个染色体。每条染色体上，又包含着数千个被称为基因的“故事”。这些故事由一系列3字母单词组成，每个单词是4个基本化学“字母”即碱基的任意排列组合。人类基因组计划正是要“读出”这30亿个化学“字母”，即测出人体所有染色体上30亿个碱基对的排列顺序。68ppt课件功能基因组：如基因的识别与鉴定功能基因组：如基因的识别与鉴定69ppt课件功能基因与药物研发功能基因与药物研发Amgen 以以2000万美元万美元购买肥胖基因。购买肥胖基因。Gleevec、Herceptin等源于基因功能研究等源于基因功能研究的药物上市的药物上市诺华投资诺华投资2.5亿美元建亿美元建立功能基因组研究院立功能基因组研究院MS、IBM、Motorola私人资本大量投入私人资本大量投入小的生物技术公司小的生物技术公司有迅速成长的机会有迅速成长的机会70ppt课件基因治疗基因治疗 通过外源基因导入人体以纠正内在的基因缺陷通过外源基因导入人体以纠正内在的基因缺陷的治疗方法。的治疗方法。通俗地说，就是人为地通俗地说，就是人为地“修理修理”人的基因，如人的基因，如增加或删除增加或删除“出错出错”基因中的某些成份，用制备的基因中的某些成份，用制备的正常基因代替病人的遗传性的或正常基因代替病人的遗传性的或“有病有病”缺损基因，缺损基因，从而从根本上解决目前人类医学尚无理想防治手段从而从根本上解决目前人类医学尚无理想防治手段的癌症、心血管病、糖尿病等顽症。的癌症、心血管病、糖尿病等顽症。71ppt课件体外将体外将腺苷脱氨酶基因腺苷脱氨酶基因插入反转录病毒插入反转录病毒 让该病毒感染体外培养的患儿免疫系统的白细胞让该病毒感染体外培养的患儿免疫系统的白细胞 患儿白细胞因反转录而获得腺苷脱氨酶基因患儿白细胞因反转录而获得腺苷脱氨酶基因 将此白细胞重新注射到患儿体内将此白细胞重新注射到患儿体内 患儿获得合成腺苷脱氨酶能力患儿获得合成腺苷脱氨酶能力1990199019901990年年年年9 9 9 9月月月月14141414日，日，日，日，4 4 4 4岁岁岁岁AshantiAshantiAshantiAshanti成为成为成为成为美国政府批准的基因治疗第一人美国政府批准的基因治疗第一人美国政府批准的基因治疗第一人美国政府批准的基因治疗第一人72ppt课件基因治疗重点在以下领域n肿瘤治疗，如抗某种肿瘤的单克隆抗体，接上肿瘤治疗，如抗某种肿瘤的单克隆抗体，接上抗癌药物抗癌药物n神经退行性疾病的治疗，如神经生长因子、溶神经退行性疾病的治疗，如神经生长因子、溶栓活性酶等的研制栓活性酶等的研制n自身免疫性疾病的治疗自身免疫性疾病的治疗73ppt课件新化合物的筛选n药物作用新靶标的发现药物作用新靶标的发现n胃组胺受体胃组胺受体雷尼替丁、西咪替丁雷尼替丁、西咪替丁nACE卡托普利、依那普利卡托普利、依那普利n新的筛选模型和筛选技术新的筛选模型和筛选技术n如基因位点、受体、酶、离子通道、核酸等生物大分如基因位点、受体、酶、离子通道、核酸等生物大分子可作为新模型子可作为新模型n组合化学和组合生物催化组合化学和组合生物催化n构建具有分子多样性的化合物，然后进行高通量筛选构建具有分子多样性的化合物，然后进行高通量筛选74ppt课件一些有用的网站n中国生物技术发展中心中国生物技术发展中心http:/