搜索
《生物制药》王旻minwang@cpu.edu.cn83271395中国药科大学生命科学与技术学院人造生命•2010年5月，由美国科学家文特尔领导的团队完成了重塑“丝状支原体丝状亚种”。这种微生物的遗传物质DNA是由计算机设计，并由人工合成而成的。然后植入另一种山羊支原体空壳中。这种微生物呈蓝色，能生长、繁殖。细胞分裂了逾十亿次。被植入的DNA片段含850个基因，108万个碱基对。耗资4000万美元，耗时15年。思考题•人造生命有哪些现实意义？•本事件的利弊何在？南京首批克隆猪(万能猪）今夏可望出生器官可供人体移植:51扬子晚报•万能猪是指能为人体提供移植器官的猪。给深受供体短缺困扰的人类器官移植带来全新希望。•器官移植开展异种器官移植是世界公认的解决器官短缺的重要途径，由于猪器官大小及功能与人体器官比较一致且容易繁殖，国际上把猪作为人体异种器官移植来源的首选动物。用猪器官代替人体“报废器官”，关键是要解决排斥反应。•关键技术科学家将它们体内导致猪器官与人血不相容的猪DNA片段[α—1，3半乳糖基转移酶基因（简称α—GAL基因）]敲除。所谓基因敲除猪，就是用一种新型的分子生物学技术，把猪身上容易引起排斥反应的基因除掉，使移植的猪器官能够与人体相容并长期存活。”2002年，戴一凡教授课题组利用基因敲除技术，在美国培育出基本不含“排斥基因”的克隆猪，入选当年美国《科学》杂志100项重大科学发现之一。•成功案例第一个实验中，猴子被换上普通小猪的肾，移植后的肾脏一开始还是好好的，但移植几分钟后，肾脏开始发黑，一个小时后完全丧失功能。第二个实验，轮到“万能猪”上阵了，它的肾脏被植入猴子体内后，活得好好的，没有出现超急性排斥反应，“活”了一年多。除了肾脏，“万能猪”的胰岛也给了患上糖尿病的猴子。一只可怜的猴子血糖浓度超过250，浑身都是病，自从换上“万能猪”的胰岛，不需要注射胰岛素，血糖恢复正常，又变得活蹦乱跳。迄今为止，“万能猪”已救活了两只肾衰竭的猴子和五只患糖尿病的猴子。思考题•为什么选择猪而不是其它动物？•“万能猪”真的能作为人类的器官组织供体吗？还有哪些障碍？基因疗法治疗白血病•传统治疗白血病的骨髓移植法手术成功几率只有50%，而且病人死于手术的风险也较高。•《新英格兰医学杂志》2011年8月报道，宾夕法尼亚大学基因治疗专家卡尔·朱恩率领的研究团队采用改良免疫细胞的方式治愈了白血病患者。报道称，对于大多数癌症，人体的免疫细胞细胞(T细胞)根本不能分辨正常细胞和癌细胞的区别，以至于癌细胞大量繁殖，逃过免疫细胞的“法眼”。本疗法中，科学家将一种新的基因片段注入到细胞中，它一方面大量繁殖，另一方面对癌细胞不断进行“追杀”。从而缓解患者的病情。研究者对3名罹患晚期慢性淋巴细胞性白血病的患者进行了转基因细胞的植入，其中一名64岁患者23天内体内的血癌细胞全部消失。一年后，两名病人体内完全没有血癌细胞，另外一个人的病情也大幅缓解。•该方法还为治疗肺癌、骨髓瘤和黑色素瘤等“提供了路线图”。《生物药物》第一章绪论一、药物的定义与分类：药物（medicine)的定义：是指用于预防、治疗和诊断或用于调节机体生理功能，促进机体康复、保健的物质。药物分类：根据作用，药物一般可分为预防药、治疗药、诊断药和保健药。有些药物同时具有预防、治疗或保健康复作用。而根据来源，药物可分为化学药物、生物药物和中草药。生物制品生化药物微生物药物中药板蓝根冲剂青蒿素黄连素大青叶六神丸牛黄散云南白药阿司匹林布洛芬盐酸普鲁卡因利血平卡托普利尼群地平利多卡因中药生物药物化学药物化学药物三大类药物氨基酸多肽类药物蛋白质药物多糖类药物酶和辅酶核酸类药物脂类药物抗生素维生素氨基酸核苷酸酶和辅酶酶抑制剂免疫调节菌疫苗血液制品诊断试剂基因工程药物基因药物生物药物的定义与分类（一）生物药物的定义：来源于生物体的，用于预防、治疗和诊断或用于调节机体生理功能，促进机体康复、保健的物质。（二）生物药物的特点：药理活性高，治疗针对性强，毒副作用少生理毒副作用常有发生，有效物质含量低，组成结构复杂，易染菌腐败。（三）生物药物的分类：1、天然生物药物2、生物技术药物3、合成或半合成生物药物生物药物的类别（一）天然生物药物1．微生物药物(microbialmedicine)微生物药物是一类特异的天然有机化合物，包括微生物的次级代谢产物，初级代谢产物和微生物结构物质，还包括借助微生物转化（microbialtransformation）产生的用化学方法难以全合成的药物或中间体。细菌放线菌真菌（1）抗生素（2）维生素（3）氨基酸（4）酶抑制剂（5）免疫抑制剂（1）氨基酸类药物（2）多肽类药物（3）蛋白质类药物（4）酶类药物（5）辅酶类药物（6）核苷酸与核酸类药物（7）多糖类药物（8）脂类药物2．生化药物（含海洋药物）1.DNA重组药物（DNArecombinantmedicine）－基因工程与蛋白质工程药物（1）细胞因子干扰素(IFN)类药物基因工程(geneticengineering)是将不同来源的基因(DNA分子)，按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。蛋白质工程(proteinengineering)利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。（二）生物技术药物（新生物制品）（2）细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子白细胞介素类肿瘤坏死因子（3）造血功能药物促红细胞生成素EPO（4）生长因子类药物重组人生长激素rhGH（5）重组蛋白和多肽类激素重组人胰岛素rhInsulin重组人降钙素（6）心血管病治疗剂与酶制剂重组人组织纤维蛋白溶酶原激活剂rhtPA重组人尿激酶原（7）重组疫苗与治疗性抗体疫苗分类•传统性疫苗：灭活疫苗是经过处理后，去除致病力，保留其免疫原性而成的疫苗。减毒疫苗是指保留一定的剩余毒力和免疫性制成疫苗，接种人体后，使机体产生一定的感染而获得免疫力。•新型疫苗：重组疫苗应用基因工程技术制成的疫苗，如基因重组乙肝疫苗。基因重组方法还可制成更多种类、更价廉、更安全有效的疫苗或多价疫苗。核酸疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接导入动物体细胞内,并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白,诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答,以达到预防和治疗疾病的目的。治疗（预防）性疫苗（1）重组幽门螺旋杆菌疫苗（Hp）科技部于2009年4月24日宣布，我国率先在世界上研制成功“口服重组幽门螺旋杆菌疫苗”，该疫苗已获SFDA国家一类新药证书，欧美尚处于1、2期临床试验阶段。Hp具有自主知识产权，5年内完成了5657名志愿者1、2、3期临床研究，对幽门螺旋杆菌感染患者有预防和治疗作用。幽门螺旋杆菌是许多慢性胃病及胃癌的重要致病因子。（2）乙肝（HBV）治疗性疫苗Ag-Ab复合型乙肝治疗性疫苗，已开始3期临床试验，并获美、中发明专利；乙肝亚单位治疗性疫苗和乙肝DNA治疗性疫苗也都具发展前景。（3）针对自身免疫性疾病治疗性疫苗Copolymer为合成多肽疫苗，正在进行2期临床试验，证明对多发性硬化症有效。（4）心血管病疫苗正在研究的有：载脂蛋白B-100疫苗、胆固醇酯转运蛋白疫苗、CD40疫苗、肺炎衣原体（Cpn）疫苗（Cpn是导致动脉粥样硬化的危险因素）、抗动脉粥样硬化疫苗（AnsB-TTP-PADRE-CETPC融合蛋白）、高血压疫苗等。（5）肿瘤疫苗正在研究的有以肿瘤细胞为载体的肿瘤疫苗（MHC分子转基因疫苗、共刺激分子转基因肿瘤疫苗、细胞因子转基因肿瘤疫苗、转入诱导细胞凋亡，抑制细胞增长的基因）；以树突状细胞（DC）为载体的肿瘤疫苗（联合细胞因子、导入肿瘤抗原、肿瘤细胞与DC融合疫苗）；单抗肿瘤疫苗、肿瘤基因工程疫苗、肿瘤多肽疫苗等。（6）糖尿病疫苗核酸疫苗发展迅速，将功能基因与表达载体重组，导入人体细胞，使其在体内表达活性蛋白，产生免疫或治疗作用。已研究成功乳腺癌DNA疫苗（可能对病毒性肿瘤均可获得成功），还有黑色瘤基因治疗也取得突破（使病人晚期肿瘤消失），将病人的T-cell分离出来，用肿瘤抗原受体基因改造T-cell，再注入人体，可以对黑色素瘤产生有效清除作用。核酸（基因）疫苗：抗体药物分类诊断性抗体：包括多克隆抗体和单克隆抗体鼠源和兔源治疗性抗体：人源性或人源化抗体抗体药物按照结构分5类：1、鼠源或兔源抗体，主要用于各种诊断试剂OKT-3，美国FDA批准的第一个单克隆抗体。抗CD3，用于治疗和预防急性肾移植排斥反应。2、嵌合抗体人源序列：2/3鼠源序列：1/3Reopro，anti-glycoprotein(GP)IIb/IIIareceptor通过阻断纤维蛋白原与血小板GPIIb/IIIa的结合发挥抗血小板聚集作用和抗血栓作用。3、人源化抗体人源序列：90%鼠源序列：10%Zenapax，抗CD25，从而阻断了后者与白介素2(ＩＬ2)的结合,抑制激活状态下Ｔ淋巴细胞的增殖,减少免疫应答致急性排斥反应的发生,临床可用于抑制肾移植术后急性排斥反应4、全人源抗体•Humira（anti-TNF-alpha），噬菌体展示技术，减轻各种程度的成人风湿性关节炎症状，抑制关节结构性破坏进程，并能够与其他药物联用。•Vectibix（anti-huEGFR），转基因小鼠技术，第一适应证为经过标准化疗治疗失败的转移性结肠直肠癌。2抗体片段5、抗体片段美国FDA批准上市的抗体药物(1)基因治疗(2)反义核酸药物(3)小干扰RNA2.基因药物（genemedicine）基因治疗•基因治疗就是将人正常基因或有治疗作用的基因通过一定的途径导入机体靶细胞以纠正基因缺陷或发挥治疗作用。•治疗基因设计和装配成功，随之要解决治疗途径和载体问题。•如P53治疗肿瘤反义药物•反义药物又称为信息药物，是根据碱基互补原理，用人工合成或生物体内合成的载有特殊生物信息的药物分子和特殊核酸酶。•主要包括反义RNA、反义DNA和H-核酸酶。•美国已有十几个小干扰核酸药物进入临床研究阶段，见下表。主要用于治疗老年性黄斑症、糖尿病性黄斑水肿、呼吸道合胞体病毒感染、乙肝、艾滋病、实体瘤等。我国小干扰核酸药物的研发尚处于临床前阶段，小干扰RNA青霉素酰化酶C6H5CH2CO=NHNSCH3CH3COOHNH2NSCH3CH3COOHC6H5CH2CO=H（三）合成或半合成生物药物青霉素母核（6-氨基青霉烷酸，6-APA)+R基团二、生物药物及其发展简史与前景1.传统生物制药（Traditionalbiopharma-ceutics）技术阶段是指从生物材料粗加工制成粗制剂阶段。上古时期4世纪7世纪炎帝,传说上古时期姜姓部落的首领，又称赤帝、烈山氏，即神农氏(或神农氏的子孙)，相传用蟾酥治疗创伤。葛洪(284～364),东晋教理论家、医学家、炼丹术家。字稚川，自号抱朴子，丹阳句容（今属江苏）人。《肘后良方》中记载用海藻治瘿病。孙思邈（581～682），京兆华原（即今陕西省耀县）人，唐代著名道士，医药学家，被世人尊称为“药王”。公元631～682，孙思邈用羊肝治“雀目”。生物药物的发展简史1、早期生物药物阶段2.近代生物制药发展阶段（RecentBiopharmaceutics）（1）脏器制药与微生物制药时期（2）生化制药工业时代00502575RecentBiopharmaceutics20thCentury20世纪20年代：胰岛素、甲状腺素、EAA、EFA、VitC20世纪40年代：青霉素20世纪50年代：皮质激素、垂体激素20世纪60年代：酶制剂、维生素60年代后，进入第二个发展时代:生化制药工业时代。生物分离工程技术与设备广泛应用。生化产品达600多种。3).重组人工DNA分子1972年H.W.Boyer和P.Berg把SV40的DNA和λ噬菌体分别切割又将两者连接在一起成功构建第一个重组人工DNA分子1972年，Boyer实验室