CHAP2 医药微生物生物技术1

CHAP2医药微生物生物技术第一节人体正常菌群与致病菌第二节微生物药物的主要类型第三节现代微生物药物筛选方法第四节现代筛选模型我国:豆腐上的霉菌治疗疮疖等疾病欧洲、南美:发霉面包治疗溃疡、肠道感染我国传统药典：东汉《神农本草经》到明朝的《本草纲目》列举民间药用真菌，如灵芝、木耳、猪苓、马勃、雷丸、冬虫夏草茯苓马勃民间传说将灵芝称为“仙草”，认为灵芝是采天地千年之正气，集日月之精华，收藏龙卧虚之地灵，吸九天之星光，历经千万年才生成的。《神农本草经》中说：“山川云雨，四时五行，阴阳昼夜之精，以生五色神芝。”神农尝百草巴斯德：微生物生物技术在医药中理论研究始于巴斯德，研究减毒或无毒疫苗，开创了人类战胜传染病的新纪元，奠定了现代免疫学基础。梅契尼科夫（Metchnikoff）：利用乳酸杆菌抑制人肠道腐生菌Fleming：1929年第一个发现青霉素微生物代谢产物作为药物开发始于20世纪40年代，青霉素的纯化与工业化生产，开始了抗生素的发酵工业Waksman：1945年发现链霉素（真正抗生素时代）近年来发现平菇、草菇、金针菇、蘑菇等均含有抗癌成分，对肿瘤有防治作用。从真菌中寻找抗癌药物已为世界瞩目。猴头菇有抗癌、治胃溃疡和十二指肠溃疡作用。用猴头菌制成的的猴菇菌片可用来治疗消化道肿瘤。猪苓用于治疗肺癌，可以减缓症状。银耳多糖、灵芝多糖等均为药用真菌制成的新药。蘑菇、银耳、木耳、灵芝...含有各种真菌多糖，能增加免疫作用第一节人体正常菌群与致病菌在正常人体皮肤、粘膜及外界相通的各种腔道（如口腔、鼻咽腔、肠道和泌尿道）等部位，长期寄居着微生物群，一般对人体无害,与宿主之间互相依存、互相制约，形成一个能进行物质、能量等交流的动态平衡的微生态系统，常称之为正常菌群包括细菌、真菌、螺旋体、支原体等。人体各部位常见的正常菌群皮肤：表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、耻垢杆菌等口腔：链球菌（甲型或乙型）、乳酸杆菌、螺旋体、梭形杆菌、白色念球菌、（真菌）表皮葡萄球菌、肺炎球菌、奈瑟氏球菌、类白喉杆菌等胃：正常一般无菌肠道：类杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌、厌氧性链球菌、粪链球菌、葡萄球菌、白色念球菌、乳酸杆菌、变形杆菌、破伤风杆菌、产气荚膜杆菌等鼻咽腔：甲型链球菌、奈氏球菌、肺炎球菌、流感杆菌、乙型链球菌、葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌等眼结膜：皮表葡萄球菌、结膜干燥杆菌、类白喉杆菌等阴道：乳酸杆菌、白色念球菌、类白喉杆菌、大肠杆菌等尿道：表皮葡萄球菌、类白喉杆菌、耻垢杆菌等1.内源性感染正常菌群的生理作用：生物拮抗作用（形成一层自然菌膜，一种非特异性的保护膜,可促机体抵抗致病微生物的侵袭及定植）刺激免疫应答合成维生素（如核黄素、生物素、叶酸、吡哆醇及维生素K等，供人体吸收利用）机会感染（内源性感染）：正常菌群与宿主平衡被打破，正常菌群中的一部分微生物能引起宿主患病。内源性感染原因1）正常菌群突破上皮屏障例如皮肤粘膜受伤（特别是大面积烧伤）所导致的金黄色葡萄球菌感染、阑尾穿孔或肠道手术后的脆弱拟杆菌引起的腹膜炎2）外源性生物体干扰宿主的正常功能人工心脏瓣膜、人造关节以及导管的使用有利于细菌聚集并形成生物膜，细菌生物膜对吞噬细胞的吞噬作用及血清的杀菌作用有抵抗性，宿主难于清除这些微生物3）由于正常菌群寄居部位的改变，发生了定位转移，也可引起疾病。例如大肠杆菌进入腹腔或泌尿道，可引起腹膜炎、泌尿道感染4）使用抗肿瘤药物或放射治疗所致的免疫抑制肿瘤药物或放射线杀灭快速生长细胞，包括免疫细胞5）外源性病原体感染导致宿主免疫功能损害HIV病毒、流感病毒（破坏呼吸道上皮细胞，削弱上皮细胞消灭细菌能力，抑制吞噬细胞作用，严重会引起肺炎或是心肺衰竭）6）不合理使用抗生素2.外源性感染工作人员带菌者、患者与环境贮源的病原菌通过接触或其源性传播引起的感染.致病菌：能够在具有完整特异性和非特异性防疫系统的个体中引起疾病的细菌。如霍乱弧菌、结核分枝杆菌、志贺菌第二节微生物药物的主要类型微生物在代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物。根据代谢产物与微生物生长繁殖的关系，可以分为：初级代谢产物次级代谢产物转化产物另外，微生物本身作为菌体、酶1）初级代谢产物：指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸等。2）次级代谢产物：指以初级代谢产物为原料、微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如抗生素、激素、胞外多糖等。代谢障碍影响生命3）转化产物微生物对外源物质（类固醇、烷烃、芳烃、杂环化合物）进行加工（特定位置引入羟基，还原双键等）后的产物抗生素、毒素、激素色素细胞内或外环境中生长和繁殖非必需物质一定阶段才合成氨基酸、核苷酸、多糖、维生素细胞内生长和繁殖的必需物质不停地合成次级代谢产物初级代谢产物实例存在部位功能产生一、微生物菌体医药概述1疫苗概念2第一代疫苗(传统疫苗)3第二代疫苗（基因工程疫苗）4第三代疫苗(核酸疫苗)5疫苗举例6免疫增强剂7微生物制剂8利用标记的微生物细胞检测肿瘤英国医生Jenner在1796年首创接种牛痘预防天花。据记载，宋朝（1000s）就接种“人痘”预防天花。1870s,巴斯德和柯赫系统地用弱毒疫菌接种,预防羊炭疽病，鸡霍乱，狂犬病等传染病。1978年世界卫生组织宣布，人类消灭了天花。1疫苗概念典型的疫苗主要是灭活的或减毒的致病物质病原物经培养、纯化后，或者被灭活，或者降低其毒性，但要保持其免疫能力使接受者获得免疫力，免受疾病的侵染2第一代疫苗(传统疫苗)利用Pasteur建立的减毒、弱化或者灭活病原体做疫苗的技术，人们发明了许许多多的人用传染病疫苗。用病原体减毒或者弱化所得到的疫苗称为第一代疫苗。第一代疫苗的不足之处具有不安全性和对某些传染病的使用效果不理想。所谓的不安全性是指疫苗生产过程中必须大量繁殖病原体，对工作人员是个严重的威胁；并且在使用中偶见因减毒或者灭活不彻底而导致被免疫者感染的情况。3第二代疫苗（基因工程疫苗）1）概念和特点是用基因工程方法或分子克隆技术，分离出病原的保护性抗原基因，将其转入原核或真核系统使表达出该病原的保护性抗原，制成疫苗，或者将病原的毒力相关基因删除掉，使成为不带毒力相关基因的基因缺失苗特点：无毒、无感染能力具有较强的免疫原性。2）亚单位疫苗（subunitvaccine）：用病原微生物有效抗原成分制成的疫苗称为亚单位疫苗.外壳结合蛋白在膜外引发免疫反应的抗原决定簇亚单位疫苗（单纯疱疹病毒疫苗）病毒粒子含有33种以上蛋白，一半为糖蛋白；基因组为双链线状DNA，152.5Kb；引起性病，脑炎，也是一种致癌病毒；灭活或减毒疫苗都有危险；制备亚单位疫苗的关键：鉴定起主要作用的抗原HSV-1的gpD蛋白是抗原成分分离出HSV-1的gpD基因完整的gpD基因编码的蛋白是结合在哺乳动物细胞膜上的膜结合蛋白，通过基因改造，去除了编码跨膜结构域的序列，将改造过的基因转移到中国仓鼠细胞中正确表达，最后将表达蛋白制成亚单位疫苗。3）肽疫苗（口蹄疫疫苗）概念：引起免疫反应的病原微生物各部分并不都起相同的作用，往往只有部分结构物质起决定作用，称抗原决定簇，类似于抗原决定簇的小肽的疫苗称肽疫苗。免疫反应：位于病毒衣壳外且可与抗体结合的蛋白肽疫苗制备：合成口蹄疫病毒VP1的不同结构域对不同结构域进行检测VP1蛋白C端三个肽段：141~160，151~160，200~213N端三个肽段：9~24，17~32，25~41分别连接到载体蛋白上注入小豚鼠实验141~160肽段具有抗原活性利用小肽作为疫苗的限制因素1）充当抗原决定簇的肽段不能太长且要连续2）抗原决定簇氨基酸分布在不同的区域3）肽段的构象必须与完整病毒上抗原决定簇上的构象一致4）单一的肽段要有足够强的抗原性目前正在正在研制的或者已经上市的基因工程疫苗还有：疱疹病毒疫苗、腮腺炎病毒疫苗、流行性出血热病毒疫苗、风疹病毒疫苗、轮状病毒疫苗等。4第三代疫苗(核酸疫苗)所谓核酸疫苗是指含有编码蛋白质基因序列的质粒载体，经肌肉注射或者微弹轰击等方法导入体内，通过宿主细胞表达抗原蛋白，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。Wolff等1993发现将DNA直接注射入小鼠骨骼肌细胞后可以引起特异的免疫反应；将流感病毒核蛋白抗原基因克隆到表达载体，直接注入小鼠骨骼肌肉细胞；丙型肝炎病毒的核心蛋白基因免疫动物；DNA疫苗的优越性1）DNA比蛋白质更稳定；2）DNA的分离、纯化比蛋白质要容易的多；3）任何DNA片段都可以插入质粒中制成疫苗，同一个质粒可以容纳一个以上的抗原基因；4）DNA疫苗对于一些目前难以用常规方法防治的疾病具有重要意义；5）用于一些疑难病的治疗。现已广泛使用的疫苗活病毒疫苗病毒亚单位疫苗脊髓灰质炎乙型肝炎流行性腮腺炎灭活细菌疫苗麻疹百日咳风疹伤寒黄热病灭活细菌毒素（类毒素）灭活病毒疫苗白喉流感破伤风5疫苗举例病毒性疾病疫苗细菌性疾病疫苗5.1病毒性疾病疫苗肝炎病毒疫苗艾滋病病毒疫苗其它病毒性疾病疫苗补充：HepatitisBandHepatitisBVaccine什么是乙型肝炎？简单地说，就是由乙型肝炎病毒（HBV）引起的肝脏炎性损害。它是是目前世界上流传最广泛、危害最严重的一种传染病。乙肝形势不容乐观！！全世界现有3.5亿慢性乙肝病毒（HBV）携带者，占世界人口的5％；其中，亚洲和非洲HBV携带率为8％～15％HBV携带者中50％～70％病毒复制活跃，为慢性乙肝大部分乙型肝炎在急性期经治后能痊愈，很多病例病程迁延或转为慢性，其中一部分可发展为肝炎后肝硬化变甚至肝癌；极少数病例病程发展迅猛，肝细胞出现大片坏死，成为重型肝炎；另有一些感染者则成为无症状的病毒携带者。乙肝的潜在危害慢性乙肝病人肝硬化发生率为2％～20％，代偿性肝硬化发展成失代偿性肝硬化为20％～23％，发展成肝癌的占6％～15％。据调查推算，中国的慢性乙肝病人中，约25％～40％最终将死于肝硬化或合并肝癌。HBV携带者最终死于相关肝病的危险性，男性为50％，女性为15％。这与男性的病毒不易被清除及吸烟、饮酒等有关。乙肝的潜在危害我国乙肝病情分布金字塔肝癌30~50万肝硬化（500万）慢性重型肝炎（50~100万）慢性迁延性肝炎阶段（1000万）慢性迁延性肝炎阶段（2000万）HBV携带者（〉10%，一亿几千万）两方面问题HBV——罪魁祸首Hepatitis离我们有多远？传播途径医学鉴定——明明白白疫苗——防患于未然……乙肝病毒HBV1970年Dane等在电镜下鉴定了Dane颗粒，即HBV（theHepatitisBVirus）颗粒。乙肝病毒HBVHBV是一种小型DNA病毒，基因组由单个环形DNA分子构成；球形颗粒，直径42nm；包膜为脂质构成（含乙肝表面抗原HBsAg），内为20面体核蛋白壳（含乙肝核心抗原，HBcAg）。aconceptualpictures=surfaceproteinsc=coreproteinD=ViralDNAp=DNAPolymerase乙肝病毒HBV通常，大多数成人的免疫系统都能够抵抗B型肝炎病毒，并毫无问题地“复原”。但是也有许多成人无法抵抗B型肝炎病毒，以及大多数受到传染的婴儿和儿童因为婴儿和儿童的免疫系统尚未健全，无法识别“敌人”,反而把“敌人”当成体内的“自己人”,长期“和平共处”HBV进入人体HBV侵染肝细胞当HBV进入人体后（如果不幸让它绕过了人体免疫系统），它将首先攻击肝细胞。乙肝病毒不直接引起肝细胞病变，只是利用肝细胞摄取养料赖以生存，并在肝细胞内复制。FromwithinthecellnucleusthehepatitisBDNAcausesthelivercelltoproduce:(viamessengerRNA)surface(HBs)proteins,thecore(HBc)protein,DNApolymeras