生物制药概论

第一章生物制药概论第一节生物药物的来源、特性、分类与制备第二节国内外生物制药技术发展概况第一节生物药物的来源、特性、分类与制备•一：生物药物的定义二：生物药物的来源三：生物药物的特性四：生物药物的分类五：生物药物的制备原理一：生物药物的定义•生物药物是指运用生物学、医学、生物化学等学科的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、体液中，综合利用物理学、化学、生物化学、药学、生物技术等方法制造出来的，用于预防、治疗、诊断的药物和制品。二：生物药物的来源•从天然的生物材料为主，包括人体、动物、植物、微生物和各种海洋生物中制取而来。乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊三：生物药物的特性•1：药理学特性•2：生产制备过程中的特性•3：检验上的特殊性1：药理学特性•（1）治疗的针对性强------如细胞色素C，对于组织缺氧所致的疾病具有显著疗效。•（2）药理活性高•（3）兼具营养价值------生物药物中的蛋白质、核酸、粮类、脂类，在具有药理作用之外，还均具有营养作用。•（4）毒副作用相对较小•（5）常常出现异体蛋白的免疫反应+过敏反应。2：生产制备过程中的特性•（1）原料中有效物质含量很低----胰腺中胰岛素含量只有0.002%。•（2）稳定性较差-----生物活性物质受到温度、PH值改变、压力、酶作用时常常失活和变性。•（3）容易腐败------生物药物容易吸潮、长菌，从而腐败而失去药理作用。•（4）注射用药有特殊要求-----生物制剂由于易被胃肠道中的酶所分解，因此常常做成注射用药。注射用药必须做到无热源、不过敏、无不溶性颗粒。3：检验上的特殊性•（1）均一性检验。（2）安全性检验。（3）稳定性检验。（4）有效性检验。（5）理化检验。（6）生物活性检验。四：生物药物的分类•（一）：按药物的化学本质来分类•（二）：按药物的来源来分类•（三）：按药物的生理功能和用途分类（一）：按药物的化学本质来分类•1：氨基酸及其衍生物类药物2：多肽和蛋白质类药物-----蛋白质类药物有白蛋白、丙种球蛋白、胰岛素，多肽类有催产素、降钙素、胰高血糖素。3：酶与辅酶类药物----消化酶、氧化还原酶、抗肿瘤酶。4：核酸及其降解物和衍生物类药物------DNA、RNA、多聚核苷酸、单核苷酸、碱基，5-氟尿嘧啶，6-巯基嘌呤。5：糖类药物-----以粘多糖为主，6：脂类药物-----脂肪酸类、磷脂类、胆酸类、固醇类、卟啉类。7：细胞生长因子类药物-----基因工程白细胞介素（IL）。红细胞生成素（EPO）、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子。8：生物制品类药物（二）：按药物的来源来分类•1：人体组织来源的生物药物----人血液制品、人胎盘制品、人尿制品。2：动物组织来源的生物药物----蛇毒、蜂毒。3：植物组织来源的生物药物----是中草药的主要成份。4：微生物来源的生物药物------抗生素、氨基酸、维生素、酶。5：海洋生物来源的生物药物------种类繁多、成份复杂。（三）：按药物的生理功能和用途来分类•1：治疗药物----各类临床用药。2：预防药物----疫苗、菌苗、类毒素3：诊断药物-----免疫诊断试剂、单克隆抗体诊断试剂、酶诊断试剂、放射性诊断药物、基因诊断药物。4：其它生物医药用品-----保健品、化装品、食品、医用材料和敷料。五：生物药物的制备原理•（一）：生物药物原料的选择、预处理、与保存方法•（二）：生物药物的提取•（三）：生物药物的分离纯化方法（一）：生物药物原料的选择、预处理、与保存方法•1：原料选择•2：原料预处理•3：原料保存方法1：原料选择•（1）有效成份含量高，（2）原料丰富易得，（3）杂质含量少，（4）原料成本低。•植物原料应注意采收的时期，以免有效成份积累不足。动物原料要注意动物的年龄和性别。微生物原料应注意其对数生长期。2：原料预处理•动物原料采集后应立即去除结缔组织、脂肪组织，并就地冷冻。•植物原料采集后就地除去不用的部分。•微生物材料采集后应将细菌细胞和培养液分开，并进行保鲜处理。3：原料保存方法•（1）冷冻法----常用-40℃进行速冻。•（2）有机溶剂脱水法----常用的有机溶剂是丙酮，因为它对于没有破坏作用，如用它来保存脑垂体。•（3）防腐剂保鲜----如用乙醇、苯酚，该方法适用于液体原料，如发酵液、提取液。（二）：生物药物的提取•1：生物组织与细胞和破碎•2：有效成份的提取1：生物组织与细胞和破碎•（1）磨切法----组织捣碎机、胶体磨、匀浆器、匀质机、球磨机、乳钵。•（2）压力法----加压破碎、减压破碎•（3）反复冻融法----•（4）超声波震荡破碎法----•（5）自溶法----•（6）酶解法----2：有效成份的提取•（1）提取试剂-------水、缓冲溶液、盐溶液、乙醇、氯仿、丙酮。•（2）提取方法-------盐析、萃取、渗透、过滤。（三）：生物药物的分离纯化方法•1：蛋白质药物的分离纯化方法•2：核酸类药物的分离纯化方法•3：糖类药物的分离纯化方法•4：脂类药物的分离纯化方法•5：氨基酸药物的分离纯化方法1：蛋白质药物的分离纯化方法•（1）沉淀法•（2）按分子大小分离•（3）按分子所带电荷进行分离•（4）层析法分离（1）沉淀法•盐析法•有机溶剂沉淀法•等电点沉淀法•与靶物质特异性结合沉淀法（2）按分子大小分离•超滤法•透析法•凝胶层析法•超速离心法（3）按分子所带电荷进行分离•离子交换术层析法•电泳法•等电点聚焦法（4）层析法•亲和层析法----与靶物质特异性结合，再进行层析的方法。•疏水层析法----用于分离非极性药物。2：核酸类药物的分离纯化方法•（1）提取法生产方法----先得取核酸与蛋白质的复合物，再解离核酸与蛋白质，然后分离RNA与DNA。•（2）发酵法生产方法----主要用于生产单核苷酸。3：糖类药物的分离纯化方法•（1）提取方法•（2）分离方法（1）提取方法•非降解法----主要用于提取动物组织中的粘多糖，提取所采用的溶剂是水、盐溶液。•降解法----主要用于提取结合牢固的粘多糖，如从软骨中提取硫酸软骨素就是采用碱降解法，提取与蛋白质结合的多糖则常常采用酶解法。（2）分离方法•沉淀法----乙醇沉淀是最常用的方法，4-5倍量的乙醇能使任何组织中的粘多糖完全沉淀。•离子交换层析法----采用阴离子交换剂，如Dowex-I-X2离子交换树脂、DEAE-离子交换纤维素等。洗脱液用氯化钠溶液进行梯度洗脱。4：脂类药物的分离纯化方法•提取方法----常用的溶剂有氯仿、甲醇。•纯化方法（1）沉淀法，利用脂质在丙酮中溶解度不同而将其沉淀。（2）吸附层析法，常用的吸附剂有硅胶、氧化铝。洗脱常常采用逐渐增大极性的洗脱液来进行洗脱，非极性的脂肪先流出，极性的脂肪后流出。（3）离子交换层析法，如TEAE-纤维素对于分离脂肪酸和胆汁酸特别有效。5：氨基酸药物的分离纯化方法•（1）氨基酸的生产方法•（2）氨基酸的分离方法（1）氨基酸的生产方法•蛋白质水解法----有酸水解、碱水解、酶水解三种方法，其中以盐酸水解最为常用。盐酸水解的优点是水解迅速、完全、产物全部是L-型氨基酸、盐酸水解的缺点是色氨酸全部被破坏、丝氨酸部份被破坏。碱水解易产生消旋作用，故较少使用。酶水解常常不够完全彻底。•发酵法----利用细菌发酵、提取生产氨基酸。•化学合成法----一般得到的是DL-氨基酸，需要进行异构体拆分。•酶促合成法----通过酶工程来生产氨基酸，特点是工艺简单、转化率高、副产物少、易提纯。（2）氨基酸的分离方法•沉淀法----依据不同氨基酸的溶解度差异进行沉淀分离。•吸附法----利用活性炭对其进行吸附。•离子交换法----常用离子交换剂为强酸性阳离子交换树脂，洗脱方法主要采用PH梯度洗脱。第二节国内外生物制药技术发展概况•1、美国（1）1991年生物技术产品的销售额为59亿美元、（2）1996年达101亿美元、（3）1997年达130亿美元、（4）2000年达500亿美元。•2、日本（1）1991年生物技术产品销售额为2648亿日元、（2）1996年达6552亿日元。美国已批准了56种生物制剂部分摘录（1）•产品公司主要适应症-----------------------------------------------------------------------•人胰岛素EilLilly糖尿病•人生长激素EilLilly儿童生长激素缺乏症&•2a干扰素Hoffmann-LaRocke白血病•a-2b干扰素Schering-Plough白血病、爱滋病、肝炎•小鼠抗CO3单抗OrthoBiotech肾、心移植排斥反应•乙肝疫苗MSDMerck乙型肝炎•t-pA（altepl-ase）Genentech急性心肌梗死、肺栓塞•B型嗜血性流感疫苗PraxisBiologicsB型嗜血性流感美国已批准了56种生物制剂部分摘录（2）•产品公司主要适应症-----------------------------------------------------------------------•EPOOrthoBiotech慢性肾衰竭贫血•a-n3干扰素InterferonSciences性疣•r-1b干扰素Genentech类风湿•rG-CSFAmgen化疗所致的白细胞减少•GM-CSFImmunex自体骨髓移植•白细胞介素-2Chiron转移性肾癌•凝血因子VIIGeneticsInstitute血友病美国已批准了56种生物制剂部分摘录（3）•产品公司主要适应症----------------------------------------------------------------------•β-1b干扰素BerlexLabChiron多发性硬皮病•β-葡萄糖苷脂酸GenzymeGaucher遗传病•单抗治疗剂Centocor抗血液凝固•因子VIIINovo血友病•HumalogLilly糖尿病•Nateplase三井-持田溶血栓•alfacon-1干扰素Amgen慢性丙肝•干扰素8-nlOtsuka（日本）治疗蕈样真菌病我国目前能够生产的生物制剂（1）（1）a-1b干扰素（2）a-2a干扰素（3）a-2b干扰素（4）r干扰素（5）白介素-2（6）粒细胞集落刺激生长因子G-CSF（7）粒细胞-巨噬细胞集落刺激生长因子GM-CSF我国目前能够生产的生物制剂（2）•（8）链激酶•（9）促红细胞生成素EPO•（10）碱性成纤维细胞生长因子bFGF•（11）人生长激素GH•（12）人胰岛素•（13）乙肝疫苗•（14）痢疾疫苗