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1、生物技術藥物與疫苗 2003年的 “ 非典 ” 一定給大家留下了很深的印象吧。大家知 不知道 “ 非典型肺炎 ” 元兇是什么呢？ 從社會中來 在 SARS病毒全基因組的測序中發(fā)現， SARS病毒由一種相對穩(wěn)定的 RNA病毒 特有蛋白質和另外五種蛋白質組成。 它在人體外一般存活數小時，但在人類排泄 物中存活長達 4天，在零攝氏度時甚至可以無限期存活。 冠狀病毒 2、 SARS疫苗用于人體臨床研究還要經過有關倫理委員會的批 準，這是為什么？這是為了保障受試者的權益并確保試驗的科 學性和可靠性。 請同學們閱讀課本 “ 從生活中來 ” ，并思考以下問題： 1、我國在這項研
2、究中處于領先地位，國家的高度重視、科學 家的獻身精神無疑是重要的因素。還有其他原因嗎？ 這是為了保障受試者的權益并確保試驗的科學性和可靠 性。受試者的權益、安全和健康必須高于對科學和社會利益 的考慮。 SARS疫苗用于臨床，要經過倫理委員會批準和與 受試者簽定知情同意書，是保障受試者權益的主要措施。 我國是 SARS疫情的主要發(fā)生地，對于疫苗的研制具有別國所沒 有的迫切性；同時在取得毒株、抗血清等方面擁有一定的便利 條件；我國在研制滅活疫苗方面擁有較強的科研和生產能力。 現實中的問題 請同學們閱讀 P84 “現實中的問題 ” 及 P85“基因工 程藥物 ” ，并簡述基因工程技術
3、生產藥物的過程 。 基因工程藥物生產的基本過程 定義：基因工程技術是指將重組對象的目的基因插入載體， 拼接后轉入新的宿主細胞，構建成工程菌（或細胞），實 現遺傳物質的重新組合，并使目的基因再工程菌內進行復 制和表達。 基因工程藥物制造的一般流程： （ 1）獲得目的基因；（ 2） 組建重組質粒； （ 3）構建 基因工程菌； （ 4）培養(yǎng)工程菌；（ 5）產物分離純化； （ 6）除菌過濾；（ 7）半成品檢定；（ 8）包裝 基因工程藥物 干擾素的生產： 什么是干擾素？ 傳統(tǒng)方法：從人血液中的白細胞內提取 每 300L血液才能提取 1mg 基因工程： 將干擾
4、素基因轉移到大腸桿菌中 每千克培養(yǎng)液可提取 20-40 mg 干擾素口服無效，須注射給藥，最初的主要作用是抗病毒， 后來發(fā)現其有很重要的免疫調節(jié)作用。 科目一考試網 科目一模 擬考試 2016 金手指駕校網 金手指駕駛員考試 2016 基因工程藥物 干擾素生產車間 細胞工程藥物 傳統(tǒng)動植物藥物具有高效、低毒、副作用 少的特點。 植物細胞（組織）培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng) 植物細胞（組織）培養(yǎng) 細胞培養(yǎng)的人參愈傷組織 植物細胞（組織）培養(yǎng) 懸浮細胞培養(yǎng) 藥物制劑 脫分化： 離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)了一段時間后， 會通過細胞分裂，形成愈傷組織
5、。愈傷組織的細胞排列疏松而 無規(guī)則，是一種高度分化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞。 提取純化產物 動物細胞（組織）培養(yǎng) 動物細胞（組織）培養(yǎng) 培養(yǎng)基： 狀態(tài) 液體培養(yǎng)液（動物細胞生活的液體環(huán)境） 成分 葡萄糖（滿足能量需求、作為細胞碳源） 氨基酸（合成蛋白質） 無機鹽（重要的細胞組成物質） 維生素、動物血清等 （生長調節(jié)作用） 條件 恒溫（ 動物細胞生長溫度） 無菌條件（防止微生物污染） 動物細胞（組織）培養(yǎng) 生長特點： （ 1）貼壁生長：培養(yǎng)瓶中的懸浮液細胞，緊貼培 養(yǎng)瓶內壁才能生長 （ 2）接觸抑制：當培養(yǎng)瓶中內
6、壁生長細胞彼此緊 密接觸時，細胞不再分裂 動物細胞（組織）培養(yǎng) 應用： （ 1）生產有重要價值的蛋白質產品 分泌性的蛋白質產品 （ 2）培養(yǎng)皮膚細胞用于移植 形成組織 （ 3）檢測有毒物質 致癌致畸引起染色體數 目和結構改變 （ 4）理論研究 培養(yǎng)正?；虍惓＜毎? 于生理、病理、藥理研究 動物細胞（組織）培養(yǎng) 幾個概念： 原代培養(yǎng)：將動物組織用胰蛋白酶處理成單個細胞，配制 成一定濃度的懸浮液，放入
7、培養(yǎng)瓶中在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的過程 傳代培養(yǎng)：培養(yǎng)瓶中的細胞越來越多，用胰蛋白酶處理使 細胞從瓶壁上脫離下來，配制成懸浮液，分瓶培養(yǎng)的過程 細胞株：原代培養(yǎng)細胞傳至 10代左右就不容易傳下去，細 胞生長停滯，大部分細胞衰老死亡，少數細胞能存活傳到 4050 代，這部分細胞稱為細胞株 細胞系：細胞株傳到 50左右不能再繼續(xù)傳代，部分細胞遺 傳物質改變，具有癌變細胞的特點，可以在培養(yǎng)條件下無限制的 傳代下去，這部分細胞稱為細胞系 動物細胞融合 回憶植物細胞融合過程 中用了什么方法來促使 原生質融合？ 物理法：電刺激，振蕩 化學法： PEG （聚乙二醇） 動物細胞融
8、合 動物細胞的融合還 常常用到 滅活的病 毒 作為誘導劑 動物細胞融合 現在人們所說的生物藥物，是泛指包括生物制品在內的生物 體的初級和次級代謝產物及生物體的某一組成部分，甚至整個生 物體用作診斷和治療疾病的醫(yī)藥品。例如，從動、植物中提取生 化藥物，利用微生物發(fā)酵或動植物細胞組織培養(yǎng)，轉化生產的藥 物。而生物技術藥物，一般是指利用 DNA重組技術，或其他生 物技術生產的藥物，包括基因工程藥物、酶工程藥物、動植物細 胞工程藥物等。其品種主要包括用于預防疾病的疫苗、疫情檢測 和臨床診斷的試劑、治療疾病的藥物等。當然，生物技術藥物也 屬于生物藥物。 生物技術制藥與傳統(tǒng)的生物制藥有內在
9、聯系，同時又有明顯區(qū)別。 傳統(tǒng)的生化制藥，采用普通技術，從動物或植物中提取藥物不屬 于生物技術制藥，如傳統(tǒng)中藥和從動物組織、器官或血液中提取 生化藥物。但是，利用生物技術也可以生產傳統(tǒng)生物制藥的產品。 動物細胞融合 動物細胞培養(yǎng) 植物細胞培養(yǎng) 原理 細胞的增殖 細胞的全能性 細胞來源 胚胎或幼齡動物組織或器官 離體植物器官、組織或細胞 培 養(yǎng) 基 狀態(tài) 液體 固體 成分 天然培養(yǎng)基 合成培養(yǎng)基 組成 葡萄糖、氨基酸、無機鹽、 維生素、動物血清 礦質元素、蔗糖、維生素、 植物激素、有機添加物 器皿 培養(yǎng)瓶 錐形瓶 過程 原代生長，傳代生長 更換培養(yǎng)基，細胞增值分化 生
10、長特點 貼壁生長，細胞增值不分化 誘導形成愈傷組織，細胞增 值分化 細胞進行異養(yǎng)需氧代謝 培養(yǎng)條件 恒溫、無菌、無需光照 常溫、無菌、光照條件 培養(yǎng)結果 細胞株 細胞系 愈傷組織 植株 生物技術疫苗 請閱讀 P86-87. 疫苗的英文名稱 vaccine，最初是因牛痘得名。現在將一切通過注射或通 過黏膜途徑接種，可以誘導機體產生針對特定致病原的特異性抗體或細 胞免疫，從而使機體獲得保護或消滅該致病原能力的生物制品統(tǒng)稱為疫 苗。 我國早在宋朝真宗時期 (998 1023年 )就開始從癥狀輕微的天花病人身上 取得皰漿，人工接染到健康兒童，使之產生輕微癥狀的感染，從而獲得 免疫力，
11、避免引起嚴重天花和造成死亡。后來這一方法經阿拉伯人傳到 歐洲， 1721年傳入英國。英國醫(yī)生詹納注意到感染牛痘的人不會感染天 花。經過多次實驗，詹納于 1796年，從一擠奶女工感染牛痘的豆皰中取 出皰漿，給一個 8歲的男孩接種在手臂上。后來再給男孩接種天花皰漿， 這個男孩并沒有染上天花，證明該男孩對天花確實具有免疫力。這個牛 痘皰漿就是天花疫苗，它能夠有效地預防天花。經過一百多年的努力， 1979年 4月，世界衛(wèi)生組織宣布全球消滅了天花。 疫苗的基本成分包括抗原、佐劑、防腐劑及其他活性成分。 抗原是疫苗最主要的成分，決定疫苗的免疫性能。抗原必須是機體以外的 物質，進入機體后能夠有效激發(fā)機體
12、的免疫反應。作為抗原的生物活性物 質有：滅活的細菌或病毒，通過多次傳代得到的減毒細菌或病毒，病毒或 細菌的提純物，有效的蛋白成分，類病毒，細菌多糖，合成多肽，以及近 年來發(fā)展的 DNA疫苗等。 佐劑是能夠增強抗原的特異性免疫應答的物質，它應該無毒、安全，并且 穩(wěn)定，比如油制佐劑。 防腐劑是保證疫苗在儲存期不會被微生物污染，防止造成嚴重問題的物質， 大多數是化學防腐劑。穩(wěn)定劑是為保證作為抗原的病毒或其他微生物能夠 存活和維持其免疫活性穩(wěn)定的物質，往往都是糖類，如乳糖、山梨醇等。 另外，疫苗在制備時還需要加入適當的緩沖劑、鹽類等無活性的成分。構 成疫苗的所有成分和含量必須不影響疫苗的效力、純
13、度和安全性，因此都 有嚴格的質量標準。 傳統(tǒng)疫苗的種類有哪些？ 用于預防疾病的疫苗有細菌性疫苗、病毒性疫苗和類毒素 疫苗。從疫苗的生產技術來說，疫苗分為傳統(tǒng)疫苗和新型 疫苗兩大類。 傳統(tǒng)疫苗包括滅活疫苗、減毒疫苗和亞單位疫苗。滅活疫 苗是用致病的微生物或其代謝產物，接種到動物、雞胚、 組織或細胞培養(yǎng)物中，經生長繁殖后，用化學（丙酮、甲 醛、酚等）或物理（加熱、紫外線照射）等方法將病原體 殺死的疫苗，因此，又稱為 “ 死 ” 疫苗。減毒疫苗是通過 適當方法，以降低毒性或無毒的全病原體為抗原的疫苗。 而用天然微生物的某些成分的亞單位作為疫苗的，稱為亞 單位疫苗。 新型疫苗主要包括基因工
14、程疫苗和核酸疫苗。 基因工程疫苗還包括基因亞單位疫苗、基因工程 載體疫苗、核酸疫苗、基因缺失活疫苗、合成肽 疫苗和抗獨特型抗體疫苗。根據它們的基本特征， 也可分為活疫苗和滅活疫苗兩大類。 利用基因工程技術制成的疫苗稱為基因工程亞單 位疫苗，可歸為滅活疫苗。例如，乙型肝炎抗體 疫苗，就是將乙肝抗原基因轉入酵母或動物細胞， 通過細胞培養(yǎng)大量生產乙肝抗原，該抗原作為基 因工程疫苗用于乙型肝炎預防。人們甚至將乙肝 抗原基因轉到西紅柿中，經栽培，獲得轉乙肝抗 原基因西紅柿，食用后可預防乙肝。 乙肝疫苗 第一代乙肝疫苗， 屬血源疫苗，由無癥狀乙型肝炎表面抗原陽性者的血漿制備 而得。因提取工藝不同，
15、疫苗所含成分也有一定的差別，但均含有 22 nm小顆 粒乙型肝炎表面抗原。血源疫苗曾對防止乙肝流行發(fā)揮了重要作用，但是，疫 苗的成本高、生產周期長 (65周 )，還存在傳播艾滋病和肝炎的潛在危險。 第二代乙肝疫苗， 將編碼乙型肝炎表面抗原的基因在哺乳動物細胞或酵母菌中 高效表達，得到乙肝基因工程疫苗，接種者中約有 10%不產生應答反應；另有 5% 15%接種者屬低應答者，低應答者不能獲得完全保護作用。 第三代乙肝疫苗， 乙肝病毒包膜的抗原性主要由 S抗原和前 S1、前 S2抗原組成 組成，美國 Medeva制藥公司利用基因重組技術，在哺乳動物細胞成功地表達了 包含 S抗原和前 S1、前
16、 S2抗原的第三代重組疫苗， 1998年用于臨床，能誘導更 高的血清陽轉率和抗體應答反應。 新生嬰兒，特別是母親為乙型肝炎表面抗原陽性的新生嬰兒，產后應立即給嬰 兒接種乙肝疫苗，學齡前和學齡兒童亦應接種。一般人群 (包括新生嬰兒 )正常 接種：上臂三角肌肌肉注射，全程注射三次，每次注射 10g，第一次注射后隔 三個月和六個月注射第二次和第三次。 世界生物技術專利分布 地區(qū)或國家 生物技術專 利 /% 藥物專 利 /% 人 DNA序列 專利 /% 美國 (USA) 59 51 40 歐洲 (Europe) 19 33 24 日本 (Japan) 17 12 33 其它 (Other
17、) 5 4 3 總計 (Total) 100 100 100 16 種 生 物 技 術 藥 物 銷 售 情 況 生物藥品名稱 適應性 年銷售額 (億美元 ) 抗 CD3MAb 移植排斥 0.80 DNase 囊性纖維變性 1.11 EPO 貧血 16.50 因子 血友病 2.50 G-CSF 嗜中性白細胞減少癥 9.36 葡萄糖腦苷酯 酶 Gaucher氏病 2.15 GM-CSF 骨髓移植 0.41 GP b/ aMA b 血管造形術中血凝塊 1.30 B型肝炎疫苗 B型肝炎 10.00 人生長激素 生長不良，腎功能不 全 4.50 人胰島素 糖尿糖 7.00 人白細胞介素 -2 腎癌
18、 0.40 -干擾素 癌癥，肝炎 7.00 -干擾素 多發(fā)性硬化 2.55 -干擾素 肉芽腫病 0.04 tPA 心力衰竭 /栓塞 /中風 3.00 總計 68.62 下一個 10年的熱門藥物生物技術 技 術 新穎性 技 術 新穎性 組合化學 成熟領域 前導物綜合鑒定技術 新生技術 藥學基因組科學 發(fā)展領域 核糖酶 新生技術 蛋白質工程 發(fā)展領域 抗體酶 新生技術 基因治療 發(fā)展領域 藥物設計與人工智能 新生技術 糖類治療劑 發(fā)展領域 功能抗原 新生技術 全球生物醫(yī)藥產業(yè)發(fā)展迅猛 生物藥品的銷售呈現較快的增長。上世紀 90年 代以后，全球生物藥品銷售額以年均 3
19、0%的速 度增長，這個速度大大高于全醫(yī)藥行業(yè)年均不 到 10%的增長速度。 生物藥品銷售額占整個醫(yī)藥行業(yè)銷售額的比例 不斷提高，從 1995年的不足 4%提高到 2000年的 9%。如 2000年全球生物技術產品總額突破 600 億美元，年增長率超過 20%，其中 EPO和 CG-CSF 的單品種銷售額均超過 10億美元。 另一方面，生物醫(yī)藥技術的研發(fā)投入不斷增加。 以美國為例，生物醫(yī)藥研究研發(fā)領域的人均投 入為其他工業(yè)領域的 10倍。 我國生物制藥產業(yè)現狀 據估算，我國生物制藥的總體產業(yè)規(guī)模 僅為 80億元上下。具體為血液制品 30億 元、診斷試劑 5億元、生物基因藥物 15億
20、 元、生化制藥 30億元。 近幾年來我國生物藥品市場的進口率趨 于下降，目前這個比率保持在 36%左右。 生物制藥成果產業(yè)化出現“梗阻” 缺人才 由于生物技術專業(yè)化程度非常高，因此，在產業(yè)化 過程中需要既熟悉企業(yè)管理、又懂產業(yè)的“雙料人 才”進行整體運作 。 缺誠信 諾貝爾生理及醫(yī)學評委會主席 Jan-AkeGustafsson 博士曾形象地比喻 缺監(jiān)督媒體 缺意識科研投入意識和風險意識 發(fā)展的有利條件 1.我國生物制藥產業(yè)與國外幾乎是同時起步，差 距較小。 2.我國具有一支接受過現代生命科學基礎訓練并 且從事過高層次研究的“海外軍團”。據統(tǒng)計，
21、改革開放以來的 32萬名留學生中，學習生命科 學的接近 60%。 3.加入 WTO后，跨國公司競相在華建立研發(fā)基 地。 4.國家出臺了一系列政策，扶植生物制藥產業(yè)， 地方政府也紛紛將生物制藥確立為支柱產業(yè)。 5.目前國家推行的藥品生產強制認證制度也有利 于生物制藥發(fā)展。 發(fā)展的前景 我國生物制藥產業(yè)的增長速度逐年加快， 2000年生 物制藥的銷售增長率達到 21.6%，大大高于醫(yī)藥行 業(yè)的 12%的增長速度。 目前我國能夠生產 21種生物醫(yī)藥，世界上銷售額排 名前 10位的生物醫(yī)藥中，我國能生產 8種。 我國投入臨床研究的生物醫(yī)藥項目有近 150個，其 中有 10種產品有望
22、成為國家一類新藥。 隨著人們生活水平的提高（隨之帶來的是藥品消費 能力的提高）加上生物制藥企業(yè)市場銷售網絡的完 善及每年約 1-2個新品種投入市場，預計生物制藥業(yè) 每年保持 20-25%的年增長速度是完全可能的，按此 測算，到 2005年，我國生物制藥的市場銷售收入將 達到 130-150億元，毛利將達 40-48億元。 正在研究開發(fā)的生物技術藥物類型 領 域 開發(fā)藥物 品種 領 域 開發(fā)藥物 品種 單克隆體 78 人生長激素 5 疫苗 62 組織纖溶酶原 激活劑 4 基因治療 28 凝血因子 3 白介素 11 集落細胞刺激 因子 3 干擾素 10 促紅細胞生成 素 2 生
23、長因子 10 SOD 1 重組可溶性 受體 6 其他 56 反義藥物 6 總數 284 生物技術產業(yè)的發(fā)展 根據國際著名咨詢公司安永會計師事務所 (Ernst &Young)統(tǒng)計， 2002年全球有超過 300種生物技 術制品進入末期臨床，比 2001年增加 50%；研發(fā) 投入增長 34%，達到 220億美元；全球 4362個生 物技術公司（包含上市公司）的利潤總額上升 15%，達到 413億美元。 盡管總體形勢良好，但是產業(yè)內部仍涌動著一些 暗流：全球生物技術公司虧損幅度有所提高，虧 損總額達到 120億美元，比去年提高 116%；美國 318家上市公司的 1/3、歐洲 102家上市
24、公司的 20%，手里掌握的現金尚不足以支撐一年。 生物技術產業(yè)的發(fā)展 2001年中期我國的生物制藥平均每股凈資產同比增 長速度為 36.21%，平均凈利潤同比增長為 5.76%。 而到了 2003年，生物制藥板塊可以說是“受害”最 深的板塊，甚至可以用泡沫破碎來形容。 10家公司 中，一度出現過這樣的市情：股價在 8 10元區(qū)間 的只剩下天壇生物、四環(huán)藥業(yè)、北生藥業(yè)和北大高 科 4家；而股價在 6 8元區(qū)間的只有海王生物 1家； 吉林省的 3只生物制藥股與四環(huán)生物、金花股份都 跌到 6元以下。形勢告急。 由于我國生物制藥業(yè)以仿制國外產品為主，企業(yè)自 身沒有投入高額的研發(fā)費用，因此，從整體上來看， 我國生物制藥業(yè)才沒有出現全行業(yè)的虧損狀況。然 而股市是市場的晴雨表，不斷下挫的股市至少說明 生物醫(yī)藥產業(yè)高投入產出周期長的特點還沒有得到 投資者的普遍重視。 生物制藥 早上六七點鐘的 太陽 練習： P88 思考與討論
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