《生物技術藥物與疫苗》課件

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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(xiàn)，SARS病毒由一種相對穩(wěn)定的RNA病毒特有蛋白質(zhì)和另外五種蛋白質(zhì)組成。它在人體外一般存活數(shù)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(jīng)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(quán)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

2、？ 這是為了保障受試者的權(quán)益并確保試驗的科學性和可靠性。受試者的權(quán)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(jīng)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(quán)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(chǎn)能力。 曾有專家預言，芯片技術、醫(yī)藥和生物工程這三個領域?qū)⑹?1世紀頭30-40年發(fā)展最快的領域，是世界經(jīng)濟發(fā)展的火車頭。 生物技術藥物 基 因 工 程 藥 物 酶 工 程 藥 物 發(fā) 酵 工 程 藥 物 細 胞 工 程 藥 物生物

3、技術藥物一般是指利用DNA重組技術或其他生物技術生產(chǎn)的藥物。 現(xiàn)實中的問題 請同學們閱讀P84 “現(xiàn)實中的問題 ”及P85“基因工程藥物”，并簡述基因工程技術生產(chǎn)藥物的過程 。基因工程藥物生產(chǎn)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(zhuǎn)入新的宿主細胞，構(gòu)建成工程菌（或細胞），實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重新組合，并使目的基因再工程菌內(nèi)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(zhì)粒；（3）構(gòu)建基因工程菌；（4）培養(yǎng)工程菌；（5）產(chǎn)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(chǎn) ： 什 么 是 干

4、擾 素 ？傳 統(tǒng) 方 法 ： 從 人 血 液 中 的 白 細 胞 內(nèi) 提 取 每 300L血 液 才 能 提 取 1mg 基 因 工 程 ： 將 干 擾 素 基 因 轉(zhuǎn) 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(xiàn)其有很重要的免疫調(diào)節(jié)作用。 科目一考試網(wǎng) http:/ 科目一模擬考試2016金手指駕校網(wǎng) http:/ 金手指駕駛員考試2016 基因工程藥物 干擾素生產(chǎn)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

5、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。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(chǎn) 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(zhì) ） 無 機 鹽 （ 重

6、要 的 細 胞 組 成 物 質(zhì) ） 維 生 素 、 動 物 血 清 等 （ 生 長 調(diào) 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(nèi) 壁 才 能 生 長（ 2） 接 觸 抑 制 ： 當 培 養(yǎng) 瓶 中 內(nèi) 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(chǎn) 有 重 要 價 值 的 蛋 白 質(zhì) 產(chǎn) 品 分 泌 性 的 蛋

7、 白 質(zhì) 產(chǎn) 品（ 2） 培 養(yǎng) 皮 膚 細 胞 用 于 移 植 形 成 組 織（ 3） 檢 測 有 毒 物 質(zhì) 致 癌 致 畸 引 起 染 色 體 數(shù) 目 和 結(jié) 構(gòu) 改 變 （ 4） 理 論 研 究 培 養(yǎng) 正 常 或 異 常 細 胞 用 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 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

8、 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(shù) 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(zhì) 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 ，

9、 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(zhì) 融 合 ？物 理 法 ： 電 刺 激 ， 振 蕩化 學 法 ： PEG （ 聚 乙 二 醇 ） 動物細胞融合動 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(xiàn)在人們所說的生物藥物，是泛指包括生物制品在內(nèi)的生物體的初級和次級代謝產(chǎn)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(zhuǎn)化生產(chǎn)的藥物。而生物技術藥物，一般是指利用

10、DNA重組技術，或其他生物技術生產(chǎn)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(nèi)在聯(lián)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(chǎn)傳統(tǒng)生物制藥的產(chǎn)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

11、成葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清礦質(zhì)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(jié)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(xiàn)在將一切通過注射或通過黏膜途徑接種，可以誘導機體產(chǎn)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(9981023年)就開始從癥狀輕微

12、的天花病人身上取得皰漿，人工接染到健康兒童，使之產(chǎn)生輕微癥狀的感染，從而獲得免疫力，避免引起嚴重天花和造成死亡。后來這一方法經(jīng)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(jīng)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(jīng)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

13、性能。抗原必須是機體以外的物質(zhì)，進入機體后能夠有效激發(fā)機體的免疫反應。作為抗原的生物活性物質(zhì)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(zhì)，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(zhì)，大多數(shù)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(zhì)，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?shù)木彌_劑、鹽類等無活性的成分。構(gòu)成疫苗的所有成分

14、和含量必須不影響疫苗的效力、純度和安全性，因此都有嚴格的質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)物，接種到動物、雞胚、組織或細胞培養(yǎng)物中，經(jīng)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程疫苗和核酸疫

15、苗?；蚬こ桃呙邕€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(jù)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(zhuǎn)入酵母或動物細胞，通過細胞培養(yǎng)大量生產(chǎn)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(zhuǎn)到西紅柿中，經(jīng)栽培，獲得轉(zhuǎn)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，疫苗所含成分也有一定的差別，但均含有22 nm小

16、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(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)率和抗體應答反應。新生嬰兒，特別

17、是母親為乙型肝炎表面抗原陽性的新生嬰兒，產(chǎn)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) 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0.80DNase囊性纖維

18、變性1.11EPO貧血16.50因子血友病2.50G-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0.41GPb/aMAb血管造形術中血凝塊1.30B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0.04tPA心力衰竭/栓塞/中風3.00 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(zhì)工程發(fā)展領域抗體酶新生技術基因治療發(fā)

19、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(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛生物藥品的銷售呈現(xiàn)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30%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(chǎn)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(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀據(jù)估算，我國

20、生物制藥的總體產(chǎn)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(chǎn)業(yè)化出現(xiàn)“梗阻” 缺人才 由于生物技術專業(yè)化程度非常高，因此，在產(chǎn)業(yè)化過程中需要既熟悉企業(yè)管理、又懂產(chǎn)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 n我國生物制藥產(chǎn)業(yè)與國外幾乎是同時起步，差距較小。n我國具有一支接受過現(xiàn)代生命科學基礎訓練并且從事過高層次研究的“

21、海外軍團”。據(jù)統(tǒng)計，改革開放以來的32萬名留學生中，學習生命科學的接近60%。n加入WTO后，跨國公司競相在華建立研發(fā)基地。n國家出臺了一系列政策，扶植生物制藥產(chǎn)業(yè)，地方政府也紛紛將生物制藥確立為支柱產(chǎn)業(yè)。n目前國家推行的藥品生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品有望成為國家一類新藥。隨著人們生活水平的提高（隨之帶來的是藥

22、品消費能力的提高）加上生物制藥企業(yè)市場銷售網(wǎng)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生長因子10 SOD1重組可溶性受體6其他56 反義藥物6總數(shù)284 生物技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展根據(jù)國際著名咨詢公司安永會計師事務所(Ernst&Young)統(tǒng)計，2002

23、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(chǎn)業(yè)內(nèi)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家上市公司的20%，手里掌握的現(xiàn)金尚不足以支撐一年。 生物技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 2001年中期我國的生物制藥平均每股凈資產(chǎn)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(xiàn)過這樣的市情：股價在810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68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(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)業(yè)高投入產(chǎn)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