生物制品学

张志国

目录

  • 1 第一章 绪论
    • 1.1 第一节 生物制品学概述
    • 1.2 第二节 生物制品学发展简史
  • 2 第二章 生物技术与生物制品学的国内外研究进展
    • 2.1 第一节 世界各国生物技术与生物制品发展的总特点
    • 2.2 第二节  国外生物技术产业的发展概况
    • 2.3 第三节  我国生物技术与生物制品发展概况
    • 2.4 第四节  我国生物技术与生物制品的主要成就
    • 2.5 第五节  我国生物技术与生物制品的发展展望
  • 3 第三章 生物制品的制备
    • 3.1 第一节  一般生物制品的制备方法
    • 3.2 第二节  各类生物制品的分离纯化方法
    • 3.3 第三节  基因工程制品的分离纯化方法
    • 3.4 第四节  生物制品的质量检测与控制
    • 3.5 第五节  生物制品的保存与运输
  • 4 第四章  人源生物制品
    • 4.1 第一节  人源生物制品的特点与种类
    • 4.2 第二节   血液制品
      • 4.2.1 一、血液制品的种类
      • 4.2.2 二、血液制品的安全性
    • 4.3 第三节  人尿制品
      • 4.3.1 一、人尿的化学组成
      • 4.3.2 二、尿液中的活性物质
    • 4.4 第四节  胎盘制品
    • 4.5 第五节  人源生物制品的制备实例
      • 4.5.1 人血浆白蛋白制剂的制备
      • 4.5.2 尿激酶的制备
      • 4.5.3 人绒毛促性腺激素的制备
      • 4.5.4 白细胞介素-2的制备
    • 4.6 第六节  人源性生物制品的研发前景
  • 5 第五章   动物源生物制品
    • 5.1 第一节  动物源性生物制品概况
      • 5.1.1 一、动物源性生物制品的特点
      • 5.1.2 二、动物源性生物制品的种类与用途
      • 5.1.3 三、几种重要的动物源性生物制品
    • 5.2 第二节  动物源性生物制品制备实例
      • 5.2.1 一、胰岛素的制备
      • 5.2.2 二、超氧化物歧化酶的制备
      • 5.2.3 三、核糖核酸的制备
      • 5.2.4 四、肝素的制备
      • 5.2.5 五、硫酸软骨素的制备
  • 6 第六章  基因工程病毒疫苗
    • 6.1 第一节   疫苗概述
    • 6.2 第二节  病毒疫苗的种类
    • 6.3 第三节 基因工程病毒疫苗的设计与制备
    • 6.4 第四节  基因工程病毒疫苗的研发现状
    • 6.5 第五节 我国基因工程病毒疫苗的开发战略
  • 7 第七章  基因工程菌苗
    • 7.1 第一节  概述
    • 7.2 第二节  目前应用的菌苗及其存在问题
    • 7.3 第三节  重要细菌基因工程苗的研究进展
    • 7.4 第四节  基因工程菌苗的开发战略
  • 8 第八章   治疗性疫苗
    • 8.1 第一节   概述
    • 8.2 第二节   治疗性疫苗的种类
    • 8.3 第三节  乙型肝炎复合物型治疗性疫苗
    • 8.4 第四节  治疗性疫苗的开发现状及展望
    • 8.5 第五节  我国治疗性疫苗的开发战略
  • 9 第九章  治疗性抗体
    • 9.1 第一节   概述
    • 9.2 第二节  抗体的分类及功能特点
    • 9.3 第三节  单克隆抗体
    • 9.4 第四节  基因工程抗体
    • 9.5 第五节  我国治疗性抗体的开发战略
  • 10 第十章  血液代用品
    • 10.1 第一节  血液代用品概述
    • 10.2 第二节  血液及其主要成分的结构和功能特点
    • 10.3 第三节  血液代用品的开发现状
  • 11 补充拓展
    • 11.1 视频
第四节  我国生物技术与生物制品的主要成就


1)我国生物技术研究工作始于20世纪70年代初,先是进行固定化酶的研究,以后固定化酶和固定化细胞的研究与应用得到扩展。

2)70年代后期,开始跟踪国外基因工程技术的某些基础性工作

3)80年代初期,开始乙型肝炎基因工程疫苗、基因工程干扰素等的开发研究,并相继把酶工程、发酵工程的课题列为攻关项目,设立几百个研究课题,研究范围相当广泛。

侯云德(1929.7.13~)医学病毒学专家中国工程院院士。因研究仙台病毒方面的突出成就获苏联医学科学博士学位。研究过干扰素和中药黄芪的抗病毒感染作用。

v在国内首先研制成功临床级人白细胞干扰素,建立人白细胞干扰素基因无性繁殖系,研制成功人α1型基因工程干扰素,并将其投放市场。

4)其中医药生物技术课题占相当大的比例,中国参与了人类基因组计划研究,且主持肝蛋白质组项目也正式启动。除课题和资金资助外,我国还十分注重国际交流与合作,每年都派出大批科技人员去国外学习与交流,积极参加国际学术会议,并与国外单位进行不同形式的合作。

5)在国内投入大量资金建立起30个生物技术领域(含生命科学)的国家重点实验室,吸收了一批高水平的科技人才从事范围广泛的研究。这些重点实验室分布在中国科学院、教育部、卫生部等所辖单位。

6)细菌性疫苗有痢疾疫苗等,福氏-宋内氏双价基因工程痢疾疫苗是国内外首创

7)基因工程活性多肽药物是进展较快的生物技术药物。有基因工程干扰素、白细胞介素、心钠素、人组织纤维蛋白酶原激活因子(t-PA)、肿瘤坏死因子(TNF)等20多种多肽药物,已有12种基因工程药物和疫苗被批准上市。其中α-1b型干扰素为我国科学家首创新药

v在国家的大力支持下,我国的科技人员在医药生物技术的课题研究中辛勤工作,取得了比较明显的成果。如在新型疫苗上研制进展比较突出,已研制成功的基因工程乙型肝炎疫苗年产100万人份的生产线已通过国家验收,产品也已投放市场。

正在研制中的疫苗

v病毒性疫苗有新型乙型肝炎疫苗和流行性出血热疫苗等7种;

v细菌性疫苗有痢疾菌苗等,福氏-宋内氏双价基因工程痢疾菌苗,是国内外首创(1998年获新药证书);

v其中痢疾、霍乱、儿童免疫多价菌苗已获准进行人体试验。

v寄生虫疫苗有日本血吸虫疫苗、疟疾疫苗,血吸虫疫苗进展明显;

v避孕疫苗有人绒毛膜促性腺激素(HCG)疫苗等;

v基因工程活性多肽药物是另一类研制进展较快的生物技术药物。

v我国已研制成功或正在研制的有基因工程干扰素、白细胞介素、心钠素、人组织纤维蛋白酶原激活因子(t-PA)、肿瘤坏死因子(TNF)20多种多肽药物,其中已有12种基因工程药物和疫苗被批准上市(表2-2)。其中α-Ib型干扰素为我国科学家首创新药(1998)

v另有白细胞介素-23、肿瘤坏死因子、人表皮生长因子、红细胞生成素(EPO)、集落刺激因子(GM—CSF)等10余种基因工程药物在进行中试或药理药效试验。

我国已批准上市的基因工程药物和疫苗

                                               

 

中文名称

 
 

缩写名

 
 

适应症

 
 

α1b―干扰素(外用)

 
 

rhuIFNαlb

 
 

病毒性角膜炎

 
 

α1b―干扰素

 
 

rhuIFNαlb

 
 

HBV、HCV等

 
 

α2a―干扰素

 
 

rhuIFNα2b

 
 

尖锐湿疣、疱疹等

 
 

α2b―干扰素

 
 

rhuIFNα2b

 
 

HBV、HCV

 
 

γ―干扰素

 
 

rhuIFNγ

 
 

类风湿

 
 

白细胞介素―2

 
 

rhuIL-2

 
 

癌症铺助治疗

 
 

粒细胞集落刺激因子

 
 

rhuG-CSF

 
 

化疗生白细胞

 

                       

 

重组链激酶

 
 

rSK

 
 

心梗溶栓

 
 

 红细胞生成素

 
 

  rhuEPO

 
 

再障贫血

 
 

碱性成纤维细胞

 
 

   bFGF

 
 

创伤、烧伤

 
 


 

 乙型肝炎疫苗

 


 
 


 

   HBsAg

 


 
 


 

乙型肝炎

 


 

8)从20世纪70年代末,我国就开始研究单克隆抗体与导向药物——杂交瘤单克隆抗体,现在已获得了大量杂交瘤细胞系和大批单克隆抗体诊断试剂盒。目前正在研制的有120多种分子诊断试剂和McAb试剂盒。其中包括病原微生物方面、人体免疫系统方面、抗肿瘤相关抗原方面和人口控制方面的单克隆抗体和试剂盒。

v在抗肿瘤方面,还利用单克隆抗体与毒素、放射性核素或抗肿瘤药物等进行偶联,制成导向药物,进行了大量临床前的研究;此外还进行了人人单抗研究。抗体工程也取得多项成果,并开始应用于临床。我国开发的肝癌单克隆抗体定位诊断试剂填补了国内外空白;还获得了1638种抗人白细胞分化抗原的单克隆抗体,并得到“国际人白细胞分化抗原大会”的确认,其中,部分抗体结合免疫毒素已用于异基因骨髓移植治疗多例白血病,效果明显。

9)我国利用基因工程技术对医用抗生素的生物合成和结构修饰进行了研究。一方面,从基因结构和组成出发,深入了解其生物合成机制,已分离出麦迪霉素的碳霉糖4'羟基-О-丙酰基转移酶基因和硫霉素产生菌的异青霉素N合成酶(IPNS)基因;另一方面,有目的地进行了基因遗传操作,改造抗生素结构,获得了新品种。我国已将产麦迪霉素的生米卡链霉菌的碳霉糖4'羟基-О-异戊酰基转移酶基因,被克隆到螺旋霉素产生菌中,得到的产物为抗菌活性增强的4'-异戊酰螺旋霉素,创造出了新的抗菌化合物。

10)肝炎、糖尿病和心血管病临床治疗急需对甘油三酯、胆固醇、谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)等许多生化指标进行检测,需要大量诊断用酶。我国应用酶工程技术研究出了一批相应的诊断酶、试剂盒、酶电极以及诊断测试仪器。现已投入生产的有新型乙肝病毒表面抗原凝集诊断试剂、丙肝病毒抗酶联免疫试剂盒、血糖酶试剂盒(糖尿病)、尿酸酶试剂盒(肾病)、谷丙转氨酶试剂盒(肝炎)、谷草转氨酶试剂盒(心肌梗死)、甘油三酯酶试剂盒(心血管病)等多种诊断试剂,并形成了中国自己的新型诊断试剂工业

v谷丙转氨酶(又名谷氨酸转氨酶,简称GPTALT)升高在临床是很常见的现象。肝脏是人体最大的解毒器官,该脏器是不是正常,对人体来说是非常重要的。GPT升高是肝脏功能出现问题的一个重要指标。在常见的因素里,各类肝炎都可以引起GPT升高,这是由于肝脏受到破坏所造成的。


11)在基因治疗研究方面

v我国已对血友病进行了首次临床试验,已取得了明显治疗效果,并获准扩大临床试验。(国际先进)

v针对恶性肿瘤的基因治疗,已开展了多方面的实验室研究,构建了TKCD两种基因及病毒载体与高效导向的非病毒载体,奠定了治疗技术基础,并获准进行临床试验。

vHSV—1Virus中分离克隆的TK为“自杀基因”导入脑恶性胶质瘤中已治10例。

v血友病是一组遗传性凝血因子缺乏引起的出血性疾病。在我国,血友病的社会人群发病率为510/10万,婴儿发生率约1/5000。典型血友病患者常自幼年发病、自发或轻度外伤后出现凝血功能障碍,出血不能自发停止;从而在外伤、手术时常出血不止,严重者在较剧烈活动后也可自发性出血。

v血友病是女性携带导致下一代男性发病,可以进行妊娠后的产前诊断,进行优生优育。


重组腺病毒-p53注射液  

vp53基因是研究最透彻,功能最强大的一种抑癌基因。野生型p53对细胞周期和凋亡起关键性作用,尤其是对受照射、细胞毒制剂、热疗打击的癌细胞,起更大的杀伤作用。

v是世界上第一个批准上市的基因治疗药物。

12)在蛋白质工程研究方面,对人胰岛素、人尿激酶原、葡萄糖异构酶、凝乳酶的蛋白质工程的研究已达到世界最好水平。在蛋白质分子设计计算方法上有我国自己的独创性,从而可合理设计药物,发现了一批有价值的前导化合物。

v在应用基础研究方面,也取得一些突了进展,现已构建了15种新型基因工程载体,并已在实际中应用。

13)在消除慢性肝炎免疫耐受状态技术、建立人类染色体专一特异性探针池、人类染色体Xp11.2-21.3区段YAC的构建方面都达到了国际先进水平。我国分离克隆的人新基因,见表2-3

我国首次发现的新型基因

                                                                               

 

   类别

 
 

  代码

 
 

cDNA长度/bp

 
 

    NCBI数据登记号

 
 

 白血病

 
 

  PML

 



 

  PLZF

 


 

   避孕

 
 

 RSD-1

 
 

  2 069

 
 

         U26723

 

 

 RSD-2

 
 

  1 837

 
 

         M31322

 

 

 BS-84

 
 

  2 324

 
 

         U12978

 

 

 BS-17

 
 

    791

 
 

         U26724

 
 

 连接酶 

 

 

  1 077

 

 

 同工酶

 

 

  2 000

 

 

  调 控

 
 

P53BP3

 
 

  1 312  

 

                                                       

 

 
 

  RA578

 
 

 3-8k

 
 

  U37688

 

 

  RA5

 
 

 1 859

 
 

  U28249

 

 

  RA28

 
 

 1 475

 
 

  U28250 

 

 

  RA42

 
 

  709

 
 

  U34343

 

 

  HP8

 
 

 2 480

 


 

  N2A3B

 
 

 2 095

 


 

  C2L2

 
 

 2 395

 

14)应用发酵工程技术,研究出了大批氨基酸、微生物多糖等系列产品,如氨基酸系列产品就有L-赖氨酸、L-异亮氨酸、L-缬氨酸、L-苏氨酸、L-脯氨酸等10余种。不仅研制出大批发酵工程新产品,还对已有的头孢菌素C、维生素C、柠檬酸等发酵产品的生产工艺进行了重大技术革新,大大提高了其生产的技术水平,取得了明显的经济效益。我国还建立起了用枯草杆菌工程菌来生产核黄素(维生素B2)的方法,使生产成本降低42%

15)海洋生物技术中一个重要方面,就是对海洋生物活性物质的利用研究,从海洋动物、植物、微生物中提取具有药用或保健作用的生理活性物质。我国在这方面也已取得了大批重要科技成果,有一部分已经产业化。


16)生化工程也是生物技术体系中的重要组成部分,对促进生物技术产业化十分重要。它包括生化反应工程技术、生化分离工程技术、过程自动控制工程技术、以及生化工程关键设备等。我国已先后研制了7个类别的生物反应器Bioreactor)(表2-410余种检测系列化反应过程传感器Bioreactor)。

我国研制的生物反应器

                               

 

反应器类别

 
 

反应器名称

 
 

大规模细胞培养生物反应器

 
 

  ①  微载体培养反应器系统

 

  ②  中空纤维培养反应器系统

 
 

高粘度培养物生物反应器

 
 

  微生物多糖用气升式生物反应器

 
 

固定化增殖细胞生物反应器

 


 
 

  ① 外循环流态化生物反应器

 

  ②喷射循环移动床生物反应器

 

  ③ 悬浮床生物反应器

 

  ④并流固定床生物反应器

 
 

新型大规模生物反应器

 
 

  新型气升双环流生物反应器

 
 

动物细胞生物反应器

 
 

  20L、50L动物细胞生物反应器

 
 

植物细胞生物反应器

 
 

  10L植物细胞生物反应器

 
 

中小型自控通用生物反应器

 
 

   2.5L、5L、10L、30L、300L、3000L系列生物反应器

 


摇袋式细胞培养生物反应










动物细胞培养生物反应器


17)植物细胞培养也取得一定的进展。可进行人参细胞大量培养,建立了日产20-30kg的生产规模装置;已着手进行保健品和日用化妆品的开发研究。培养紫草细胞,生产紫草宁,已用于化妆品,用于药品中的实验任务即将完成。

18)利用动物细胞培养技术生产药用生物活性物质方面19982月已获得了可在乳汁中表达生产药用蛋白凝血因子X转基因山羊

Ⅻi

 综上所述,在最近的10多年中,我国的医药生物技术得到了快速的发展,使我国的医药业发生了极大的变化。当然,与先进国家相比,我国还存在有相当大的差距,如创新还不多,缺少自主开发的新品种,上、下游的关系尚不够完全协调,产业化进展还比较慢等问题。随着我国科技水平的提高,再加上国家的重视和大力支持,这些问题将得到解决,并将进一步推进医药生物技术产业化,为人民的医疗卫生事业服务。