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
第一节   疫苗概述

     

一、疫苗的起源与发展

v疫苗的起源可以追溯到我国古代。

v早在4世纪初,东晋葛洪所著《肘后方》中,已有关于防治狂犬病的记载:“杀所咬犬,取脑敷之,后不复发”。

v在宋真宗时代(公元1000年左右)宰相王达之子患了天花,四处请医无效,最后请来了峨眉山的道人,取其患处的结痂,处理后进行自体接种而治愈,这当是最早的自身免疫治疗(self-Vaccine

î逐渐发展成了预防天花的人痘接种法

î即从感染天花后的恢复期病人或症状比较轻的病人身上,挑取水泡、脓疱和痘痂内容物并保存1个月左右待其干燥,然后将其研磨成粉末,给健康人的鼻腔吸入,以预防天花,取得了很好的保护效果。

î这是人类史上最早使用疫苗来预防疾病的记录,较英国医生琴纳(Jenner)发明牛痘苗早了几百年。

v15世纪中期我国的人痘苗接种法传至中东,后经改革进行皮下接种。

v1721年英驻土耳其的大使夫人,将此法又传至英与欧洲各国。

v人痘的发明是中国人民对世界医学的一大贡献。

v2000年,美国疾病控制与预防中心Centersfor Disease Control and PreventionCDC)出版了《疫苗可预防疾病的流行病学与预防学6版,在这本被誉为疫苗学权威手册首页的“疫苗接种的里程碑”中,第一项即是“12世纪中国开始用人痘接种预防天花”(见下表)这是对中国首先开始使用人痘接种预防天花是最早的免疫接种形式的肯定。

Ø1796.5.14英国乡村医生爱德华·琴纳(EdwardJenner)进行了人类历史上的第一次疫苗接种试验。Jenner从一位感染了牛痘的年轻挤奶农妇的手上挑取了痘苗接种到一名8岁男孩的手臂上。经过几个月的严密观察,发现小男孩获得了免疫保护,一直没有感染天花。

Ø17989月,Jenner发表了接种“牛痘”预防天花的论文,虽然当时全然不知天花是由天花病毒感染所致,但   这一划时代的发明,开创了人工自动免疫的先河。

Ø随后,种痘技术传遍了欧洲,后又传到北美和亚洲。

Ø为纪念Jenner的这一伟大贡献,巴斯德(Pasteur)将疫苗称为Vaccine(拉丁文vacc是“牛”的意思)。

Ø由于长期和广泛地使用牛痘苗,全世界从1977年以后再也没有发现过天花病人。

Ø世界卫生组织(WorldHealth OrganizationWHO)于19791026日庄严宣布,天花已在全球绝迹。这是人类历史上第一个使用疫苗消灭的传染病。

Ø随后的羊炭疽减毒活疫苗的试验成功,尤其是1885年首次在人体使用减毒狂犬病疫苗的成功,标志人类进入了一个预防接种的科学新纪元。基于安全原因,正式生产的均为狂犬病灭活疫苗,质量上也在不断的改进。Pasteur在疫苗研制领域的先锋作用和卓越贡献引起了第一次疫苗革命。

F到19世纪末,人类在疫苗学领域里已经取得了辉煌的成就,包括:

F2个人用病毒减毒活疫苗(琴纳的牛痘,巴斯德的狂犬病)

F3个人用细菌灭活疫苗(美国Salmon和Smith、法国Chamberlai和Roux的伤寒、霍乱和鼠疫),以及疫苗学的一些基础概念,如细胞免疫(1884年),Ehrlich的受体理论(1897年)及毒素-抗毒素作用。

F进入20世纪前30年,疫苗学在三个方面取得了重大进展:

î首先,法国科学家CalmetteGuerin1906年从牛体分离到1株结核菌,经过13年在牛胆汁中传递230代,获得1株减毒株,制成疫苗,于1927年上市,即所谓卡介苗BCG)。

î其次,在20年代,巴斯德研究所的Ramon应用化学灭活方法获得白喉和破伤风类毒素并研制成疫苗

î第三,Wilson SmithThomas Francis分别在禽胚中研制成功2种灭活甲型流行性感冒(流感)疫苗

v二次大战后,疫苗研究进入了突飞猛进的发展阶段。

v波士顿的Enders及其同事发展了病毒的体外细胞培养技术,促进了多种减毒和灭活病毒疫苗的研制。

v50年代,先有Salk3价灭活脊髓灰质炎(脊灰)疫苗(IPV),后有Sabin3价减毒脊灰疫苗(OPV),为人类渴望在地球上消灭脊灰提供了有力武器。同一时期还研制了在鸡胚细胞中培养减毒的麻疹疫苗。

v60年代研制了在鸡胚中减毒的流行性腮腺炎疫苗。

v70年代研制了在细胞中培养的风疹疫苗。

v细菌疫苗方面,70年代细菌夹膜多糖的纯化技术促进了多个侵袭性细菌疫苗的研制成功。

v同一时期的病毒蛋白纯化技术也促进了血源性乙型病毒性肝炎(乙肝)疫苗的研制成功。

Ø20世纪80年代,现代分子技术的应用推动了又一代疫苗的研制,引发了疫苗发展史上的第二次革命。

Ø其首要成果是基因重组乙肝疫苗,为人类在地球上消除乙肝提供了希望。

Ø与此同时,化学、生物化学、遗传学和免疫学的发展在很大程度上为新疫苗的研制和旧疫苗的改进提供了新技术和新方法(下表)。 

                                               

 

学科领域

 
 

生物技术

 
 

作用和影响

 
 

遗传学

 
 

基因工程和DNA重组(包括基因克隆和表达,DNA测序,DNA合成,核酸内切酶和工具酶,PCR,全基因图谱)

 
 

抗原鉴定和抗原分离

 

测定抗原的可变性

 

蛋白质抗原的基因工程

 

基因突变和减毒

 

重组微生物作为载体

 
 

化学

 
 

多肽合成

 
 

鉴定抗原表位

 

研制多肽疫苗

 
 

蛋白质结构

 
 

计数及估测T和B细胞表位

 
 

糖结构

 
 

多糖疫苗

 
 

基础研究

 
 

佐剂,多糖和蛋白质偶联疫苗

 
 

免疫学

 
 

单克隆抗体

 
 

抗原鉴定和抗原分离

 

鉴定抗原表位

 
 

抗同种异型

 
 

模拟非蛋白质表位

 
 

免疫调控

 
 

新型佐剂

 
 

基础研究

 
 

细胞和分子免疫机理

 

粘膜免疫

 

v至今已有30余种疫苗成功的用于人类疾病的预防,其中一半以上是病毒疫苗。如天花(poxvirus)、小儿麻痹(poliovirus)、麻疹(Measles)等曾严重危害人类生命与健康的疾病的流行得到了有效的控制。其中天花已被根除,创造了使用疫苗在自然界中彻底消灭一种病原微生物的医学奇迹。人类消灭脊髓灰质炎的目标也即将实现。

v我国自1919年开始建立专门的机构(中央防疫处,北京生物制品研究所前身)从事生物制品的研究、生产,这是我国第一所生物制品研究所。

v建国后,我国政府重新组建和新建了北京、上海、武汉、长春、兰州、成都等六个生物制品研究所。

Ø中国现有疫苗产品生产企业约30家,是世界上疫苗产品生产企业最多的国家(下表)。

Ø中国的疫苗产品年产量已经超过10亿个剂量单位,疫苗的种类和数量也达到世界之最,其中用于预防乙肝、脊髓灰质炎、麻疹、百日咳、白喉、破伤风的儿科常见病的疫苗生产量达到5亿人份,已经全部实现计划免疫接种。

Ø中国生产的疫苗产品已经能够满足防病、灭病的需要。

二、疫苗与基因工程疫苗

v传统疫苗(Traditional Vaccine

v用人工变异或从自然界筛选获得的减毒或无毒的活的病原微生物制成的制剂,或者用理化方法将病原微生物杀死制备的生物制剂,用于人工自动免疫,以保护人或动物产生免疫力,这些制剂被称为疫苗(多用于预防),即疫苗是由病原体制成的。

v国内常将细菌制作的人工主动免疫生物制品称为菌苗

v将病毒(Virus)、立克次氏体(Rickettia)、螺旋体(Spiral coil)等微生物制成的生物制品称为疫苗

v现在国际上一般将细菌性制剂、病毒性制剂以及类毒素统称为疫苗 (vaccine)。

基因工程疫苗

v基因工程疫苗:上述狭义的疫苗被称做传统疫苗(traditional vaccine),即完整的病原体为主制成的疫苗;而基因工程疫苗则属于新一代疫苗(New generation Vaccine)或高技术疫苗范畴(High-tech Vaccine)。

*现代疫苗(Modernvaccine ):是一种利用现代分子生物学技术,使用Ag通过诱发机体产生特异性免疫反应,以预防和治疗疾病或达到某种特定的医学目的生物制剂。

三、传统疫苗与新型疫苗的区别:

 v传统疫苗


①疫苗的研制则主要是通过人体实验从经验与失败中获得

② 20世纪以来,随着病原学、流行病学、免疫学,特别是病毒组织培养技术的发展,大量传统疫苗相继问世。

③免疫学的进展,使人们可以通过是否产生中和抗体判定疫苗成功与否。几乎所有免疫保护机制明确,可以产生中和抗体,又易于培养的疫苗都已获得成功。甚至一些新出现的疾病,主要具备上述特点,也可以使用传统疫苗技术迅速研制成功。

④对于免疫保护机制不明确,有潜在致癌性或免疫病理作用,以及病原不明或难于培养的疫苗,使用传统疫苗技术就很难研制成功。

新型疫苗

①新型疫苗则是在分子生物、分子免疫学、蛋白化学以及相应的生物高技术基础上发展起来的。

②重组DNA技术促进了疫苗生产技术的发展。

③从现代的观点来看,我们可以把疫苗定义为:一种使用抗原通过诱发机体产生特异免疫反应以预防和治疗疾病或达到特定医学目的的生物制剂。

④目前新型疫苗的研究主要集中在改进传统疫苗和研制传统技术不能解决的新疫苗两个方面,包括肿瘤疫苗避孕疫苗及其它非感染性疾病疫苗的研究,其中发展治疗性疫苗已成为新型疫苗研究的重要组成部分。