生物技术药物

生物技术药物

摘要：本论文主要介绍了生物技术药物的定义及特点并着重介绍了生物技术药物中的基因工程药物，详细讲解了基因工程药物制造的一般流程。并以乙型病毒肝炎疫苗为例具体介绍了基因工程药物的临床应用。

关键词：生物技术；生物技术药物；基因工程；基因工程药物；临床应用

生物技术药物的定义：

生物技术药物是指采用DNA重组技术、单克隆抗体技术或其它生物新技术研制的蛋白质、抗体或核酸类药物。

生物技术药物的特点：

1. 生物技术来源药物的生产方式，是应用基因修饰活的生物体产生的蛋白或多肽类的产物，或是依据靶基因化学合成互补的寡核苷酸，所获产品往往分子质量较大，并具有复杂的分子结构。

2. 生物技术药物存在着种属特异性。许多生物技术药物的药理学活性与动物种属及组织特异性有关，主要是药物自身以及药物作用受体和代谢酶的基因序列存在着动物种属的差异。来源人类基因编码的蛋白质和多肽类药物，其中有的与动物的相应蛋白质或多肽的同源性有很大差别，因此对一些动物不敏感，甚至无药理学活性。

3. 生物技术药物由于是人类天然存在的蛋白质或多肽，量微而活性强，用量极少就会产生显著的效应，相对来说它的副作用较小、毒性较低、安全性较高。

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4. 生物技术活性蛋白质或多肽药物较不稳定，易变性，易失活，也易为微生物污染、酶解破坏。

5. 生物技术来源药物的基因稳定性，生产菌种及细胞系的稳定性和生产条件的稳定性非常重要，它们的变异将导致生物活性的变化或产生意外的或不希望的一些生物学活性。

6. 生物技术药物的免疫原性。许多来源于人的生物技术药物，在动物中有免疫原性，所以在动物中重复给予这类药品将产生抗体，有些人源性蛋白在人中也能产生血清抗体，主要可能是重组药物蛋白质在结构及构型上与人体天然蛋白质有所不同所致。

7. 生物技术来源药物，很多在体内的半衰期短，迅速降解，并在体内降解的部位广泛。

8. 生物技术来源药物的受体效应。许多生物技术药物是通过与特异性受体结合，信号传导机制而发挥药理作用，且受体分布具有动物种属特异性和组织特异性，因此药物在体内分布具有组织特异性和药效反应快的特点。

9. 生物技术来源药物的多效性和网络效应。许多生物技术药物可以作用于多种组织或细胞，且在人体内相互诱生、相互调节，彼此协同或拮抗，形成网络性效应，因而可具有多种功能，发挥多种药理作用。

10. 生物技术来源药物的生产系统复杂性，致使它们的同源性，批次间一致性及安全性的变化要大于化学产品。所以生产过程的检测、GMP步骤的要求和质控的要求就更为重要和严格。

基因工程药物

是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来，经过一系列基因操作，最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去，这些受体细胞包括细

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菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞，在受体细胞不断繁殖过程中，大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质，即基因疫苗或药物。

基因工程技术可生产的药物和制剂包括:

(1)免疫性蛋白,如各种抗原和单克隆抗体;

(2)细胞因子,如各种干扰素,白细胞介素,集落刺激生长因子,表皮生长因子,凝血因子;

(3)激素,如胰岛素,生长激素,心素纳;

(4)酶类,如尿激酶,链激酶,葡激酶,组织型纤维蛋白溶酶原激活剂,超氧化物歧化酶.

基因工程药物制造的一般流程：

(1)获得目的基因;

目的基因的获得

一,逆转录法

逆转录法是先分离纯化目的基因的mRNA,再反转录成cDNA,然后进行cDNA的克隆表达.

1,mRNA的纯化

mRNA的特点:3'末端含有一多聚腺苷酸组成的末端.

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方法:亲和层析法

2,cDNA第一链的合成

一般 mRNA都带有3'-polyA,所以可以用寡聚dT作为引物,在逆转录酶的催化下,开始cDNA链的合成.

用放射性探针法检测.

3,cDNA第二链的合成

以cDNA第一链为模板合成第二链.

4,cDNA克隆

用于cDNA克隆的载体有两类:质粒DNA和噬菌体.又将其分为表达型载体和非表达型载体.选用表达型载体可以增加目的基因的筛选方法,有利于目的基因的筛选.

cDNA片段与载体的连接通常采用下面方法:

加同聚尾连接:在载体和cDNA的3'末端加上互补的同型多聚酶序列.

人工接头连接:所谓人工接头是指用人工合成的,连接在目的基因两端的含有某些限制酶切点的寡核苷酸片断.

5,将重组体导入宿主细胞

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6, cDNA文库的鉴定

7,目的cDNA克隆的分离和鉴定

(1)核酸探针杂交法

(2)免疫反应鉴定法

逆转录-聚合酶反应法.该方法是mRNA经逆转录合成cDNA第一链,不需再合成第二链,而是在特异引物的协助下,用PCR法进行扩增,特异地合成目的cDNA链,用于重组,克隆.

二,化学合成法

较小的蛋白质或多肽的编码基因,必须知道目的基因的核苷酸排列顺序,或知道目的蛋白质的氨基酸顺序,再按相应的密码子推导出DNA的碱基序列.

(2) 组建重组质粒;

(3)构建基因工程菌;

有氯化钙法、电穿孔法、F质粒转导法等；再用选择培养基和鉴别培养基筛选、鉴定选出工程菌

(4)培养工程菌;

(5)产物分离纯化;

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(6)除菌过滤;

(7)半成品检定;

(8)包装

1,上游阶段:首先获得目的基因,然后用限制性内切酶和连接酶将其插入适当的载体质粒或噬菌体中并转大肠杆菌或其它宿主菌(细胞),以便大量复制目的基因.选择基因表达系统主要考虑的是保证表达功能,其次要考虑的是表达量的多少和分离纯化的难易.其中的(1),(2),(3)步骤属于上游阶段,在实验室完成.

2,下游阶段:将实验室成果产业化,商品化,它主要包括工程菌大规模发酵最佳参数大的确立,新型生物反应器的研制,高效分离介质及装置的开发,分离纯化的优化控制,高纯度纯品的制备技术,生物传感器等一系列仪器仪表的设计和制造,电子计算机的优化控制等.上述(4),(5),(6),(7),(8)等属于下游阶段

以乙型病毒性肝炎（以下简称乙肝）疫苗为例

像其他蛋白质一样，乙肝表面抗原（HBSAg）的产生也受DNA调控。利用基因剪切技术，用一种\"基因剪刀\"将调控HBSAg的那段DNA剪裁下来，装到一个表达载体中，所谓表达载体，是因为它可以把这段DNA的功能发挥出来；再把这种表达载体转移到受体细胞内，如大肠杆菌或酵母菌等；最后再通过这些大肠杆菌或酵母菌的快速繁殖，生产出大量我们所需要的HBSAg（乙肝疫苗）。

上述乙肝疫苗的临床应用

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基因工程生产的乙肝疫苗，取材方便，利用的是资源丰富的大肠杆菌或酵母菌，它们有极强的繁殖能力，并借助于高科技手段，可以大规模生产出质量好、纯度高、免疫原性好、价格便宜的药物。在小孩出生后，按计划实施新生儿到六个月龄内先后注射三次乙肝疫苗的免疫程序，就可获得终身免疫，免受乙型肝炎之害。

基因工程药物的临床应用

第一代基因工程药物是针对因缺乏天然内源性蛋白所引起的疾病。应用基因工程技术去扩大这类多肽蛋白质的产量以替代或补充体内对这类活性多肽蛋白质的需要，主要是以蛋白质激素类为代表的，如人胰岛素、胰高血糖素、人生长激素、降钙素、生长激素(somatropin)及α-EPO(Epoetinalfa)等。

第二代基因工程药物是根据内源性多肽蛋白的生理活性，应用基因工程技术大量生产这些极为稀有物质，以超正常浓度剂量供给人体，以激发它们的天然活性作为其治疗疾病的药理基础，主要是以细胞生长调节因子为代表的，如G-CSF，GM-CSF，α-IFN，γ-IFN和tPA等。近十几年来，在利用生物技术制取新药方面取得了惊人的成就，已有不少药物应用于临床。例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素（Epo）、GM－集落刺激因子（GM－CSF）、组织溶纤酶原激活素、白细胞介素－2及白介素－11等。

正在研究的有降钙素基因相关因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子等140多种。随着生物技术药物的发展，多肽与蛋白质类药物的研究与开发，已成为医药工业中一个重要的领域，同时给生物制剂带来了新的挑战。

随着人类对生命本质不断深入的探究，分子生物学技术取得了迅猛的发展与巨大的进步，以基因治疗为代表的分子基因药物这一新兴学科已成为医药研究领域的热门，它为现代科学带来了活力

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与希望，，然而它毕竟是一门年轻的学科，它的发展必然要经历“乐观-怀疑-挑战”的过程，严峻的临床试验警示和激励着人们，所以，我们不能盲目乐观，而要正视问题，解决问题。

参考文献

1、刘佳佳、曹福祥 2004年 化学工业出版社 《生物技术原理与方法》

2、阿芦茨奥.博尔姆 法布里齐奥. R.桑托斯 戴维.E.鲍恩 2003年 西安交通大学出版社 《生物技术》

3、宋思扬、楼士林主编 1998年 科学出版社 《生物技术概论》

4、许瑞安、陈凌、肖卫东 2008年 北京大学医学出版社、北京大学出版社《分子基因药物学》

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