重要生物制药制造工艺课件.ppt

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1、重要生物制药制造工艺第1页，此课件共47页哦第三篇第三篇 重要生物制重要生物制药制造工艺药制造工艺生物工程教研室生物工程教研室刘静霆刘静霆 第2页，此课件共47页哦本门课程由以下三大部分内容组本门课程由以下三大部分内容组成成基础篇：生物制药工艺基础基础篇：生物制药工艺基础1技术篇：技术篇：生物分离工程技术生物分离工程技术2品种篇：重要生物药物制造工艺品种篇：重要生物药物制造工艺3第3页，此课件共47页哦生物药物的类别生物药物的类别（一）天然生物药物（一）天然生物药物 1.1.微生物药物微生物药物 microbil medicine 2.生化药物（含海洋药物）生化药物（含海洋药物）Biochem

2、ical medicine（Marine medicine）（二）生物技术药物（新生物制品）（二）生物技术药物（新生物制品）1.DNA1.DNA重组药物（重组药物（DNA recombinant medicine）基因工程与蛋白质工程药物基因工程与蛋白质工程药物 2.2.基因药物基因药物（三）合成或半合成生物药物（三）合成或半合成生物药物第4页，此课件共47页哦（一）天然生物药物（一）天然生物药物 1 1微生物药物微生物药物 microbial medicinemicrobial medicine（1 1）抗生素）抗生素（2 2）酶抑制剂）酶抑制剂（3 3）免疫抑制剂）免疫抑制剂(书书P11页

3、页)生物药物的类别生物药物的类别第5页，此课件共47页哦2 2生化药物（含海洋药物）生化药物（含海洋药物）（1 1 1 1）氨基酸类药物）氨基酸类药物）氨基酸类药物）氨基酸类药物（2 2 2 2）多肽类药物）多肽类药物）多肽类药物）多肽类药物（3 3 3 3）蛋白质类药物）蛋白质类药物）蛋白质类药物）蛋白质类药物（4 4 4 4）酶类药物）酶类药物）酶类药物）酶类药物（5 5 5 5）辅酶类药物）辅酶类药物）辅酶类药物）辅酶类药物（6 6 6 6）核苷酸与核酸类药物）核苷酸与核酸类药物）核苷酸与核酸类药物）核苷酸与核酸类药物（7 7 7 7）多糖类药物）多糖类药物）多糖类药物）多糖类药物（8

4、8 8 8）脂类药物）脂类药物）脂类药物）脂类药物第6页，此课件共47页哦（二）生物技术药物（新生物制品）（二）生物技术药物（新生物制品）1.1.1.1.DNADNADNADNA重重重重组组组组药药药药物物物物（DNA DNA DNA DNA recombinant recombinant recombinant recombinant medicinemedicinemedicinemedicine）基基基基因工程与蛋白质工程药物因工程与蛋白质工程药物因工程与蛋白质工程药物因工程与蛋白质工程药物（1 1 1 1）细胞因子干扰素）细胞因子干扰素）细胞因子干扰素）细胞因子干扰素(IFN)(IFN

5、)(IFN)(IFN)类药物类药物类药物类药物（2 2 2 2）细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子）细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子）细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子）细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子（3 3 3 3）造血功能药物）造血功能药物）造血功能药物）造血功能药物（4 4 4 4）生长因子类药物）生长因子类药物）生长因子类药物）生长因子类药物（5 5 5 5）重组蛋白和多肽类激素）重组蛋白和多肽类激素）重组蛋白和多肽类激素）重组蛋白和多肽类激素（6 6 6 6）心血管病治疗剂与酶制剂）心血管病治疗剂与酶制剂）心血管病治疗剂与酶制剂）心血管病治疗剂与酶制剂（7 7 7 7）重组疫苗与治疗性抗体）重

6、组疫苗与治疗性抗体）重组疫苗与治疗性抗体）重组疫苗与治疗性抗体基因工程基因工程(genetic engineering)(genetic engineering)是将不同来源的基因是将不同来源的基因(DNA(DNA分子分子)，按预先设计的蓝图，按预先设计的蓝图，在体外构建杂种在体外构建杂种DNADNA分子，分子，然后导入活细胞，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、品种、生产新产品。生产新产品。蛋白质工程蛋白质工程(protein engineering)(protein engineering)是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对

7、蛋白质进行改是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。第7页，此课件共47页哦2.2.基因药物（基因药物（gene medicinegene medicine）(1)(1)基因治疗基因治疗(2)(2)反义核酸药物反义核酸药物第8页，此课件共47页哦（三）合成或半合成生物药物（三）合成或半合成生物药物屏蔽效应屏蔽效应ABC延长半衰期延长半衰期降低免疫原性降低免疫原性提高溶解度提高溶解度PEGPEG化技术原理化技术原理第9页，此课件共47页哦第三章第三章 生化药物制造工艺生化药物制造工艺第1

8、0页，此课件共47页哦生化药物的定义、分类、特点生化药物的定义、分类、特点定义定义：具体运用生物化学研究方法，从生具体运用生物化学研究方法，从生物体中经提取、分离、纯化等手段获得的物体中经提取、分离、纯化等手段获得的天然存在的生化活性物质或将上述这些物天然存在的生化活性物质或将上述这些物质加以结构改造或人工合成创造出的自然质加以结构改造或人工合成创造出的自然界没有的新的活性物质，通称生化药物界没有的新的活性物质，通称生化药物(Biochemical medicine)。第11页，此课件共47页哦酶类药物酶类药物辅酶类药物辅酶类药物核苷酸与核酸类药物核苷酸与核酸类药物多肽类药物多肽类药物氨基酸类

9、药物氨基酸类药物蛋白质类药物蛋白质类药物多糖类药物多糖类药物脂类药物脂类药物分分 类类第12页，此课件共47页哦特特 点点1 1药理学特性：药理学特性：1药理活性高、针对性强药理活性高、针对性强毒性低、副作用小毒性低、副作用小2疗效可靠、营养价值高疗效可靠、营养价值高3第13页，此课件共47页哦特特 点点2 2化学特性：化学特性：1含量低、杂质多、工艺复杂、含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高；收率低、技术要求高；结构复杂，生物活性受空间结结构复杂，生物活性受空间结构严格限制，稳定性差；构严格限制，稳定性差；2易污染、腐败易污染、腐败3第14页，此课件共47页哦特特 点点3 3天然生化

10、药物是新型生物药物天然生化药物是新型生物药物的先导物的先导物 通过合理药物设计，可以得到疗通过合理药物设计，可以得到疗效更高，作用更专一，更易为机体效更高，作用更专一，更易为机体所接受，副作用与不良反应更小的所接受，副作用与不良反应更小的新药新药第15页，此课件共47页哦GLP-1GLP-1的结构改造的结构改造第16页，此课件共47页哦毒蜥毒蜥Exendin-4Exendin-4是自毒蜥唾液中提取的一种是自毒蜥唾液中提取的一种多肽，研究发现该多肽与人体内的多肽，研究发现该多肽与人体内的GLP-GLP-1 1在序列上有在序列上有5353的同源性，同的同源性，同GLP-1GLP-1一样具有促进胰岛

11、素分泌、抑制胰高一样具有促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌及保护胰岛血糖素分泌及保护胰岛细胞等作用。细胞等作用。20052005年经年经FDAFDA批准用于二型糖尿病的治批准用于二型糖尿病的治疗。疗。ExenatideExenatide是是Exendin-4Exendin-4的人工合的人工合成品。成品。Exenatide第17页，此课件共47页哦有机溶剂分级分离、等电沉淀有机溶剂分级分离、等电沉淀-粗提物粗提物离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术-提高了产品的纯度和收率提高了产品的纯度和收率多种层析技术、超速离心等多种层析技术、超速离心等-高纯度的生化药物高纯度

12、的生化药物第18页，此课件共47页哦生物药物的资源生物药物的资源植植 物物动动 物物动物脏器血液、分泌物及其它代谢物动物脏器血液、分泌物及其它代谢物微微 生生 物物海海 洋洋 生生 物物第19页，此课件共47页哦主要从以下脏器中制取生化药物主要从以下脏器中制取生化药物第20页，此课件共47页哦麻省麻省Transmolecular公司的科公司的科学家将放射性学家将放射性I131附着于自附着于自蝎子毒液中提取的一种多肽制蝎子毒液中提取的一种多肽制成药物，研究发现该药物具有成药物，研究发现该药物具有靶向性，对晚期神经胶质瘤有靶向性，对晚期神经胶质瘤有较好疗效，患者只需要从外部较好疗效，患者只需要从外

13、部注射这种化合物，而无需再进注射这种化合物，而无需再进行化疗或放射治疗。该药物目行化疗或放射治疗。该药物目前仍处于临床研究阶段。前仍处于临床研究阶段。蝎蝎 毒毒 肽肽第21页，此课件共47页哦微微 生生 物物1利用微生物作为工具利用微生物作为工具微生物的代谢物微生物的代谢物 2微生物菌体微生物菌体第22页，此课件共47页哦海海 洋洋 生生 物物1海藻类：海藻类：已知的海藻有已知的海藻有1 1万多种万多种海洋动物类：海洋动物类：腔肠动物类、节肢腔肠动物类、节肢 动动物类、软体动物类、鱼类、爬行动物类、软体动物类、鱼类、爬行动 物类、海洋哺乳动物类物类、海洋哺乳动物类2海洋微生物：海洋微生物：3第

14、23页，此课件共47页哦僧袍芋螺僧袍芋螺齐考诺肽（齐考诺肽（ziconotideziconotide）最初由僧袍芋螺中提取，现最初由僧袍芋螺中提取，现已人工合成，是一种神经细已人工合成，是一种神经细胞钙通道阻断剂。作为一种胞钙通道阻断剂。作为一种非阿片类镇痛药物，用于治非阿片类镇痛药物，用于治疗严重的慢性神经性疼痛，疗严重的慢性神经性疼痛，其鞘内注射剂经其鞘内注射剂经FDAFDA批准于批准于20052005年上市。年上市。齐考诺肽（齐考诺肽（ziconotideziconotide）第24页，此课件共47页哦Didemnin BDidemnin B是一种由是一种由7 7个氨基酸和个氨基酸和2

15、2个羧酸组成个羧酸组成的带有分枝的环缩肽的带有分枝的环缩肽,既能抑制蛋白质的合成既能抑制蛋白质的合成,也能抑制也能抑制DNADNA、RNARNA的合成的合成,对黑色素瘤对黑色素瘤B16B16细细胞周期作用的研究表明胞周期作用的研究表明,它可杀伤各期细胞它可杀伤各期细胞,尤以尤以G1G1至至S S期细胞敏感期细胞敏感 ，它可快速完全介，它可快速完全介导导HL-60HL-60细胞凋亡。目前细胞凋亡。目前Didemin BDidemin B已能够人工已能够人工全合成全合成,该药完成了临床该药完成了临床期实验期实验,最有希望最有希望开发成治疗癌症的新药。此外第二代开发成治疗癌症的新药。此外第二代did

16、emnins-didemnins-脱氢脱氢didemnins B(aplidine)didemnins B(aplidine)现也现也已进入临床实验。已进入临床实验。海鞘来源的抗癌肽海鞘来源的抗癌肽 Didemnin BDidemnin B第25页，此课件共47页哦海兔体内存在着多种结构独特、海兔体内存在着多种结构独特、生理功能各异的次生代谢产物生理功能各异的次生代谢产物,如萜类、毒素、甾体、大环内如萜类、毒素、甾体、大环内酯及肽类等酯及肽类等,其中肽类化合物尤其中肽类化合物尤为引人注目。其中为引人注目。其中 Dolastatin15和和Dolastatin10已经完成全合成已经完成全合成,并

17、正在美国进行并正在美国进行期和期和期临期临床试验床试验,主要用于小细胞肺癌、主要用于小细胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤和前列腺癌卵巢癌、黑色素瘤和前列腺癌等实体瘤的治疗。等实体瘤的治疗。海兔来源的抗癌作用肽海兔来源的抗癌作用肽第26页，此课件共47页哦&1 1 氨基酸类药物氨基酸类药物&2 2 多肽与蛋白质类药物多肽与蛋白质类药物&3 3 核酸类药物核酸类药物&4 4 酶类药物酶类药物&5 5 糖类药物糖类药物&6 6 脂类药物脂类药物第27页，此课件共47页哦1 1 氨基酸氨基酸类药类药物物一、氨基酸类的分类一、氨基酸类的分类二、氨基酸类的应用二、氨基酸类的应用三、氨基酸类药物的生产方法三、氨基酸

18、类药物的生产方法四、氨基酸输液四、氨基酸输液第28页，此课件共47页哦一、氨基酸类的分类一、氨基酸类的分类1蛋白质氨基酸：蛋白质氨基酸：编码氨基酸编码氨基酸非蛋白氨基酸：非蛋白氨基酸：D D型氨基酸、型氨基酸、-氨基酸、氨基酸、-氨基酸等氨基酸等2衍生氨基酸：衍生氨基酸：谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、谷氨酰胺、硫酸甘氨酸、磷葡精氨酸等磷葡精氨酸等 第29页，此课件共47页哦1 1 氨基酸氨基酸类药类药物物二、氨基酸类的应用二、氨基酸类的应用1 1、氨基酸的营养价值及与疾病治疗关系、氨基酸的营养价值及与疾病治疗关系2 2、治疗消化道疾病、治疗消化道疾病3 3、治疗肝病、治疗肝病4 4、治疗脑及神经系统疾

19、病、治疗脑及神经系统疾病5 5、治疗肿瘤、治疗肿瘤6 6、其他应用、其他应用第30页，此课件共47页哦第31页，此课件共47页哦三、氨基酸的生产方法三、氨基酸的生产方法蛋白水解法：蛋白水解法：胱氨酸、半胱氨酸胱氨酸、半胱氨酸 化学合成法：化学合成法：甘氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸等苯丙氨酸、丝氨酸等发酵法：发酵法：苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨酸、组氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸、赖氨酸、亮氨酸等脯氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸、赖氨酸、亮氨酸等酶法：酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等第32页，此课件共47

20、页哦水解法水解法制备制备 L-L-胱氨酸（胱氨酸（L-CystineL-Cystine，L-CysL-Cys）（1 1）L-L-胱氨酸的结构与性质胱氨酸的结构与性质1 1 氨基酸类药物氨基酸类药物第33页，此课件共47页哦（2 2）工艺路线）工艺路线 1 1 氨基酸类药物氨基酸类药物第34页，此课件共47页哦（3 3）检验：）检验：六角形或六角柱形白色结晶六角形或六角柱形白色结晶（4 4）作作用用与与用用途途：用用于于治治疗疗辐辐射射损损伤伤、重重金金属中毒、慢性肝炎、牛皮癣属中毒、慢性肝炎、牛皮癣（5 5）注意事项）注意事项 控制水解程度是提高收率的关键之一。控制水解程度是提高收率的关键之一

21、。被被活活性性碳碳吸吸附附的的胱胱氨氨酸酸要要进进行行回回收收；中中和过程中的体积要掌握适当。和过程中的体积要掌握适当。1 1 氨基酸类药物氨基酸类药物第35页，此课件共47页哦3、发酵法、发酵法（1）发酵的原理）发酵的原理第36页，此课件共47页哦第37页，此课件共47页哦1 1 氨基酸氨基酸类药类药物物（2 2）发酵法的基本过程：）发酵法的基本过程：培养基配制与灭菌处理培养基配制与灭菌处理 菌种诱变与选育菌种诱变与选育 菌种培养、灭菌及接种发酵菌种培养、灭菌及接种发酵 产品提取产品提取 分离纯化分离纯化第38页，此课件共47页哦（3 3）发发酵酵法法制制备备L-L-赖赖氨氨酸酸（L-Lys

22、ineL-Lysine，L-LysL-Lys）L-L-赖氨酸的结构和性质赖氨酸的结构和性质1 1 氨基酸类药物氨基酸类药物第39页，此课件共47页哦 工艺路线工艺路线第40页，此课件共47页哦1 1 氨基酸氨基酸类药类药物物检验：检验：白色或类白色结晶粉末白色或类白色结晶粉末作用与用途：作用与用途：为必需氨基酸为必需氨基酸工艺讨论工艺讨论u影响产酸率的因素影响产酸率的因素u新新732732树脂的处理树脂的处理u树脂的再生树脂的再生u采用电渗析法纯化浓缩采用电渗析法纯化浓缩lyslys，可明显提高，可明显提高回收率回收率第41页，此课件共47页哦微生物，植物细胞，微生物，植物细胞，动物细胞动物细

23、胞化学合成，生物合成，化学合成，生物合成，天然存在天然存在底底 物物(AAAAAAAA前体前体前体前体)生物反应器生物反应器含含L-AAL-AA反应液反应液L-AAL-AA酶转化法生产酶转化法生产L-AAL-AA流程流程第42页，此课件共47页哦结 构分子量等电点性 质溶解性L-AspL-Ala L-Asp和和L-Ala的结构与性质的结构与性质133.1089.092.772.776.0酸性氨基酸性氨基酸酸中性氨基中性氨基酸酸溶于水和溶于水和盐酸，不盐酸，不溶于乙醇溶于乙醇和乙醚和乙醚在水中有一定在水中有一定溶解性，不溶溶解性，不溶于丙酮及乙醚于丙酮及乙醚第43页，此课件共47页哦+CO2天冬

24、氨天冬氨酸酶酸酶L-AspL-Asp脱羧酶脱羧酶酶转化反应酶转化反应工艺路线工艺路线固定化固定化 L-AspL-Asp脱羧酶脱羧酶转化液转化液B B延胡索酸延胡索酸+NH3固定化固定化 天冬天冬氨酸酶氨酸酶转化液转化液A AL-Asp粗粗品品L-AspL-Asp精精品品L-AlaL-Ala粗粗品品L-AlaL-Ala精精品品第44页，此课件共47页哦泵泵储储罐罐反应产物离心离心机机母母液液回回收收固定化固定化酶柱子酶柱子晶体 L-AspL-Asp延胡索延胡索酸氨盐酸氨盐工工 艺艺 路路 线线第45页，此课件共47页哦检验：检验：L-AspL-Asp应为白色菱形叶片状结晶应为白色菱形叶片状结晶 L-AlaL-Ala应为菱形晶体应为菱形晶体 作用与用途：作用与用途：L-AspL-Asp用于治疗慢性肝炎、肝硬化用于治疗慢性肝炎、肝硬化及高血氨症。及高血氨症。同时同时L-AspL-Asp和和L-AlaL-Ala都是复合氨基都是复合氨基酸输液的原料酸输液的原料1 1 氨基酸类药物氨基酸类药物第46页，此课件共47页哦氨基酸输液的组方原理与配方模式氨基酸输液的组方原理与配方模式第47页，此课件共47页哦