生物技术与生物制品学的新进展精选PPT.ppt
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1、关于生物技术与生物制品学的新进展第1页,讲稿共91张,创作于星期二l近近1010年是世界生物技术迅速发展的时期,无论是基年是世界生物技术迅速发展的时期,无论是基础研究方面,还是应用开发方面,都取得了令人瞩目础研究方面,还是应用开发方面,都取得了令人瞩目的成就。特别是医药生物技术的发展对人类的生命健的成就。特别是医药生物技术的发展对人类的生命健康、疾病治疗产生了巨大的影响。康、疾病治疗产生了巨大的影响。l生物技术已进入产业化、商品化,成为高科技的新兴生物技术已进入产业化、商品化,成为高科技的新兴产业之一。产业之一。第2页,讲稿共91张,创作于星期二第一节第一节 世界总的特点(世界总的特点(Spe
2、ciality of the world)一一、基基础础研研究究不不断断深深入入(deep into background research)l在基础研究方面在基础研究方面(background research ):):l1 1、新基因的克隆和基因表达调控的研究新基因的克隆和基因表达调控的研究全面展开;全面展开;l2 2、以以DNADNA、RNARNA和和蛋蛋白白质质为为轴轴心心的的分分子子生生物物学学理理论论和和技技术术两两大大体体系系已已基基本本完完成成。也也就就是是说说,生生物物学学的的中中心心法法则则所所体体现现的的遗遗传传信信息息的的转转移移规规律律奠奠定定了了遗遗传传工工程程的的
3、理理论论基基础础,有有关关基因表达的各种研究结果基因表达的各种研究结果又丰富和发展了中心法则。又丰富和发展了中心法则。第3页,讲稿共91张,创作于星期二l3 3、DNADNA转转化化和和测测序序也也得得到到应应用用,开开创创了了生生物物科科学学的的一一个个新新时时代代,使使生生物物各各学学科科都都进进入入了分子生物学时代。了分子生物学时代。l4 4、利利用用生生物物技技术术能能有有效效地地研研制制出出对对付付各各种种“不不治治之之症症”的的新新药药,因因而而它它正正吸吸引引和和激激励励着着越越来来越越多多的的科科学学家家进进行行医医药药生生物物技技术术的基础和应用研究。的基础和应用研究。第4页
4、,讲稿共91张,创作于星期二l5、人人类类基基因因组组的的研研究究目目标标,就就是是要要定定位位所所有有的的基基因因和测定它们的核苷酸序列和测定它们的核苷酸序列。l已已知知人人类类基基因因组组大大约约有有3万万个个基基因因,3109个个bp,完完成成这这项项研研究究是是一一项项空空前前浩浩大大的的工工程程,它它的的实实施施对人类了解自身和医学发展有划时代的意义。对人类了解自身和医学发展有划时代的意义。l目目前前人人类类基基因因组组研研究究计计划划草草图图已已经经顺顺利利完完成成,自自动动化化和和计计算算机机技技术术的的应应用用,使使得得可可以以在在一一周周内内分分析析3万个万个cDNA克隆。克
5、隆。第5页,讲稿共91张,创作于星期二二、新产品不断出现(二、新产品不断出现(Emergence of New products)l1 1、生物技术药物的、生物技术药物的品种不断增多品种不断增多,包括基因工程,包括基因工程 疫苗、细胞因子等。疫苗、细胞因子等。l自自2020世纪世纪8080年代以来,新药物便达年代以来,新药物便达200200多种,大都是多种,大都是重组蛋白质药物和重组重组蛋白质药物和重组DNADNA药物。药物。l2 2、研制了新一代生物技术药物与生物制品,并、研制了新一代生物技术药物与生物制品,并更更新了应用方法新了应用方法。第6页,讲稿共91张,创作于星期二l3 3、生物技术
6、药物和生物制品的、生物技术药物和生物制品的生产方法生产方法取得了进展取得了进展;将以前利用重组;将以前利用重组DNADNA的微生的微生物生产改为利用动、植物生产蛋白类药物。物生产改为利用动、植物生产蛋白类药物。l4 4、利用基因工程技术构建新型、利用基因工程技术构建新型多价活疫多价活疫苗,苗,是生物技术的又一个新进展。是生物技术的又一个新进展。第7页,讲稿共91张,创作于星期二第8页,讲稿共91张,创作于星期二 中文名称中文名称 商品名称商品名称 英文名或缩写英文名或缩写 开发生产公司开发生产公司 胰岛素胰岛素 Humulin insulin LillyNovolin Novo Nordisk
7、 人生长激素人生长激素 Protropin rhuHGH Genentech Humatrope Lilly NutropinAQ Genentech 干扰素干扰素 Intron A rhuIFN2b Schering Referon A rhuIFN2a Roche Avonix rhuIFN Biogen 表表2-1 2-1 美国已批准上市的基因工程药物(美国已批准上市的基因工程药物(19971997年年7 7月)月)第9页,讲稿共91张,创作于星期二组织溶纤原组织溶纤原激活剂激活剂 Activase rhuTPAGenentech 生长激素生长激素 Serostim Somatotrop
8、in Serono促生长素促生长素 Nutropin Somatopin Genentech Saizen Serono Genotropin Pharma/Upjohn NorditropinNovo NordiskBio-TropinBiotech General抗血友病因抗血友病因子子 Kogenate factor Bayer Recombinate Baxter 第10页,讲稿共91张,创作于星期二葡糖脑苷脂酶葡糖脑苷脂酶CerzymeglucocerebGenzyml脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶PulmozymerosidasedormaseGenentechMerck乙型肝炎疫苗
9、乙型肝炎疫苗Recombivax HBhepatitis B vaccineEngerix BSmith kline ComraxMerck甲型肝炎疫苗甲型肝炎疫苗Havrixhepatitis A vaccineSmith Kline体内用单克隆抗体体内用单克隆抗体ReoproMAB,blood clotsCentocorOrtho OKT-3MAB,kidney supOrtho Biotech第11页,讲稿共91张,创作于星期二三三、新新技技术术、新新试试剂剂不不断断出出现现(New reagent and New technology)l1 1、产生了两种、产生了两种医疗技术医疗技术:
10、细胞移植和基因治疗细胞移植和基因治疗l细细胞胞移移植植技技术术用用于于骨骨髓髓移移植植,治治疗疗白白血血病病、淋淋巴巴病病、免免疫疫缺缺陷陷、再再生生障障碍碍性性贫贫血血及及放放疗疗或或化化疗疗后后的的肿瘤病人有一定效果,目前还正在研究改进之中。肿瘤病人有一定效果,目前还正在研究改进之中。l基基因因治治疗疗已已由由治治疗疗单单基基因因缺缺陷陷的的遗遗传传病病,扩扩展展到到治治疗疗非单基因遗传病。非单基因遗传病。第12页,讲稿共91张,创作于星期二第13页,讲稿共91张,创作于星期二l基基因因治治疗疗的的关关键键技技术术之之一一,是是如如何何将将有有用用的的基基因因引引入入到到靶靶组组织织中中,
11、并并使使之之在在合合适适的的地地方方及及合合适适的的时时间间表表达达适适量量的的活性肽或蛋白质。活性肽或蛋白质。l现现在在已已有有一一种种方方法法,使使那那些些需需要要系系统统性性传传递递治治疗疗蛋蛋白白质质的的疾疾病病,无无需需系系统统传传递递而而只只需需通通过过口口腔腔传传递递进进行行基基因因治治疗疗。这这个个方方法法已已获获得得世世界界独独家家专专利利和和许许可可,适适用用于于血血友友病病、糖糖尿尿病病和癌症等疾病的治疗。和癌症等疾病的治疗。l另另外外,近近期期在在肥肥胖胖症症基基因因治治疗疗,血血液液替替代代品品的的开开发发和和把把人人基基因因转化的猪器官移植给人体等方面也都取得了重大
12、进展。转化的猪器官移植给人体等方面也都取得了重大进展。l人人类类基基因因组组作作图图更更为为基基因因治治疗疗技技术术和和生生物物技技术术药药物物研研制制开开发发提提供了理论依据。供了理论依据。第14页,讲稿共91张,创作于星期二第15页,讲稿共91张,创作于星期二l2 2、生生物物试试剂剂的的开开发发,利利用用细细胞胞工工程程制制备备的的单单克克隆隆抗抗体体(monoclonal antibody,简简称称单单抗抗MAb),是是2020世纪世纪7070年代免疫学重大的技术突破之一。年代免疫学重大的技术突破之一。l19751975年年,德德国国人人Kohler、阿阿根根廷廷人人Milstein和
13、和丹丹麦麦科科学学家家Jerne建建立立了了淋淋巴巴细细胞胞杂杂交交瘤瘤技技术术(lymphocyte hybridoma technology),把把用用预预定定抗抗原原免免疫疫的的小小鼠鼠脾脾淋淋巴巴细细细细胞胞与与能能在在体体外外培培养养中中无无限限生生长长的的骨骨髓髓瘤瘤细细胞胞融融合合,形形成成具具有有双双亲亲特特征征的的杂杂交交瘤瘤细细胞胞,通通过过克克隆隆化化得得到到来来自自单单个个细细胞胞的的杂杂交交瘤瘤体体系系,他他们们所所分分泌泌的的抗抗体体是是针针对对同同一一抗抗原原决决定定簇簇的的、在在分分子子上上是是同同质质的的抗体,即抗体,即MAb。第16页,讲稿共91张,创作于星
14、期二第17页,讲稿共91张,创作于星期二l(1 1)单抗的主要优点)单抗的主要优点l与与常常规规的的抗抗血血清清相相比比,单单抗抗有有很很多多优优点点,但但制制备备单单抗抗比比制制备备多多抗抗的的投投入入要要大大得得多多;此此外外也也不不是是在在所所有有的的情情况况下下,单单抗抗一一定定都都比比多多抗优越。抗优越。l1 1)高高度度同同质质性性:单单抗抗是是由由源源于于一一个个B B淋淋巴巴细细胞胞的的单单克克隆隆杂杂交交瘤瘤细细胞胞系系所所分分泌泌的的,因因此此抗抗体体分分子子是是同同质质的的,即即完完全全一一样的;而多抗是由多种异质抗体分子组成的;样的;而多抗是由多种异质抗体分子组成的;l
15、2 2)高度特异性:)高度特异性:单抗是针对一个抗原决定簇的;单抗是针对一个抗原决定簇的;l3 3)无无限限量量供供应应性性:分分泌泌特特异异单单抗抗的的杂杂交交瘤瘤细细胞胞系系一一旦旦建建立立,即即可可在在液液氮氮中中长长期期保保存存,并并可可根根据据需需要要随随时时生生产产理理化化特特性性和和免免疫疫生生物物学学特特性性明明确确的的单单抗抗试试剂剂。同同一一种种单单抗抗不不同同批批次次的的差差异异很很小,便于标准化。小,便于标准化。第18页,讲稿共91张,创作于星期二l(2 2)单抗的交叉反应)单抗的交叉反应l特特异异性性强强是是单单抗抗的的特特性性,但但有有时时单单抗抗可可与与相相关关或
16、或不不相相关关的的抗抗原发生交叉反应。原发生交叉反应。l因因为为单单抗抗所所识识别别的的是是抗抗原原分分子子上上的的单单个个抗抗原原决决定定簇簇,其其他他相相关关或或不不相相关关的的抗抗原原分分子子上上有有相相同同或或相相似似的的抗抗原原决决定定簇簇就就可可发发生生交交叉叉反反应应。如有些鸡马立克氏病病毒单抗可以与伪狂犬病病毒发生交叉反应。如有些鸡马立克氏病病毒单抗可以与伪狂犬病病毒发生交叉反应。l筛筛选选没没有有交交叉叉反反应应的的单单抗抗,如如在在制制备备新新城城疫疫病病毒毒单单抗抗时时,首首先先要要去去掉掉与与其其他他副副粘粘病病毒毒发发生生交交叉叉反反应应的的单单抗抗。因因为为新新城城
17、疫疫病病毒毒有有些些抗抗原决定簇是与其他副粘病毒共有的。原决定簇是与其他副粘病毒共有的。l利用交叉反应的特性利用交叉反应的特性,如筛选沙门氏菌的属特异单抗。,如筛选沙门氏菌的属特异单抗。第19页,讲稿共91张,创作于星期二l3 3、荧荧光光抗抗体体法法(fluorescene Ab)、化化学学发发光光免免疫疫检检测测技技术术(immunity detection)、DNADNA探探针针(probe)和和聚聚合合酶酶链链式式反反应应(PCRPCR)等等先先进进分分子子生生物物学学检检测测技技术术的的建建立立,大大提提高高了了诊诊断断方方法法的的敏敏感感性性和和特特异异性性,促促进进了了诊诊断试剂
18、的发展。断试剂的发展。第20页,讲稿共91张,创作于星期二第21页,讲稿共91张,创作于星期二 四、新型生物反应器(四、新型生物反应器(Bioreactor)和新分离技)和新分离技术(术(New isolation)不断出现)不断出现l要得到大量的高纯度的生物药物,必须要利用大型生物要得到大量的高纯度的生物药物,必须要利用大型生物反应器和相应的生产技术进行批量生产。反应器和相应的生产技术进行批量生产。l近年来,随着微生物发酵工业和动、植物细胞大量培养技术的近年来,随着微生物发酵工业和动、植物细胞大量培养技术的发展,发展,新型生物反应器正在不断出现新型生物反应器正在不断出现。l在传统的搅拌式生物
19、反应器的基础上,出现了塑料袋、填充床在传统的搅拌式生物反应器的基础上,出现了塑料袋、填充床等增殖器、气升式生物反应器、流化床式生物反应器、固定床等增殖器、气升式生物反应器、流化床式生物反应器、固定床式生物反应器、袋式或膜式生物反应器、中空纤维生物反应器,式生物反应器、袋式或膜式生物反应器、中空纤维生物反应器,以及可同时制备巨载体和微囊等固定化培养的生物反应器等。以及可同时制备巨载体和微囊等固定化培养的生物反应器等。第22页,讲稿共91张,创作于星期二各种反应器的应用原则一般是:各种反应器的应用原则一般是:1 1)进进行行悬悬浮浮培培养养,可可用用气气升升式式、搅搅拌拌式式、中中空空纤纤维维管及
20、陶质矩式通道蜂窝状生物反应器;管及陶质矩式通道蜂窝状生物反应器;2 2)进进行行贴贴壁壁培培养养,可可用用搅搅拌拌式式(微微载载体体系系统统)、中中空纤维管及陶质矩式通道蜂窝状生物反应器;空纤维管及陶质矩式通道蜂窝状生物反应器;3 3)进进行行包包埋埋培培养养,可可用用流流化化床床、固固定定床床生生物物反反应应器器。针针对对各各种种生生物物反反应应器器,还还开开发发出出了了相相应应的的控控制制装置和技术。装置和技术。第23页,讲稿共91张,创作于星期二 总总之之,生生物物技技术术制制药药自自形形成成现现代代产产业业以以来来,无无论论在在基基础础研研究究上上,还还是是在在新新品品种种、新新技技术
21、术以以及及新新设设备备的的开开发发研研究究上上,都都取取得得了了明明显显的的进进展展。今今后后还还会会得得到到很很大大发发展展,2121世世纪纪必必将将成成为为生生物物技技术术药药物物发发展展的的黄黄金金时代。时代。第24页,讲稿共91张,创作于星期二 第二节第二节 国外生物技术产业的发展概况国外生物技术产业的发展概况 (development of bio-tech industry of foreign)一、国外生物技术产业基本特点(一、国外生物技术产业基本特点(speciality of foreign bio-tech estate)l1 1、国外生物技术产品、国外生物技术产品销售额增
22、长迅速销售额增长迅速l自自19821982年世界上第一个基因工程药物年世界上第一个基因工程药物人胰岛素人胰岛素获准生产上市以获准生产上市以后,以基因工程药物为主的各种基因工程和后,以基因工程药物为主的各种基因工程和Cell工程生物制品陆续商工程生物制品陆续商品化。截止品化。截止19981998年仅美国就有年仅美国就有5353种生物制品获种生物制品获FDAFDA批准上市,已使批准上市,已使全球上亿人受益。全球上亿人受益。l据美国的一份报告,据美国的一份报告,19801980年现代生物技术产品销售额为年现代生物技术产品销售额为0 0增长,到增长,到19911991年时为年时为5959亿美元亿美元,
23、19971997年为年为130130亿美元亿美元,20002000年为年为500500亿美元亿美元。第25页,讲稿共91张,创作于星期二l2 2、新新医医药药与与生生物物制制品品(new medicine and bio-preparation)已已成成为为现现代代生生物物技技术术产产业业的的主主体体产产品品 目目前前美美国国约约13001300新新生生物物技技术术公公司司的的60%60%以以上上,欧欧洲洲大大约约700700家家生生物物公公司司的的43%43%以以上上,都都在在从从事事生生物物制品与生物药品的研发。制品与生物药品的研发。第26页,讲稿共91张,创作于星期二l美国利用现代生技术
24、在研发美国利用现代生技术在研发治疗癌、治疗癌、AIDSAIDS、遗、遗传病、心脑血管病、传染病、血液病、自身传病、心脑血管病、传染病、血液病、自身免疫病、糖尿病、神经系疾病等包括细胞因免疫病、糖尿病、神经系疾病等包括细胞因子、生长因子、疫苗、单抗、基因治疗子、生长因子、疫苗、单抗、基因治疗药等领药等领域,域,9898年研发处于不同阶段的就有年研发处于不同阶段的就有350350种。种。l美国美国FDAFDA已批准上市的如基因重组人生长激素、红细胞已批准上市的如基因重组人生长激素、红细胞生成素、干扰素生成素、干扰素(interfon)、白细胞介素、白细胞介素(interleukia)、集落刺激因子
25、集落刺激因子(CSF)(CSF)、疫苗、单抗、疫苗、单抗(mono-Ab)b)等上百种;等上百种;第27页,讲稿共91张,创作于星期二l美美国国19961996年年基基因因工工程程生生物物制制品品的的销销售售额额为为8080亿亿美美元元,20062006年年预预计计可可达达250250亿亿美美元元。美美国国生生物物技技术术药药品品或或生生物制品销售额占生物技术产品总销售额的物制品销售额占生物技术产品总销售额的70%70%以上;以上;l日日本本19961996年年基基因因工工程程药药品品销销售售额额为为30003000亿亿日日元元,占占生物技术产品销售总额的生物技术产品销售总额的50%50%,英
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