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1、 Tel：13430276018,主讲人：谭 伟,2023/1/22,2/77,主要内容,2023/1/22,3/77,信息经济向生物经济的转变,因特网（Internet）对人类的信息沟通带来了巨大的革命，而基因领域的革命则能够从根本上改变人类的命运。,20世纪末，许多有识之士就高屋建瓴地预言，21世纪将是生命科学的世纪。我们已跨入21世纪，这预言已成为越来越多人的共识。,由于生命科学、生物技术的不断创新，引发了经济与社会深刻、广泛、持久的变化，因此，许多人提出，21世纪我们不仅将迎来一个生命科学的世纪，而且将迎来一个生物经济时代。,2023/1/22,4/77,“除了软件之外另外一个改变世界
2、的工作就是生物学”,2023/1/22,5/77,第一节 生物技术发展简史,传统生物技术阶段公元前6000年苏美尔人酿造啤酒公元前4000年埃及人发酵面包我国殷朝 制酱周朝 制醋,特点自然发酵、全凭经验,2023/1/22,6/77,第一节 生物技术发展简史,1673年荷兰微生物学家列文虎克发明简式高倍（300倍）显微镜，发现了微生物1857年法国科学家巴斯德证明了发酵原理1928年英国 Fleming发现青霉素1940年英国弗洛里和钱恩分离出青霉素,近代生物技术阶段,2023/1/22,7/77,生物技术发展简史,现代生物技术1953年 DNA双螺旋结构1973年 建立DNA重组技术1975
3、年 建立单克隆抗体技术1978年 利用大肠杆菌表达出胰岛素1988年 PCR技术出现1997年 英国克隆多利羊1998年 RNA干扰技术,2023/1/22,8/77,现代生物技术包括,重组DNA技术,细胞和原生质体融合技术,酶和细胞的固定化技术,植物脱毒和快速繁殖技术,动物和植物细胞的大量培养技术,动物胚胎工程技术,现代微生物发酵技术,生物反应工程和分离工程技术,蛋白质工程技术,海洋生物技术,2023/1/22,9/77,重组DNA技术,DNA重组，重组是遗传物质的重新组合，一般也伴随着遗传物质的转移的过程。用人工方法将需要的特定基因(供体)与载体DNA连接，再将它们一起转移到另一种生物宿主
4、细胞(受体)中，并与宿主细胞DNA整合，当宿主细胞增殖时，目的基因也随着增殖，从而改变了宿主细胞的某些遗传特性并表达目的基因编码的蛋白质，也可以说是无性拼接繁殖法传递遗传信息。,2023/1/22,10/77,细胞和原生质体融合技术,细胞融合(cellfusion)或细胞杂交(cellhybridization)是指真核细胞通过介导和培养，两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程。人工的细胞融合开始于20世纪50年代，60年代到70代作为一门新兴的技术，发展非常快，应用范围也极为广泛，除了同种类细胞间可以融合，种间远缘细胞也能融合，细胞与组织不同，不排斥异类、异种细胞，动物细胞如此，植物细
5、胞也是如此。细胞融合不仅可用于生物学的基础理论研究，而且在生产实践上还有重要的应用价值，如目前在单克隆抗体的制备，核质关系，体细胞的遗传和发育，新品种的培养，免疫作用，疾病的治疗和性状的改良，潜伏病毒的研究等，已取得了显著的成绩。,2023/1/22,11/77,原生质体融合技术,原生质体是细胞内有生命物质的总称。原生质体融合在理论和实践上都有很大的意义，在植物遗传工程和育种研究上具有广阔的应用前景。它是植物同源，异源多倍体获得的途径之一，它不仅能克服远源杂交有性不亲和障碍，也可克服传统的通过有性杂交诱导多倍体植株的麻烦，最终将野生种的远源基因导入栽培种中。原生质体融合技术可望成为作物改良的有
6、力工具之一。,2023/1/22,12/77,植物脱毒和快速繁殖技术,植物脱毒技术，就是利用高温处理，茎尖组织培养等方法，脱除植物所感染的病毒，在超净无菌的条件下培养不带病毒的动植物株，进行营养繁殖，快速繁育和生产出无病毒的种苗、种薯，适用于大田生长。,快速无性繁殖技术又称微繁技术，是指通过植物的胚、组织或器官等进行离体无菌培养，迅速获得大量试管茵的技术。它开辟了一条既保持生物种性，又高效快速繁殖良种后代的新途径。,2023/1/22,13/77,动物和植物细胞的大量培养技术,细胞培养(cellculture)：是指从活体中取出小块组织分离出细胞，在一定条件下进行培养，使之能继续生存，生长，增
7、殖的一种方法。优点：离体条件下观察细胞生命活动规律，不受体内环境影响，可人为改变条件，进一步观察生理功能的改变。,2023/1/22,14/77,胚胎工程主要是对哺乳动物的胚胎进行某种人为的工程技术操作，然后让它继续发育，获得人们所需要的成体动物的新技术。实际上是动物细胞工程的拓展与延伸。早在年，英国剑桥大学的赫普就在兔子身上首次成功地进行了受精卵的移植实验。到本世纪年代，这项技术已在畜牧业上获得了越来越明显的效益。进入年代，出现了专门从事受精卵移植的企业。高等动物的受精卵移植又叫“家畜胚胎移植”。它是将优良种畜的早期胚胎从供体母畜体中取出来，移到受体母畜输卵管或子宫中，“借腹怀胎”繁殖优良牲
8、畜的技术。,动物胚胎工程技术,2023/1/22,15/77,现代微生物发酵技术,面包，馒头，酸奶，酒，酱油，醋，酱，泡菜，酸菜，腐乳，醪糟，奶酪等，是直接由微生物发酵产生的。现代发酵工程自抗生素工业的建立而兴起后，氨基酸、柠檬酸、酶制剂、甾体激素、维生素、单细胞蛋白、微生物农药等独立发酵工业体系也相继兴起。,2023/1/22,16/77,蛋白质工程技术,所谓蛋白质工程，就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。对动植物体内参与重要生命活动的酶加以修饰和改造，是蛋白质工程未来发展的一个重要目标。有朝一日，人们一定能够通过蛋白质
9、工程来设计、控制那些与DNA相互作用的调控蛋白质，到那时，可以人为地控制遗传、改造生命。,2023/1/22,17/77,生物技术发展史上不能忘记的人,Mendel（奥地利原天主教神父）,2023/1/22,18/77,T H Morgan（1866-1945）摩尔根美国遗传学家,摩尔根基因学说,生物技术发展史上不能忘记的人,2023/1/22,19/77,J D Watson,F H C Crick,DNA双螺旋结构,生物技术发展史上不能忘记的人,2023/1/22,20/77,F Sanger,生物技术发展史上不能忘记的人,2023/1/22,21/77,Paul Berg,生物技术发展史
10、上不能忘记的人,2023/1/22,22/77,Kary B Mullis,生物技术发展史上不能忘记的人,2023/1/22,23/77,生物技术发展史上不能忘记的人,2023/1/22,24/77,第二节 生物医药行业基本情况,生物制药,生物技术（Biotechnology）,生物工程（Bioengineering）,基因工程（Genetic Engineering）,生物技术药物,基本概念,2023/1/22,25/77,生物制药,生物制药是指利用生物体或生物过程生产药物的技术。主要阐述生物药物，特别是生物工程相关药物的研制原理、生产工艺、分离纯化、制剂和生物药品分析技术的应用学科。,20
11、23/1/22,26/77,生物技术药物,狭义生物技术药物,即基因工程产品、抗体工程产品或细胞工程产品，如用大肠杆菌、酵母或哺乳动物细胞表达的重组蛋白、用杂交瘤技术生产的治疗性抗体、用细胞培养技术制备的组织工程产品等。,广义生物技术药物,包括从血液、尿液或组织中提取的生物活性物质，用细胞培养方法生产的减毒或灭毒疫苗等。,2023/1/22,27/77,生物技术（Biotechnology）,用活的生物体（或生物体的物质）来改进产品、改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术。,生物工程（Bioengineering）,生物技术的统称，是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生
12、化工程相结合来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种，以工业规模利用现有生物体系，以生物化学过程来制造工业产品。简言之，就是将活的生物体、生命体系或生命过程产业化过程。,2023/1/22,28/77,基因工程（Genetic Engineering）,是现代生物工程的核心。（也叫遗传工程、基因重组技术）就是将不同生物的基因在体外剪切组合，并和载体（质粒、噬菌体、病毒）DNA连接，然后转入微生物或细胞内，进行克隆（Clone），并使转入的基因在细胞/微生物内表达产生所需要的蛋白质。,2023/1/22,29/77,生物医药行业特征,高技术,高收益,长周期,高投入,高风险,2023/1/
13、22,30/77,高技术,主要表现在其高知识层次的人才和高新的技术手段,生物制药是一种知识密集、技术含量高、多学科高度综合互相渗透的新兴产业。以基因工程药物为例，上游技术(即工程菌的构建)涉及到目的基因的合成、纯化、测序；基因的克隆、导入；工程菌的培养及筛选；下游技术涉及到目标蛋白的纯化及工艺放大，产品质量的检测及保证。生物医药的应用扩大了疑难病症的研究领域，使原先威胁人类生命健康的重大疾病得以有效控制。,2023/1/22,31/77,高投入,生物制药是一个投入相当大的产业，主要用于新产品的研究开发及医药厂房的建造和设备仪器的配置方面。,目前国外研究开发一个新的生物医药的平均费用在1-3亿美
14、元左右，并随新药开发难度的增加而增加(目前有的已接近10亿美元)。一些大型生物制药公司的研究开发费用占销售额的比率超过了40%。显然，雄厚的资金是生物药品开发成功的必要保障。,2023/1/22,32/77,长周期,生物药品从开始研制到最终转化为产品要经过很多环节：试验室研究阶段、中试生产阶段、临床试验阶段(I、II、III期)、规模化生产阶段、市场商品化阶段以及监督每个环节的严格复杂的药政审批程序，而且产品培养和市场开发较难；所以开发一种新药周期较长，一般需要8-10年、甚至10年以上的时间。,2023/1/22,33/77,高风险,生物医药产品的开发孕育着较大的不确定风险,新药的投资从生物
15、筛选、药理、毒理等临床前实验、制剂处方及稳定性实验、生物利用度测试直到用于人体的临床实验以及注册上市和售后监督一系列步骤，可谓是耗资巨大的系统工程。任何一个环节失败将前功尽弃，并且某些药物具有“两重性”，可能会在使用过程中出现不良反应而需要重新评价。一般来讲，一个生物工程药品的成功率仅有5-10%。时间却需要8-10年，投资1-3亿美元。另外，市场竞争的风险也日益加剧，“抢注新药证书、抢占市场占有率”是开发技术转化为产品时的关键，也是不同开发商激烈竞争的目标，若被别人优先拿到药证或抢占市场，也会前功尽弃。,2023/1/22,34/77,High Risk Process10-15 Years
16、$800-1000Million,临床前药理学,临床前毒理学,生物筛选,Idea,Drug,10-15 Years,5-10 产品,Phase I,Phase II,Phase III,0,15,5,10,临床药理学和毒理学,设计方案,Pre-clinical,surveillance,2023/1/22,35/77,高收益,生物工程药物的利润回报率很高,一种新生物药品一般上市后2-3年即可收回所有投资，尤其是拥有新产品、专利产品的企业，一旦开发成功便会形成技术垄断优势，利润回报能高达10倍以上。美国Amgen公司1989年推出的促红细胞生成素(EPO)和1991年推出的粒细胞集落刺激因子(G
17、-CSF)在1997年的销售额已分别超过和接近20亿美元。可以说，生物药品一旦开发成功投放市场，将获暴利。,2023/1/22,36/77,第三节 生物医药在国外的发展概况,2023/1/22,37/77,2023/1/22,38/77,2023/1/22,39/77,生物医药,生物医药,生物医药,生物医药,生物医药,生物技术产品,据2002年资料显示，至今世界上已取得的生物技术研究成果中，70%以上为医药工业生物技术产品。,2023/1/22,40/77,2002年全球生物医药产品销售额分布,2023/1/22,41/77,全球生物技术医药产品销售情况,2023/1/22,42/77,目前国
18、外生物制药几个主要方向,其他如艾滋病，老年性精神病等,2023/1/22,43/77,2023/1/22,44/77,2023/1/22,45/77,许多炎症由自身免疫缺陷引起，如风湿性关节炎、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万，每年医疗费达上千亿美元，一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如 Cetors公司研制一种TNF-抗体用于治疗风湿性关节炎，有效率达80%。有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。,2023/1/22,46/77,2023/1/22,47/77,起步较晚,国家支持力度较大,发展速度较快,第
19、四节 生物医药在我国的发展概况,近年与欧美的差距逐渐增大,2023/1/22,48/77,2023/1/22,49/77,2023/1/22,50/77,2023/1/22,51/77,中草药及其有效生物活性成份的发酵生产,改造抗生素工艺技术,大力开发疫苗与酶诊断试剂,开发活性蛋白与多肽类药物,开发靶向药物，以开发肿瘤药物为重点,发展氨基酸工业和开发甾体激素,人源化的单克隆抗体的研究开发,血液替代品的研究与开发,人体基因组的研究,2023/1/22,52/77,人体基因组的研究,人体疾病的发生不外是两方面的原因，一是外界病原体的侵入，二是生理功能的失调。能否抵抗病原体，人体是否具有个稳定的良好
20、的生理状态都与基因调节有关，对人体基因的研究，必将发现新的致病或抗病基因，基因的密码是可以人工建成的，某些基因产物就可以开发为一种药物。,改造抗生素工艺技术,2023/1/22,53/77,开发活性蛋白与多肽类药物,开发重点是干扰素、生长激素与T-PA（组织型纤维蛋白溶酶原活化剂）等。,人源化的单克隆抗体的研究开发,抗体可以对抗各种病原体，亦可作为导向器，但目前的单克隆抗体，多为鼠源抗体，注入人体后会产生抗体（抗抗体）或激发免疫反应。目前国外已研究噬菌体抗体技术，嵌合抗体技术，基因工程抗体技术以解决人源化抗体问题。,2023/1/22,54/77,血液替代品的研究与开发,大力开发疫苗与酶诊断试
21、剂,已有一定基础，开发重点是乙肝基因疫苗与单克隆抗体诊断试剂。,2023/1/22,55/77,发展氨基酸工业和开发甾体激素,应用微生物转化法与酶固定化技术发展氨基酸工业和开发甾体激素，并对现在传统生产工艺进行改造。,开发靶向药物，以开发肿瘤药物为重点,2023/1/22,56/77,中草药及其有效生物活性成份的发酵生产,2023/1/22,57/77,如上海张江高科技园区药谷,广州医药集团迪拜生物制药公司广州达安基因有限公司广州抗体研究中心,国内外优势人才,2023/1/22,58/77,第五节 生物药物的研究发展趋势,趋势,从天然存在的生理活性物质寻找新药,大力发展现代生物技术医药产品,蛋
22、白质工程创制新结构药物,中西结合创制新型生物药物,资源的综合利用与扩大开发,其他可能方向,2023/1/22,59/77,大力发展现代生物技术医药产品,2023/1/22,60/77,资源的综合利用与扩大开发,（一）脏器综合利用（二）血液综合利用（三）扩大开发新资源（海洋药物）,2023/1/22,61/77,从天然存在的生理活性物质寻找新药,2023/1/22,62/77,生物技术药物的研究主要发展方向,2023/1/22,63/77,2023/1/22,64/77,2023/1/22,65/77,2023/1/22,66/77,2023/1/22,67/77,埋植剂,微型渗透泵埋植剂，其外
23、形像胶囊，植入后，体液可透进外壳，溶解夹层电解质层，使夹层的体积膨胀，压迫塑性内腔，使药物从开口处定速释出，已有肝素和胰岛素等埋植剂在动物体内外的实验研究报道。,纳米粒给药系统,纳米粒是粒径小于1m的聚合物胶体给药体系，按制备过程不同可分为纳米球和纳米囊。目前已有采用W/O乳化-蒸发方法制备的载有亲水性多肽药物促黄体激素释放激素类似物的纳米球、双乳化-溶剂蒸发法制备载有L-门冬酰胺酶的纳米球，粒径为200nm，药物包封率达40；还有用沉淀法制备纳米球，如制备环孢素A纳米球，操作简便，粒径小，包封率高，以聚氰基丙烯酸异丁酯为载体，采用界面缩聚技术制备胰岛素纳米粒，不仅包封率高，而且能很好地保护药
24、物，其降糖作用可持续24小时，此法还用于制备降钙素纳米粒。,2023/1/22,68/77,第六节 生物药物的性质和分类,生物药物的特点,2023/1/22,69/77,生物制品,微生物药物,生物药物的分类,2023/1/22,70/77,生物药物依据其来源进行分类,基因重组多肽、蛋白质类治疗剂,基因治疗剂、基因疫苗和反义药物,天然生物药物,合成与部分合成生物药物,2023/1/22,71/77,天然生物药物,合成与部分合成生物药物,基因重组多肽、蛋白质类治疗剂,基因治疗剂、基因疫苗和反义药物,2023/1/22,72/77,重组干扰素和白介素,疫苗、单克隆抗体,重组血液因子,重组人激素,其他
25、产品,2023/1/22,73/77,重组血液因子,人重组血液因子组、缺失B结构域的人重组血液因子、人重组血液因子组和重组水蛭素等。,重组人激素,重组人胰岛素、胰岛素类似物、重组人生长素、重组人高血糖素。,疫苗、单克隆抗体,重组HbsAg、含有HbsAg的二联疫苗和含重组HbsAg的联合疫苗等。对淋巴瘤CD3的单抗和对TAG-72的单抗等。,2023/1/22,74/77,重组干扰素和白介素,重组IFN-2a、重组IFN-、重组IFN-2b、重组IFN-lb、重组IL-2和重组IL-11等。,其他产品,促甲状腺素-，重组TSH，人重组，促卵泡激素-，重组FSH，促红细胞生长因子和重组EPO，重
26、组-葡萄糖脑苷酯酶等。,2023/1/22,75/77,生物医药近年的快速发展原因,国际制药集团与相关大学、科研机构建立了密切的研究开发模式，有利于新的生物技术和生物药品的研制开发和进入临床实验，有利于科学技术迅速转化为生产力。新的技术“工具箱”（toolbox）涌出如基因组学（genomics）、生物信息学（bioinformatics）、基因图象（transcriptimaging）、信息传递（signaltransduction）、重组化学（combinatorialchemistly）等，给产品发现和发展带来了大跃进生物技术工业对医药业的影响明显，前景看好，生物技术公司被确认FDA本身的改革使得新药的批准时间减少，尤其是治疗癌症、艾滋病的新药批准时间加快国际风险资本为生物医药产业提供巨额融资,2023/1/22,76/77,“下一个世界富豪必将出自生物科技界”,Thank You!,
