陳巧樂建筑材料專業材料學院生物制藥技術生物技術是以現代生命科學理論為基礎，利用生物體及其細胞的、亞細胞的和分子的組成部分，結合工程學、信息學等手段開展研究及制造產品，或改造動物、植物、微生物等，并使其具有所期望的品質、特性，進而為社會提供商品和服務手段的綜合性技術體系。

基因工程細胞工程發酵工程酶工程生物芯片技術基因測序技術組織工程技術生物信息技術主要內容：生物技術——生物技術應用于新藥物研發生物制藥生物技術藥物與傳統化學藥物不同，傳統的藥物主要是小分子化合物，而生物技術藥物主要是大分子物質，如基因重組蛋白、基因重組多肽、單克隆抗體、核酸、細胞或組織、滅活(減毒)病毒或細菌等。生物技術藥物的一般概念是：利用生物技術生產的在生物體內存在的天然活性物質。這一定義有兩個關鍵詞：一是生物技術，包括基因工程、蛋白質工程、細胞工程、酶工程、微生物發酵工程、生物電子工程、生物信息技術與生物芯片、生物材料、生物反應器、大規模蛋白純化制備技術等；二是天然活性物質，即生物技術藥物的來源是細菌、酵母、昆蟲、植物和哺乳動物細胞等各種生物內的特征細胞產物。生物藥物原料以天然的生物材料為主，包括微生物、人體、動物、植物、海洋生物等。隨著生物技術的發展，有目的人工制得的生物原料成為當前生物制藥原料的主要來源。如用免疫法制得的動物原料、改變基因結構制得的微生物或其它細胞原料等。生物藥物的特點是藥理活性高、毒副作用小，營養價值高。生物藥物主要有蛋白質、核酸、糖類、脂類等。這些物質的組成單元為氨基酸、核苷酸、單糖、脂肪酸等，對人體不僅無害而且還是重要的營養物質。基因工程制藥細胞工程制藥酶工程制藥生物制藥基因工程制藥A基因工程藥物品種的開發B基因工程疫苗C基因工程抗體，D基因診斷與基因治療，E應用基因工程技術建立新藥的篩選模型，F應用基因工程技術改良菌種，產生新的微生物藥物，G基因工程技術在改良藥物生產工藝中的應用，H利用轉基因動、植物生產蛋白質類藥物。細胞工程制藥A單克隆抗體技術，B動物細胞培養，C植物細胞培養生產次生代謝產物。酶工程制藥利用酶或細胞、細胞器所具有的催化功能用于藥品工業化生產、監-測的技術稱為酶工程。酶學研究的是酶結構和生物催化機制。基因工程制藥，顧名思義便跟基因工程技術密切相關。●基因工程又稱為重組DNA技術，或稱基因克隆技術。是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術，是將外源基因通過體外重組后導入受體細胞內，使這個基因能在受體細胞內復制、轉錄、翻譯表達的操作。它是用人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質——DNA大分子提取出來，在離體條件下用適當的工具酶進行切割后，把它與作為載體的DNA分子連接起來，然后與載體一起導入某一更易生長、繁殖的受體細胞中，以讓外源物質在其中“安家落戶”，進行正常的復制和表達，從而獲得新物種的一種嶄新技術。

基因工程制藥許多藥品的生產是從生物組織中提取的。受材料來源限制產量有限，其價格往往十分昂貴。

微生物生長迅速，容易控制，適于大規模工業化生產。若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內，讓它們產生相應的藥物，不但能解決產量問題，還能大大降低生產成本。

基因工程制藥的優勢外源目的基因的取得基因工程技術的步驟基因運載體的分離純化重組DNA分子的形成重組DNA引入受體細胞重組菌的篩選、鑒定和分析工程菌的獲得基因產物的分離基因工程藥品的生產：

⑴基因工程胰島素

胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產量之低和價格之高可想而知。

將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養液就能產生100g胰島素！大規模工業化生產不但解決了這種比黃金還貴的藥品產量問題，還使其價格降低了30%-50%!

⑵基因工程干擾素

干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。

基因工程人干擾素α-2b（安達芬）是我國第一個全國產化基因工程人干擾素α-2b，具有抗病毒，抑制腫瘤細胞增生，調節人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當前國際公認的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。

⑶其它基因工程藥物

人造血液、白細胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現工業化生產，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發揮了重大的作用。胰島素干擾素白細胞介素所謂細胞工程,就是以細胞為單位,按人們的意志,應用細胞生物學、分子生物學等理論和技術,有目的地進行精心設計,精心操作,使細胞的某些遺傳特性發生改變,達到改良或產生新品種的目的,以及使細胞增加或重新獲得產生某種特定產物的能力,從而在離體條件下進行大量培養、增殖,并提取出對人類有用的產品的一門應用科學和技術。細胞工程制藥它由上游工程(包括細胞培養、細胞遺傳操作和細胞保藏)和下游工程(即將已轉化的細胞應用到生產實踐中用以生產生物產品的過程)兩部分構成。當前細胞工程所涉及的主要技術領域包括細胞融合技術、細胞器特別是細胞核移植技術、染色體改造技術、轉基因動植物技術和細胞大量培養技術等方面。細胞工程藥物動物細胞工程制藥

動物細胞工程制藥主要涉及細胞融合技術、細胞器移植尤其是核移植技術、染色體改造技術、轉基因技術和細胞大規模培養技術等植物細胞工程制藥以植物細胞為單位應用細胞生物學分子生物學的理論和技術，在離體條件下培養、繁殖和精細操作，使細胞的某些生物學特性按人們的意愿改變，從而改良品種、加速繁殖或得到有用的物質的一門科學技術第一PPT模板網/sucai/

是用自然或人工的方法使兩個或幾個不同細胞融合為一個細胞的過程。可用于產生新的物種或品系及產生單克隆抗體等。淋巴細胞雜交瘤為最成熟的。細胞融合細胞核移植轉基因動物動物細胞工程制藥核移植技術可用于具有良好發展前景的生物反應器的制備。其中乳腺生物反應器的研制是最為看好的一個轉基因制藥方向。利用轉基因動物乳腺作為生物反應器,生產基因工程人類蛋白質藥物,其成本較微生物發酵、動物細胞培養生產基因工程藥物大大降低。動物細胞培養是指經人的有意干涉,通過實驗手段將外源基因導入動物細胞中并穩定地整合到動物基因組中,且能遺傳給子代的動物。比如哺乳動物生物反應器好比在動物身上建

藥廠。動物的乳汁或者血液可以源源不斷地為我們提供目的基因的產品。是指離散的動物活細胞在體外人工條件下的生長、增殖的過程,利用動物細胞培養生產的具有重要醫用價值的生物制品有各類疫苗、干擾素、激素、酶、生長因子、病毒殺蟲劑、單克隆抗體等,已成為醫藥生物高技術產業的重要部分。植物細胞工程制藥組織及細胞培養植物細胞工程涉及諸多理論原理及實際操作技術,首當其沖的自然是培養技術,也就是將植物的器官、組織、細胞甚至細胞器進行離體的、無菌的培養。它是細胞遺傳操作及細胞保藏的基礎。近年來植物細胞培養技術主要致力于高產細胞株選育方法、懸浮培養技術、多級培養和固定化細胞技術、培養工藝優化控制、生物反應器研制、下游純化技術等方面,并取得了較大進展。有些藥用植物種類已實現工業化生產,如從人參根細胞中生產人參皂苷等;相當種類的藥用植物細胞大量培養已達到中試水平,如紅豆杉生產紫杉醇、紫草生產萘醌、三七生產皂苷等。遺傳特性改造僅僅對細胞進行培養還不夠,要使培養的細胞能為人類服務,就要對其進行一定的改造,這就涉及到了細胞的遺傳操作。將外源DNA導入靶細胞的方法不斷完善,除了以前經常使用的質粒載體、病毒載體等途徑外,通過基因槍法、超聲波法和電注射法等非病毒方式轉換細胞的方法也開始被廣泛使用;細胞融合方法已被不斷的改進,融合率增大;細胞誘變也取得了較大的進展,誘變方式不斷增加。這些理論和技術的發展都為更好的改造細胞創造了條件。轉基因植物利用基因工程技術,把目的基因導入待改造的受體植物細胞,進而培育出獲得了目的基因性狀的植物,就是轉基因植物。利用轉基因植物生產重組蛋白具有以下優點:1.與動物細胞培養相比,植物細胞培養條件簡單且易于成活,有利于遺傳操作;2.植物培養細胞具有全能性,能夠再生植株;3.轉基因植物中的外源基因可通過植物雜交的方法進行基因重組,進而在植物體內積累多基因;4.轉化植株系的種子易于貯存,有利于重組蛋白的生產和運輸;5.用動物細胞生產重組蛋白,可能污染動物病毒,這對人類可能造成潛在危險,而植物病毒不感染人類,所以用植物細胞生產重組蛋白更為安全酶工程制藥酶工程

通過人工操作獲得所需酶并使其發揮催化功能的技術過程。百奧泰酶工程中心及產業化基地

現代酶工程的主要內容

酶的分離純化、大批量生產及新酶和酶的應用開發；酶和細胞的固定化及酶反應器的研究，包括酶傳感器、反應檢測；酶生產中基因工程技術的應用及遺傳修飾酶的研究；酶的分子改造和化學修飾，結構與功能的研究；有機相中酶反應的研究；酶的抑制劑、激活劑的開發與應用研究；抗體酶、核酶的研究；模擬酶、合成酶及酶分子的人工設計、合成研究。酶的固定化方法示意圖A、E.coli

：是應用最廣泛的產酶菌。分泌胞內酶，經細胞破碎分離得到。在工業上用于生產谷氨酸脫羧酶、天門冬氨酸酶、青霉素酰化酶、β-半乳糖苷酶。B、枯草桿菌：主要用于生產α-淀粉酶、β-葡萄糖氧化酶、堿性磷酸脂酶。C、啤酒酵母：用于釀造啤酒、酒精、飲料、面包等。D、曲酶（黑曲酶和黃曲酶）：主要生產糖化酶、蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、葡萄糖氧化酶、氨基酰化酶和脂肪酶E、其他產酶菌：青霉菌、木霉菌、根霉菌、鏈霉菌等。目前常用的產酶微生物固定化細胞法生產6-氨基青霉烷酸1.技術路線

E.Coli

斜面細胞固定化細胞青霉素G轉化液