1、現代生物技術的發展和生物醫藥現代生物技術的發展和生物醫藥華華 子子 春春南京大學醫藥生物技術國家重點實驗室南京大學醫藥生物技術國家重點實驗室 生物技術醫藥生物技術醫藥 疾病與基因：疾病與基因： 預測、預測、診斷、預防、治療、用藥診斷、預防、治療、用藥 疾病的診斷：疾病的診斷： 基因基因診斷診斷( (產前診斷產前診斷) )、生物芯片、生物芯片 疾病的預防：疾病的預防： 疫苗、疫苗、DNADNA疫苗疫苗 疾病的治療：疾病的治療： 基因工程藥物基因工程藥物 核酸藥物核酸藥物 基因治療基因治療 器官移植器官移植 生物醫學材料生物醫學材料 干細胞治療干細胞治療基因工程和蛋白質工程基因工程和蛋白質工程藥物

2、藥物基因工程：將不同生物的基因在體外經人基因工程：將不同生物的基因在體外經人工剪切組合，然后轉入到微生物或細胞內，工剪切組合，然后轉入到微生物或細胞內，并使轉入的基因在細胞內表達，產生所需并使轉入的基因在細胞內表達，產生所需要的蛋白質要的蛋白質蛋白質工程：用基因工程方法生產自然界蛋白質工程：用基因工程方法生產自然界沒有的、經過人工理性設計和改造的、性沒有的、經過人工理性設計和改造的、性能更加優良的蛋白質。能更加優良的蛋白質。基因工程技術和重組基因工程藥基因工程技術和重組基因工程藥物的誕生物的誕生 19721972年年 基因工程技術誕生基因工程技術誕生 基因工程基因工程表達體系：表達體系： 細菌

3、（大腸桿菌）、酵母、昆蟲細胞、哺乳動物細胞、細菌（大腸桿菌）、酵母、昆蟲細胞、哺乳動物細胞、 昆蟲、轉基因動物（乳腺反應器）、轉基因植物昆蟲、轉基因動物（乳腺反應器）、轉基因植物 19821982年年 醫藥生物技術崛起醫藥生物技術崛起 重組人胰島素上市重組人胰島素上市 t-PAt-PA、EPO, etc.EPO, etc. 基因工程藥物的現狀基因工程藥物的現狀 至至20032003年，美國已產業化的基因工程藥物年，美國已產業化的基因工程藥物7777種，種， 銷售額銷售額300300多億美元，占藥品總銷售額的多億美元，占藥品總銷售額的10%10%； 預計預計2007-20082007-2008年

4、整體盈利，年整體盈利，20202020年由成長期年由成長期 進入成熟期；進入成熟期； 我國生物技術藥物的研究和開發起步較晚，我國生物技術藥物的研究和開發起步較晚， 目前已有目前已有1616種基因工程藥物和兩種疫苗上市，種基因工程藥物和兩種疫苗上市， 正在進行臨床試驗的品種近正在進行臨床試驗的品種近100100種，美國的種，美國的1/61/6。中國醫藥企業現中國醫藥企業現狀狀 中國醫藥企業中國醫藥企業40004000家以上，其中約家以上，其中約2/32/3為化學為化學制藥廠，制藥廠，1/31/3為中藥廠；稱為生物技術公司的為中藥廠；稱為生物技術公司的企業有企業有200200多家，真正涉及基因工程

5、技術的不多家，真正涉及基因工程技術的不足足100100家，其中已申報基因工程藥物在有關部家，其中已申報基因工程藥物在有關部門登記立項的門登記立項的6060余家，目前已具生產能力的基余家，目前已具生產能力的基因工程制藥企業因工程制藥企業( (試生產或正式生產試生產或正式生產) )約約3030家家 問題：自主創新不足問題：自主創新不足基因工程藥物的生基因工程藥物的生產產 現有的基因工程表達體系：現有的基因工程表達體系： 細菌細菌( (大腸桿菌大腸桿菌) )； 酵母；酵母； 昆蟲細胞昆蟲細胞 昆蟲生物反應器昆蟲生物反應器( (家蠶家蠶) )； 哺乳動物細胞；哺乳動物細胞； 轉基因動物轉基因動物( (

6、乳腺生物反應器乳腺生物反應器) )； 轉基因植物轉基因植物大腸桿菌表達體系大腸桿菌表達體系優點：優點：基因組清楚基因組清楚生長周期短生長周期短價格低廉價格低廉: rhinsulin:$400/g, rbGH:$11.6/g: rhinsulin:$400/g, rbGH:$11.6/g通用性好通用性好, ,易于放大生產易于放大生產缺點：缺點：表達產物易形成不溶性的包涵體表達產物易形成不溶性的包涵體, ,無生物活性無生物活性不能進行糖基化修飾等不能進行糖基化修飾等酵母酵母表達系統表達系統 優點：優點： 使用安全；使用歷史較長；基因組清楚；使用安全；使用歷史較長；基因組清楚； 表達水平高；表達水平

7、高； 能分泌表達蛋白質；能分泌表達蛋白質； 蛋白質一般確折疊；能翻譯后修飾蛋白質一般確折疊；能翻譯后修飾; ; 生長快；培養基便宜生長快；培養基便宜 。缺點：缺點： 糖基化修飾與哺乳動物不同，可能影響蛋白質的生物活性、糖基化修飾與哺乳動物不同，可能影響蛋白質的生物活性、 安全性等；安全性等； 可能含有免疫物質或抗原。可能含有免疫物質或抗原。 乙肝疫苗、胰島素、鏈激酶、人血清蛋白等乙肝疫苗、胰島素、鏈激酶、人血清蛋白等昆蟲細胞與昆蟲表達系統昆蟲細胞與昆蟲表達系統 優點：優點： 能翻譯后修飾；蛋白質能正確折疊；能翻譯后修飾；蛋白質能正確折疊； 表達水平較好；表達水平較好； 棒狀病毒對人無損害；棒狀

8、病毒對人無損害； 缺點：缺點： 使用歷史較短；使用歷史較短； 生長慢；生長慢； 培養基昂貴；培養基昂貴； 含有免疫宿主蛋白；含有免疫宿主蛋白； 糖基化形式不同；糖基化形式不同； 哺乳類病毒可以感染此類細胞。哺乳類病毒可以感染此類細胞。 昆蟲蟲體表達系統：昆蟲蟲體表達系統： 表達水平高（表達水平高（2-102-10倍于細胞培養）倍于細胞培養） 分離純化難度大；分離純化難度大； 昆蟲（家蠶）飼養要求高，昆蟲（家蠶）飼養要求高，GMOGMO的問題等。的問題等。哺乳動物細胞表達哺乳動物細胞表達體系體系 優點：優點： 蛋白質能夠正確折疊和翻譯后修飾；蛋白質能夠正確折疊和翻譯后修飾； 有長期的、良好的正規

9、使用紀錄；有長期的、良好的正規使用紀錄； 對大的、復雜的蛋白質的生產是唯一的選擇；對大的、復雜的蛋白質的生產是唯一的選擇； 缺點：缺點： 培養基昂貴；培養基昂貴； 生長緩慢；生長緩慢； 含有含有免疫物質或抗原免疫物質或抗原； 需要深入的鑒別；需要深入的鑒別； 精制手續復雜；精制手續復雜； 產品昂貴。產品昂貴。轉基因動物生物反轉基因動物生物反應器應器 優點：優點： 可表達復雜、巨大的蛋白質；可表達復雜、巨大的蛋白質； 表達水平高；表達水平高； 蛋白質折疊正確，有翻譯后修飾；蛋白質折疊正確，有翻譯后修飾； 易于放大；易于放大； 費用低廉：費用低廉： 缺點：缺點： 正規使用的經驗很少；正規使用的經驗

10、很少； 是否易于被病毒感染尚為未知數；是否易于被病毒感染尚為未知數； 表達水平不穩定；表達水平不穩定； 周轉期限長；周轉期限長； 精制方法尚需研究；精制方法尚需研究； 生產周期不能確定；生產周期不能確定； 有關農場的有關農場的eGMPeGMP生長尚存在問題；生長尚存在問題； 轉基因動物轉基因動物 能夠制作含有人類免疫系統的轉基能夠制作含有人類免疫系統的轉基因動物，用于生產移植用器官因動物，用于生產移植用器官轉基因植物生物反轉基因植物生物反應器應器 優點：優點： 開發周期較轉基因動物短；開發周期較轉基因動物短； 種子易于保存；種子易于保存； 易于放大；易于放大； 表達量高；表達量高； 無植物病毒影響人類；無植物病毒影響人類； 生產費用低；生產費用低； 缺點：缺點： 存在新的污染問題；存在新的污染問題； 翻譯后修