1、中國醫科大學藥學系中國醫科大學藥學系生物制藥教研室生物制藥教研室張岐山張岐山 教授教授 第一章第一章 緒緒 論論 生物技術制藥概念生物技術制藥概念： 采用現代生物技術采用現代生物技術, ,借助某些微生借助某些微生 物、植物、動物生產醫藥品，叫物、植物、動物生產醫藥品，叫 作生物技術制藥。作生物技術制藥。 生物技術生物技術：基因工程、細胞工程、：基因工程、細胞工程、 酶工程、發酵工程、生化工程、蛋酶工程、發酵工程、生化工程、蛋 白質工程、抗體工程等。白質工程、抗體工程等。分子生物學醫藥生物技術分子生物學醫藥生物技術微生物學生物技術疫苗微生物學生物技術疫苗生物化學現代生物技術生物技術診斷生物化學現

2、代生物技術生物技術診斷遺傳學農業生物技術遺傳學農業生物技術細胞生物學家畜生物技術細胞生物學家畜生物技術化學工程海洋生物技術化學工程海洋生物技術傳統生物技術階段傳統生物技術階段公元前公元前60006000年古代巴比倫人釀造啤酒年古代巴比倫人釀造啤酒公元前公元前40004000年埃及人發酵面包年埃及人發酵面包我國殷朝我國殷朝 制醬制醬周朝周朝 制醋制醋特點特點: :自然發酵、全憑經驗自然發酵、全憑經驗近代生物技術階段近代生物技術階段18601860年荷蘭微生物學家安東年荷蘭微生物學家安東. .列文虎列文虎 發明顯微鏡發現了微生物。發明顯微鏡發現了微生物。18651865年法國科學家巴斯德證明了發年

3、法國科學家巴斯德證明了發 酵原理。酵原理。19281928年英國年英國 FlemingFleming發現青霉素發現青霉素19401940年英國弗洛里、錢恩分離出青年英國弗洛里、錢恩分離出青 霉素霉素現代生物技術現代生物技術19531953年年 Watson Watson 、CrickCrick提出提出DNADNA雙螺旋結構雙螺旋結構19731973年年 建立建立DNADNA重組技術重組技術19751975年年 建立單克隆抗體技術建立單克隆抗體技術19781978年年 大腸桿菌表達出胰島素大腸桿菌表達出胰島素19881988年年 PCRPCR方法方法19971997年年 英國克隆多利羊英國克隆多

4、利羊現代生物技術包括現代生物技術包括: :重組重組DNADNA技術技術細胞和原生質體融合技術細胞和原生質體融合技術酶和細胞的固定化技術酶和細胞的固定化技術植物脫毒和快速繁殖技術植物脫毒和快速繁殖技術動物和植物細胞的大量培養技術動物和植物細胞的大量培養技術動物胚胎工程技術動物胚胎工程技術現代微生物發酵技術現代微生物發酵技術現代生物反應工程和分離工程技術現代生物反應工程和分離工程技術蛋白質工程技術蛋白質工程技術海洋生物技術海洋生物技術 Mendel 奧地利原天主教神父奧地利原天主教神父 不能忘記的人不能忘記的人在在18651865年他根據豌豆七對年他根據豌豆七對不同性狀的雜交實驗不同性狀的雜交實驗

5、, ,發現發現生殖細胞成熟中同對因子生殖細胞成熟中同對因子分離分離, ,異對因子自由組合兩異對因子自由組合兩條遺傳規律條遺傳規律, ,即遺傳學分離即遺傳學分離規律和自由組合規律規律和自由組合規律. .為遺為遺傳學提供了數學基礎傳學提供了數學基礎, ,創立創立了孟德爾學派。了孟德爾學派。 不能忘記的人不能忘記的人T H MorganT H Morgan（1866-19451866-1945） 美國遺傳學家美國遺傳學家 從從19101910年到年到3030年代他在果蠅年代他在果蠅遺傳實驗中進一步證實了孟德遺傳實驗中進一步證實了孟德爾分離定律和自由組合定律。爾分離定律和自由組合定律。他的兩大重要發現

6、：一是發現他的兩大重要發現：一是發現基因在染色體上，二是發現遺基因在染色體上，二是發現遺傳的基因鏈鎖和互換定律。建傳的基因鏈鎖和互換定律。建立了摩爾根基因學說。立了摩爾根基因學說。 他的格言：他的格言：“實驗方法的本實驗方法的本質在于每一種見解和假說都必質在于每一種見解和假說都必須通過實驗的檢驗，然后才被須通過實驗的檢驗，然后才被承認其科學地位。承認其科學地位。 不能忘記的人不能忘記的人 J D Watson F H C Crick 1953 1953年年4 4月月2525日，日，英國英國自然自然雜志發雜志發表了沃森和克立克的表了沃森和克立克的文章文章“核酸的分子結核酸的分子結構構 DNA D

7、NA的一個結的一個結構模型構模型”。標志著。標志著DNADNA雙螺旋結構的建雙螺旋結構的建立，從此，遺傳學和立，從此，遺傳學和生物學的歷史從細胞生物學的歷史從細胞階段進入了分子階段。階段進入了分子階段。 不能忘記的人不能忘記的人 F Sanger W Gilbert 桑格（英國化學家）桑格（英國化學家）最早測定胰島素的氨基酸最早測定胰島素的氨基酸順序獲得順序獲得19581958年諾貝爾化年諾貝爾化獎。獎。2222年后，他因測定了年后，他因測定了一種噬菌體的一級結構獲一種噬菌體的一級結構獲19801980年的諾貝爾化學獎。年的諾貝爾化學獎。 吉爾伯特在吉爾伯特在DNADNA測序領測序領域，因其卓

8、越的工作獲得域，因其卓越的工作獲得19801980年諾貝爾化學獎。年諾貝爾化學獎。 不能忘記的人 Paul Berg 伯格（美國生物化學家）伯格（美國生物化學家）通過把兩個不同來源的通過把兩個不同來源的DNADNA連結在一起并發揮其連結在一起并發揮其應有的生物學功能，證明應有的生物學功能，證明了完全可以在體外對基因了完全可以在體外對基因進行操作。他作為進行操作。他作為“重組重組DNADNA技術之父技術之父”于于19801980年年獲諾貝爾化獎。獲諾貝爾化獎。 不能忘記的人Kary B Mullis 1985年穆利斯發明了年穆利斯發明了高效復制高效復制DNA片段的聚片段的聚和酶鏈式反應（和酶鏈式

9、反應（PCR）技術，利用該技術可從技術，利用該技術可從極其微量的樣品中大量極其微量的樣品中大量生產生產DNA分子，使基因分子，使基因工程獲得了革命性發展。工程獲得了革命性發展。醫藥生物技術產業化、商品化成高新醫藥生物技術產業化、商品化成高新技術產業之一。技術產業之一。高投入、高風險、高利潤高投入、高風險、高利潤, ,利潤率達利潤率達17.6%17.6%20002000年全世界銷售額年全世界銷售額14901490億美元。億美元。1.1.基礎研究不斷深入基礎研究不斷深入 新基因的克隆和基因表達調控的新基因的克隆和基因表達調控的研究全面展開。研究全面展開。 以以DNADNA、RNARNA和蛋白質為軸

10、心的分和蛋白質為軸心的分子生物學理論和技術兩大體系已基子生物學理論和技術兩大體系已基本完成。本完成。 人類基因組計劃已完成。人類基因組計劃已完成。 1986年美國科學家達爾貝科提出年美國科學家達爾貝科提出的的人類基因組計劃，人類基因組計劃，19901990年啟動該年啟動該計劃。計劃。2323對染色體對染色體3030億對堿基，億對堿基，3.53.5萬個基因進行測序。萬個基因進行測序。 美國承擔美國承擔54%54%，英，英33%33%，日，日7%7%，法，法2.8%,2.8%,德德2.2%,2.2%,中國中國1%1%。 19991999年中國加入人類基因組計劃，年中國加入人類基因組計劃，投資投資3

11、 3億元，負責測定億元，負責測定3 3號染色體號染色體30003000萬對堿基，萬對堿基，20002000年年4 4月完成。月完成。 2.2.新產品不斷出現新產品不斷出現 2020世紀世紀8080年代以來僅美、日開發年代以來僅美、日開發的生物新藥的生物新藥200200多種。多種。 如：干擾素、白細胞介素、粒細如：干擾素、白細胞介素、粒細胞集落刺激因子、紅細胞生成素、胞集落刺激因子、紅細胞生成素、纖溶酶原激活劑、胰島素、生長激纖溶酶原激活劑、胰島素、生長激素、乙肝疫苗等。素、乙肝疫苗等。 細胞移植用于細胞移植用于:骨髓移植治療白血骨髓移植治療白血病、免疫缺陷、再障性貧血等。病、免疫缺陷、再障性貧

12、血等。 基因治療有基因治療有:致死性遺傳疾病、癌致死性遺傳疾病、癌癥、愛滋病、心臟病等。癥、愛滋病、心臟病等。 生物試劑開發單克隆抗體用于診生物試劑開發單克隆抗體用于診斷和治療，熒光抗體法、斷和治療，熒光抗體法、DNA探針、探針、PCR等檢測技術的建立。等檢測技術的建立。 新型生物反應器有新型生物反應器有:氣升式生物氣升式生物反應器、流化床式生物反應器、固反應器、流化床式生物反應器、固定床式生物反應器、袋式或膜式生定床式生物反應器、袋式或膜式生物反應器、中空纖維生物反應器等。物反應器、中空纖維生物反應器等。四、我國的醫藥生物技術四、我國的醫藥生物技術 已上市的基因工程藥物和疫苗已上市的基因工程藥物和疫苗 19951995年年 白細胞介素白細胞介素-2-2 1996 1996年年 1b-1b-干擾素干擾素2a-2a-干擾素干擾素 2b-2b-干擾素干擾素 19971997年年 粒細胞集落因子粒細胞集落因子 紅細胞生成素紅細胞生成素 19921992年年 乙型肝炎疫苗乙型肝炎疫苗五、醫藥生物技術發展展望五、醫藥生物技術發展展望 21 21世紀是醫藥生物技術快速發展世紀是醫藥生物技術快速發展的時期的時期, , 生物制藥、生物制藥、化學藥物、化學藥物、中藥形成三足鼎立中藥形成三足鼎立, ,有效有效的為人類的為人類健康服務健康服務。1.1.利用新發現