基因工程制药-1

干扰素(IFN )治疗肝炎(hepatitis):
• Blood: 20,000-30,000 US$/patient • Genetical Engineering: 200-300
Βιβλιοθήκη Baidu
US$/patient
1000 liter blood l liter ferment
胰岛素（Insulin）:
基因本身就是一个产业
• Rockfeller大学将人肥胖基因出售0.2 亿美元 • Amgen公司将FKBP神经免疫因子配体转 让达3.29亿美元 • Millennium公司以4.65亿美元向Bayer 公司转让225种基因的开发权
• ……
主要内容
3.1 3.2 3.3 3.4 概述 基因工程制药的特点 基因工程药物生产的一般程序 目的基因的获得： 化学合成法； cDNA法; PCR法 3.5 基因表达 3.6 基因工程菌的稳定性; 发酵：发酵工 艺，培养设备。
主要内容
3.7 基因工程药物的分离纯化
3.8 基因工程药物的质量控制:
原材料的质控，培养过程质控，纯 化工艺的质控，目标产品的质控，产品 的保存。
3.9 基因工程药物的制造实例
3.1概述
供体细胞
目的基因
载体
供体细胞 目的基因 载体 重组DNA分子 受体细胞 转化细胞
转 基 因 动 物 转 基 因 植 物 冶金 、环保 基因治疗 多肽药物 (畜 牧业、 渔业 (农 业、林 业 轻工 、食品 基 因 诊 断 疫 苗 、 抗 体 生 物反应 器) 生 物反应 器)
多肽激素, 治疗糖尿病（diabetes）
• 传统制法：从动物胰脏中提取
1000 磅牛胰脏 10 克胰岛素 • 现代方法：采用基因工程手段制备 200 升发酵液 10 克胰岛素
现代制法：
A.在大肠杆菌中合成A、B链，再用化学方法连
接两条肽链组成胰岛素。 B.用重组酵母分泌产生胰岛素原，再用酶法转 化为胰岛素。 C.用牛凝乳酶原B基因与人胰岛素基因融合，高 表达出融合蛋白，加工后获得有活性的胰岛 素制品。（北大）
重组DNA分子
受体细胞 转化细胞
转基 因动 物 转 基因 植物 冶金 、环保 基 因治 疗 多 肽药 物 (畜 牧业、 渔业 (农 业、林 业 轻工 、食品 基 因诊 断 疫 苗、 抗体 生 物反应 器) 生 物反应 器)
α1b –IFN（商品名“赛若金”）
我国自行研发的一类新药，“863” 第一个产业化的基因工程药物
基因组药物的前景
• 除已进入临床试验的基因组药物以外，尚有一 大批候选药正在临床前实验，预计以后每年将 成倍增长 • 在未来十年内，人造器官、转基因动物及器官 生产等与基因组相关的技术将会有重大进展， 加上越来越多与疾病有关的基因功能将为基因 组后研究所确定，基因组医药作为第三代生物 医药必将掀起生物医药业发展的第三次浪潮
基因治疗药的现状
• 91年首次对先天性ADA缺失的女孩进行基 因治疗的临床试验 SCID患 者生存 在无菌 环境中
• 98年批准反义寡核苷酸用于治疗艾滋病
• 近100种基因治疗药在临床试验：
20多种在1期至2期; 40多种在2期;
4种在2至3期; 4种在3期 2种已完成3期在等待FDA的最后批准
第三章 基因工程制药
基因工程药物的高回报
碱性成纤维细胞生长因子
红细胞生成素
231元/ug
1072元/ug
白细胞介素-2
410元/ug
巨细胞粒细胞集落刺激因子 1960元/ug 胰岛素 10.2元/mg
基因产业将成为21世纪朝阳产业，
它的巨额经济效益吸引着投资商和企业向这 一领域汇聚。 目前美国的一些著名公司正在进行着一 场重组和改造，把主要目标放在与基因相关 的产业开发上。如今，如果有哪家公司宣布 克隆出具有某种功能的基因，其股票马上大 幅升值。人类基因研究的任何成果都会给无 所不能的“基因工程”增添强大的驱动力， 创造出人间奇迹。
3.3 基因工程药物生产的 一般程序
获得目的基因 ↓ 组建重组质粒 ↓ 构建基因工程菌(或细胞) ↓ 培养工程菌（发酵）
上 游 ： 实 验 室 阶 段
培养工程菌
↓
产物分离纯化
↓
除菌过滤 ↓ 半成品检定 ↓ 成品检定包装
下 游 ： 生 产 阶 段
Drug Resistance Gene Transferred by Plasmid
重组人胰岛素（rhInsulin）
悦康仙
世界第一个基因治疗药物—2004年深圳赛百诺 基因技术有限公司研发的抗癌新药—“重组人 p53腺病毒注射液”（商品名“今又生”）鼻 咽癌
安柯瑞(重组人5型腺病毒)注射液 • 世界上第1个溶瘤药物，直接瘤内注射 (2006年上市) • 鼻咽癌、头颈癌患者
X100
Plasmid Duplication
X1,000
Pick the colony containing target gene
=100,000
Drug Resistant Gene
Plasmid
mRNA
Resistant Strain
Plasmid gets out and into the host cell
Enzyme Hydrolyzing Antibiotics
New Resistance Strain
Non-resistant Strain
• HGS通过基因组找到6个药物进入一、二期临 床试验 • 与HGS合作研究获得的1个小分子药物进入一 期临床试验 • Amgen通过基因组研究发现OPG，在一期临床 试验中 • Immunex与Genentech, TRAIL,在一期临床试 验中
在研的基因组药物
• • • • • • • • • • KGF2 MPIF-1 VEGF-2 BLyS(THANK) BLyS mAb BLyS-X DR4 mAb TRAIL TRAIL OPG/TR1 HGS HGS HGS HGS HGS HGS HGS Immunex Genentech Amgen 伤口愈合 癌症 血管疾病 免疫功能低下 自身免疫性疾病 癌症 癌症 癌症 癌症 骨质疏松
Host Cells
Recombinant Plasmid Transformation
1 plasmid 1 cell
Amplification and Screening of Target Gene
1
Plating
1 cell line, 1 colony Bacteria Duplication
转基因动物（Transgenic animals）
Transgenic goat,2002,9-10
Transgenic β -IFN, anti-agglutinin III
Transgenic mouse expressing hormones
3.2 基因工程制药的特点
1.可以获得天然来源难以得到的生理活性物质,
使之成为新药。 动物脏器提取的不足：来源困难,免疫抗 原性,病毒污染。 2.利用基因工程技术使得活性蛋白、多肽基因 可以在微生物、细胞乃至动、植物反应器中 获得高效表达,批量生产,保障了临床治疗的
迫切需求。
3.提供足够数量的生理活性物质以对其结构、
生理、生化性质进行深入研究,从而可以进一 步扩大这些活性物质的使用范围。 4.通过基因工程技术可以不断发掘和开发更多 的新型生理活性物质。如 EPO、 G-CSF等。 5.采用基因工程、蛋白质工程技术可以改造内 源生理活性物质,进一步提高生物活性。 如采用蛋白质工程对IL-2进行改造：使 125位半胱氨酸改为ser,明显延长体内半衰期, 降低用量并提高药效。 6.采用基因工程技术可以获得新型化合物,扩大 药物筛选来源。 如基因工程抗体、基因重 组免疫毒素。
Target Genes Carried by Plasmid
Target Genes Restriction Enzyme Restriction Enzyme
Chromosomal DNA
Target Gene Recombination
DNA Recombination
Transformation
基因治疗药的应用前景
• • • • • • • • 梗塞性血管病 高血压病和心肌肥厚 动脉粥样硬化和再狭窄 肿瘤 贫血 糖尿病和肥胖症 关节炎 其他遗传性疾病
基因治疗人数情况
基因治疗个案
人数
5000 4000 3000 2000 1000 0 1994 1996 2000 年份
基因组药物的现状