第一章 生物制品概述

第一章生物制品概述
第一节生物制品的概念与应用
一、生物制品的概念：生物制品是根据免疫学原理，应用普通的或以基因工程、细胞工程等生物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和液体等生物材料制备，用于疾病预防、治疗和诊断的生物活性制剂。

二、生物制品的应用：
1、免疫预防：实践证明，应用菌苗、疫苗及类毒素等预防用生物制品施行预防接种，提高人群免疫水平，降低易感性，对于预防某些传染病的效果是很显著的。

典型例子是种痘预防天花。

天花曾对人类的威肋极大，墨西哥历史上的一次大流行曾导致300多万人病死。

而种痘的推广普及保护了无数人免于患天花或病死。

在1870～1871年的普法战争中，法国军队由于未施行种痘，60万人的军队中天花病高达125000人，病死23470人，而普鲁士军队由于施行过2次种痘，又采取其它防疫措施，总共只有459人病死于天花。

当18世纪天花在英国流行时，曾猖獗一时。

牛痘是牛的一种天然轻性传染病，发病时除体温上升、食欲减低外，在牛的乳房及奶脐间发生水疱和脓疱，挤奶时可经伤痕而传染至人的手指部位。

奇怪的是凡患过牛痘的人就不会再患天花了，这是英国伦敦西部的农民在生产实践中获得的经验。

到18世纪末，英国青年医生Edward Jenner于1796年5月
14日进行了一次具有历史意义的研究观察，他从一位患牛痘的挤奶女工手上出现的痘疮中取出痘浆，接种于一名8岁儿童的胳膊上，两个月后再接种人的天花脓疮浆，结果未见发生天花。

接种牛痘苗预防天花的方法很快普及全世界，经过一百多年的努力，世界卫生组织于1980年5月宣告全球消灭天花了。

Jenner的创造性发明，为人类预防和消灭天花做出了卓越的贡献。

新中国成立以来，由于普遍推行种痘，20世纪60年代初就消灭了天花。

世界卫生组织于1967年在世界各国推行普种牛痘，在1977年索马里发生了最后一例天花，在人间无传染源存在的基础上于1979年宣布全球消灭了天花。

19世纪德国人Robert Kcch（1876）首先发明细菌分离培养法，从此陆续发现各种致病菌。

1877年法国人Louis Pasteur首先发现用降低了有致病力的鸡霍乱菌、炭疽菌注射动物之后，这些动物能抵抗相应强毒菌的感染攻击。

接着用狂犬病固定毒预防狂犬病也获得成功。

从此，人工减毒疫苗的研究不断发展，迄今不衰。

但是有些微生物的毒力不易减弱，或毒力减弱后就失去了免疫原性，或减弱后有"故态复萌"返祖的危险，因此不得不另想办法。

1886年Salmon Smith 发现加热杀死的强毒猪霍乱杆菌，仍具有很好的免疫原性，随后鼠疫、霍乱、伤寒、百日咳等死菌疫苗相继问世。

有的细菌如白喉和破伤风的致病因子不在菌体本身，而
在于细菌所产生的毒素。

毒素虽然是很好的抗原，但因其毒性太强，不能注入人体。

1923年法国人Ramon发明用甲醛解毒的方法，把白喉和破伤风毒素等变成无毒而有免疫原性的类毒素。

1948~1950年Enders等用人胚胎非神经组织培养脊髓灰质炎获得成功，随后细胞培养病毒技术得到飞速发展，病毒学突飞猛进，培养出多种病毒，病毒性疫苗不断诞生，丰富了与传染病作斗争的武器库。

在百年历史过程中，生物制品在预防医学中发挥了巨大作用，但是生物制品尚缺乏系统的理论基础，长期停留于经验性的传统生产方式。

直至20实际末随着微生物学、免疫学和分子生物学的进展，对微生物遗传、代谢和抗原结构有了较深入的了解，对免疫球蛋白的结构、各种免疫活性细胞的功能，以及各种细胞因子的发现，对抗体形成的遗传基础和网络学说逐步得到阐明，分子生物学对保护性抗原基因的研究等等，促使以微生物学和免疫学为基础发展起来的生物制品逐步形成一门独立学科--生物制品学。

猪瘟是养猪业的一种毁灭性传染病，几乎遍及全世界(除北美洲和大洋洲外)，死亡率高达80％～90％，国际动物卫生组织将猪瘟列入A类法定传染病之一。

在20世纪50年代中期，中国学者通过将猪瘟石门系强毒在兔体上连续传几百代后培育成功了一株猪瘟兔化弱毒疫苗。

2、用于诊断
利用病原微生物本身或它生长繁殖过程中的产物，或利用某些动物机体中自然具有的或经病原微生物及其他蛋白物质刺激而产生的一些物质制造出来的，用于检测相应抗原、抗体或机体免疫状态的一类制品，包括菌素、毒素、诊断血清、分群血清、分型血清、因子血清、诊断菌液、抗原、抗原或抗体致敏血清、免疫扩散板等，如用于诊断结核病的结核菌素、马传染性贫血琼脂扩散试验抗原、炭疽沉淀素血清等。

另外各种诊断用试剂盒，如ELISA试剂盒（原理也是抗原抗体反应）。

3、治疗：
一些疾病的抗血清（包括高免血清、痊愈血清）、卵黄抗体等可用于对抗相应疾病。

如抗蛇毒血清、破伤风抗毒素血清或类毒素血清等。

V on Behring发现在已获得免疫的动物血清中含有免疫物质，如果把这样的免疫血清移注给正常动物，即能使后者获得对相应疾病的抵抗力，因而创造了血清疗法。

现在已知免疫血清、抗毒素中含有的免疫物质主要是免疫球蛋白。

另外DNA疫苗也有治疗作用。

第二节生物制品的分类与命名原则
一、分类：根据不同的标准有不同的分类
（一）按照其用途分为以下三大类：
1、预防用生物制品：包括疫苗、菌苗、虫苗和类毒素。

（1）疫苗是利用病毒经除去或减弱它对动物的致病作用而制成的生物制品。

（2）菌苗是利用病原细菌经除去或减弱它对动物的致病作用而制成的。

菌苗可分为两类：一类是毒力减弱的细菌制成的活菌苗，如Ⅱ号炭疽芽胞苗、布鲁氏菌Ⅱ号活菌苗等；另一类是用化学方法或其他方法杀死细菌制成的死菌苗，如猪丹毒灭活菌苗、鸡大肠杆菌病灭活菌苗等。

（3）虫苗是利用病原虫体除去或减弱它对动物的致病作用而制成的。

过去中国生物制品界和卫生防疫界习惯将细菌制备的称作菌苗，病毒制备的称作疫苗，目前将疫苗、菌苗、虫苗统称为疫苗。

疫苗可分为两类：一类是传统疫苗，包括弱毒疫苗和灭活苗。

弱毒疫苗指人工选育的减毒或自然无毒的细菌或病毒，具有免疫原性而不致病，经大量培养收获病毒或细菌制成，用量小,接种次数少（一次）,免疫持续时间长。

制成这种疫苗的病毒毒力必须是减弱了的，没有致病能力，也不会使动物发生严重反应。

如猪瘟兔化弱毒疫苗，BCG等。

灭活苗是指先从病人身上分离得到致病的病原细菌或病毒，经过选择，将细菌放在人工培养基上培养，收获大量细菌，再用物理或化学法将其灭活（杀死），可除掉其致病性而保留其抗原性
（免疫原性）；病毒只能在活体上培养，如动物、鸡胚或细胞培养中复制增殖，从这些培养物中收获病毒，灭活后制成疫苗。

灭活疫苗用量大，并且需接种2～3次方能达到免疫功效，持续期较短，但安全已保存。

另一类疫苗是新型疫苗，指通过分子生物学、基因工程等方法制备的疫苗，如活病毒载体疫苗、亚单位疫苗、DNA疫苗、多表位疫苗、RNA疫苗等等。

（4）类毒素：一些细菌在培养过程中产生的毒性物质称为外毒素，如肉毒梭菌的肉毒毒素、产气荚膜梭菌的α毒素等，外毒素经化学法处理后，失去毒力作用，而保留抗原这种类似毒素而无毒力作用的称为类毒素，如破伤风类毒素。

接种人体可产生相应抗体，保持不患相应疾病。

2、诊断用生物制品
用于诊断的生物制品可分以下几类：
（1）体内试验诊断制剂类。

常用的有布鲁斯氏菌素、结核菌素和锡克试验毒素（白喉）三种，皮内注射0.1ml,观察反应，判断是否患过相应疾病或免疫接种成功否。

（2）一般传染病的诊断制剂类。

包括各种诊断菌液、病毒液和诊断血清。

（3）诊断肿瘤用制剂。

如甲胎蛋白血清、癌胚抗原诊断试剂盒等。

（4）测定免疫水平的诊断制剂。

测定人体内所含的五种免
疫球蛋白(IgG、IgA、IgM、IgD、IgE),以Ig单价诊断血清与患者血清作定量测定，用于疾病诊断、治疗以及机体免疫功能的测定，亦是临床诊断某些疾病的重要指标。

（5）激素用诊断制剂：如妊娠诊断制剂。

3、治疗用生物制品：包括抗血清、抗毒素、微生态制剂、免疫制剂如干扰素、细胞因子等。

（1）抗血清：动物经反复多次注射某种病原微生物时，会产生对该病原微生物的高度抵抗能力。

采取这种动物的血液提出血清，经过处理即可制成抗血清。

主要用于治疗传染病，也可用于紧急预防，如抗猪瘟血清、抗炭疽血清等。

（2）抗毒素：动物经反复多次注射细菌类毒素或毒素所得到的免疫血清经过处理即可制成抗毒素。

主要用于治疗也可用于紧急预防传染病，如破伤风抗毒素。

以上两种是特异性的治疗用生物制品，另外还有非特异性的，如微生态制剂、免疫制剂。

（3）微生态制剂：微生态制剂是在微生态学理论的指导下，调整生态失调，保持微生态平衡，提高宿主健康水平或增进健康状态生物制品。

目前国际上已将其分成3个类型，即益生菌（如双歧杆菌、乳酸杆菌等）、益生元（各种寡糖类物质）和合生素（是指益生菌和益生元同时并存的制剂，即两者同时服用）。

（4）免疫制剂：IFN、CKs（如TNF等）。

（二）按制备方法及物理性状分类：
1、粗制品（普通制品）：未经浓缩纯化的生物制品，如普通的结核菌素，用的较少。

2、精制品：将粗制品用物理或化学方法除去无效成分，进行浓缩提纯制成精制品。

如精制破伤风类毒素及抗毒素、精制人白细胞干扰素、提纯的结核菌素（PPD）等。

3、多联多价制品：一种剂型的成分包括几个同类制品者称多联制品；一种剂型的成分包括同一制品的不同群、型别者称多价制品。

如犬六联苗可预防犬瘟热病、犬细小病毒病、犬钩端螺旋体病、传染性肝炎、传染性支气管炎和副流感病。

4、液态制品：一些疫苗、诊断试剂如血清等是液体状的生物制品。

如大多数灭活疫苗、新型疫苗等。

5、冻干制品：是将液体制品经真空冷冻干燥制成的固体制品。

这类制品有利于保存、运输和使用，几乎所有活菌苗、减毒活疫苗都为冻干制品。

6、吸附制品（佐剂制品）：在液体制剂中加入氢氧化铝或磷酸铝等佐剂后制成。

这类制品具有延长刺激时间（使抗原缓慢释放持续刺激机体）、增强免疫效果和减少注射次数及剂量等优点。

二、生物制品的命名原则：
（一）、命名原则：
参照中国生物制品传统命名及WHO规程命名方式，制品的基本名称一般可由三个部分组成。

第一部分列出（有时不列）制法或群及型别（如重组、A群）等冠语；第二部分列出制品所针对的疾病（如麻疹、伤寒等）或微生物名（如沙门氏菌等），或组成成分（如Vi多糖）或人名（如卡介、锡克等），或起始材料（如人血、CHO细胞等）；第三部分列出制品种类（如疫苗、抗毒素、诊断试剂等）。

基本名称的模式简列如下：
（制法或群、型别）＋（病名、微生物名、组分、人名或材料）＋（品种名）
以上仅为一般原则。

对各个具体制品的命名，尚需参照以下方法及各类制品命名举例拟定，并可按制品特点对第一、二部分作出取舍。

（二）命名方法
1、制造方法
制法一般不标明。

但一种制品存在多种制造方法者需标明，如重组DNA者，则加“重组”，以与非重组制品相区别。

如麻疹减毒活疫苗、重组（酵母）乙型肝炎疫苗、人血白蛋白（低温乙醇蛋白分离法）。

液体制剂者不需加“液体”二字，如同时有液体制剂和冻干制剂者，冻干制剂应加“冻干”二字，如只有冻干制剂，按
国际惯例亦可加“冻干”二字。

如钩端螺旋体疫苗、伤寒Vi 多糖疫苗、冻干人凝血因子Ⅷ。

2、用法与用途
一般用法均不要标明。

特定途径使用者必须标明。

如皮内注射用卡介苗、静脉注射用人免疫球蛋白（PH4）。

预防用制品均不要在基本名称前标明预防用。

细菌类治疗用制品可在基本名称后加“制剂”二字。

如治疗用短棒状杆菌制剂。

双歧杆菌活菌制剂。

预防人、畜共患疾病的同名同型制品应标明人用，以与兽用制品相区别。

体内诊断用制品一般不加诊断用字样。

如结核菌素纯蛋白衍化物（TB-PPD）、锡克试验毒素。

3、多联、多价与群、型
一种制剂包含几个不同抗原成分的制品，应于制品种类前加“联合”二字。

如麻疹、腮腺炎、风疹（MMR）联合疫苗。

一种制剂包含同一制品的不同群、型别者，应于制品种类前加“多价或n价”字样，并加括号注明群、型名称。

如双价肾综合征出血热灭活疫苗。

4、品种前加形容词
为进一步阐明制品的性质，必要时在基本名称的品种前加灭活、活、纯化等形容词。

如麻疹减毒活疫苗、乙型脑炎灭活疫苗、Ⅰ型肾综合征出血热纯化疫苗。

第三节生物制品的发展前景
一、我国生物制品的发展历史和现状
（一）人用生物制品
我国生物制品制造业始于1919年，在北京成立了我国第一所生物制品生产、研究机构--中央防疫处（北京生物制品研究所、天坛生物600161前身），迄今已有90年的历史。

解放前30年，我国生物制品发展缓慢，规模很小，只有十几个品种。

解放后，国家以"预防为主"为方针，于50年代先后成立了北京、武汉、长春、成都、兰州、上海6大卫生部直属的生物制品研究所，以及中国医学科学院昆明医学生物研究所、成都输血研究所，研究和生产的品种主要是一些常用的预防性制品和血液制品。

60年代初合并成立中国药品生物制品检定所，为药品、生物制品质量把关。

80年代后我国生物制品进入高速发展期。

全国各地涌现出几百家生物制品企业，生物制品的种类、剂型快速增加，由预防性制品为主（产品60个以上），发展至诊断性制品（200多个）、治疗、保健性制品（40多个）。

生物制品产品的质量实行与国际接轨，老的品种，绝大多数已达到WHO
（世界卫生组织）规程的要求，新的品种一律实行WHO标准或国际先进标准。

国家提出生物制品企业要率先达到GMP要求，尤其是血液制品生产企业。

生物技术产品生产车间或企业均按GMP的要求设计、建设和验收，其它制品生产车间也逐步通过技改，达到GMP要求，以使生物制品走向国际市场。

目前，生物工程技术（基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等）已成为研究开发新生物制品、对老生物制品进行更新换代技术改造的主要手段，并已发展出新的独立学科和新兴产业，成为近几年来发展最快的高新技术产业之一。

与此同时，生物制品的世界市场也迅速发展，在整个药品市场中的份额迅速提高，竞争也日趋激烈。

（二）兽用生物制品
我国兽用生物制品研究和生产始于1918 年创建的青岛商品检验局血清所和1919 年建立的北平中央防疫处。

1949 年以前,我国兽用生物制品的品种很少,仅有10余种疫苗的生产与研究,且产量不大,没有统一的产品质量标准,生产设备简陋,技术水平较低。

新中国建立初期,党和政府十分重视动物疫病防治工作,积极培训技术人员,加强生产技术交流,开展新产品研究,改进生产工艺,并且制订了我国第一部《兽医生物药品制造与检验规程》,同时也建立了生物药品监察制度。

制订出36 个兽用生物制品的生产与检验规程,初步统一了
我国兽用生物制品的质量标准。

生物制品的年产量达到1. 2 亿mL ,较建国前增加了3 倍以上。

20 世纪50 年代,我国先后在各省、市、自治区建立了28 个兽医生物药品厂,兽用生物制品的生产规模有了较大提高。

改革开放以来,我国兽用生物制品研究和开发取得了巨大成就。

先后研制成功了100 多种包括各种类型的灭活苗、弱毒活疫苗和基因工程苗等兽用新生物制品。

其中猪瘟兔化弱毒、牛瘟兔化弱毒、马传染性贫血、口蹄疫、牛传染性胸膜肺炎、布鲁氏菌病、仔猪副伤寒、猪喘气病、鸭瘟、猪丹毒、猪肺疫等毒力稳定免疫原性良好的弱毒疫苗均处于国际领先水平。

特别是猪瘟兔化弱毒疫苗的研制成功,不仅为我国而且为欧洲及世界其他国家扑灭或控制猪瘟流行做出了巨大贡献。

随着现代生物技术手段的应用和生产工艺的不断改进,兽用疫苗除了单价疫苗,还开发出二联苗、三联苗乃至禽用五联苗和羊用干粉十联苗。

疫苗佐剂的研究也获得进展,由早期的明矾、明胶和氢氧化铝胶发展为微乳剂和油乳剂,大大提高了兽用生物制品的免疫效果。

生物诊断技术突飞猛进的发展带动了诊断制剂的发展。

至20 世纪70 年代后期,诊断技术已由早期传统的凝集反应试验、治疗反应试验、补体结合试验及中和试验发展为以酶标记抗体技术和荧光素标记抗体技术为基础的酶联免疫吸附试验和免疫荧光染色试验;进入20 世纪90 年代,诊断技术已经发展到分子生物
学阶段单克隆抗体、核酸探针、聚合酶链反应( PCR) 等生物技术及其试剂盒已在我国畜牧兽医生产实践中被广泛应用。

目前,我国有兽用生物制品生产企业45 个(其中各省、市、自治区建立的生物制品厂28 个,大专院校、科研院所建立的生物制品生产车间17 个) ,可生产197 种制品,年产量400 多亿头(羽) 份。

在所生产的制品中,列入《兽用生物制品规程》(2000 年版)的产品有106 种,其中灭活疫苗26 种,活疫苗41种,抗血清6 种,诊断制品33 种,基本上满足了我国动物疫病的防疫需要。

我国兽用生物制品生产、研究与开发已初具规模,取得了令人瞩目的成就,兽用新生物制品种类和数量近年来不断增加,兽用生物制品的产销量出现了前所未有的良好势头。

但是,与发达国家相比,我国在产品的科技创新方面表现出明显不足。

在现有的45 家兽用生物制品生产企业中,多数产品仍为20 世纪80～90 年代的老产品,科技含量高的新、特、优产品较少。

新产品研究开发主要以仿制为主,与世界发达国家相比,在生产技术、经营管理和科研开发方面均存在一定差距,市场竞争力较弱。

这种弱势主要体现在企业组织结构、产品结构不合理,生产规模与产业集约化程度低,形不成规模效益和专业化协作优势。

二、生物制品的发展前景：
三、生物制品研发中存在的问题与对策：
（一）问题：
1、科研环境方面存在的问题
（1）重复立项与重复研究普遍。

重大疫病的立项研究,多数集中在研制能用于该病诊断和免疫预防的制剂,但由于急功近利的原因普遍出现单一的重复。

例如猪蓝耳病(猪繁殖与呼吸综合症) 有五六家兽研所、院校在研究,禽流感也有三四家在进行,造成极大的浪费。

（2）课题申报、审评立项及执行中虚假现象普遍。

其一:只注重主持人而忽视执行人的组合落实,即挂名挂职
的多、实干的少,这在高校尤为明显;其二:高校承担的课题
多数缺乏具体执行力量,导师没有起到适当的指导作用,往
往出现设计粗糙、试验不精、数据不实和重复性差的问题,
造成科研成果转化率低。

（3）经费不足、实验条件简陋与散毒。

这在高校尤为突出,科研经费大部分用于实验室研究和研究生生活补贴,很难进
行动物试验或只能进行低等级和不符合统计学数量要求的
动物试验,多数研究在常规仪器设备的条件下进行,甚至有些一类病原也只能在普通实验室进行,无P3 实验室等条件,除
一些国家研究所设有完善的毒废物处理设施外,多数经常规
消毒处理即排放,实验室散毒比较普遍,工作人员安全得不到有效的保障。

（4）实验室研究(上游) 与试验生产(下游) 脱节。

新制品(疫苗、诊断液) 的研制,通常分为两阶段:上游(中试产品阶段) ,毒种(株) 分离鉴定、选育、抗原性与免疫原性测定、田间试验，主要有课题承担单位完成;下游商品阶段,区域试验,制造工艺、成品检验方法，均有课题承担单位和药厂共同完成。

由此而出现持续研制经费不足、中试产品低价转让乃至出现中试产品扰乱流通市场,以及影响申报规程与成果转让滞后。

2、科研技术方面存在的问题
目前,我国在科研技术方面存在优质疫苗少、品种不配套、外源病原污染检测方法不达标,无法保证疫苗的纯净性等问题。

我国仅有少数疫苗产品居国际领先水平,如:猪瘟活疫苗、马传染性贫血活疫苗、布氏杆菌猪二号活疫苗和猪喘气
病活疫苗等。

就总的技术状况而言,我们还处在发展阶
段,以全国兽用生物制品厂的情况看,存在如下问题:
（1）疫苗保存:我国多采用添加冻干保护剂制成冻干产品在- 15 ℃以下保存,但保存期多为1至两年。

使用的牛奶蔗糖或明胶蔗糖保护剂解决了冷冻真空干燥过程中抗原的存活性问题,保持了疫苗的良好物理性状,价格低廉且工艺成熟。

但该产品受低温的限制,使疫苗的运输及保存带来困难,同时还存在疫苗因保存条件不当而导致失效的问题。

目前一些发达国家已普遍采用耐热冻干保护剂,疫苗在4 - 10℃条件下的保存期达到2年以上, 既降低了保存条件，减少了费用,又避免了因疫苗保存失败而导致的失效问题。

（2）佐剂安全:中国兽医药品监察所在油乳型佐剂方面做了大量研究工作,较好地解决了疫苗的保存及在体内的缓释问题,大大提高了疫苗的免疫效力并延长了免疫持续时间。

但随着研究工作的进一步深入,发现我国目前佐剂中普遍使用的矿物油存在明显的安全隐患,与致癌有关的稠环芳烃类超标。

有试验表明油佐剂灭活苗对大日龄成年鸡注射后有时会引
起严重的副反应,对猪等大动物也不安全。

同时疫苗的制造工艺不过关,短期会出现破乳分层、稠度太大给注射带来困难。

（3）原料污染:我国制苗用原料多使用普通鸡胚。

伴随产生两大问题,一是外源病原的污染,包括细菌、支原体及病毒。

细菌主要是沙门氏菌,来自感染鸡的带菌蛋,用这种鸡蛋制造。