基因2-基因工程制药
基因工程制药研究进展
基因工程制药研究进展基因工程制药是近年来快速发展的领域，其在疾病治疗、生物医药和农业生产等方面具有广泛的应用前景。
本文将综述该领域的研究现状、技术发展、应用前景以及创新点和不足之处。
关键词：基因工程制药、研究进展、技术发展、应用前景一、引言基因工程制药是指利用基因工程技术手段，通过对生物体的基因进行改造，从而实现批量生产具有治疗和预防疾病作用的药物。
近年来，随着基因工程技术的发展，基因工程制药领域也得到了迅猛发展。
二、文献综述在过去十几年中，基因工程制药领域取得了许多突破性成果。
其中最具代表性的包括：利用基因工程技术成功开发出人源化抗体、细胞因子、疫苗等新型药物，同时基因工程制药的技术平台也得到了不断完善。
人源化抗体是指通过基因工程技术将鼠源单克隆抗体的轻链和重链基因进行改造，使其在人体内发挥更好的治疗作用。
细胞因子是指由免疫细胞分泌的一类具有调节细胞生长和分化作用的蛋白质，通过基因工程技术可以实现对细胞因子的过量表达。
疫苗则是利用基因工程技术对病原微生物的抗原基因进行重组，进而生产出能够诱导机体产生免疫应答的疫苗。
三、研究进展近年来，基因工程制药领域的研究进展迅速。
在技术方面，基因工程技术已经从基础的分子生物学层面逐渐拓展到细胞和整体水平。
在应用方面，基因工程制药已经涉及到多个领域，如肿瘤治疗、自身免疫性疾病、神经系统疾病等。
特别是在肿瘤治疗方面，基因工程制药技术的应用已经取得了显著的疗效。
例如，利用基因工程技术生产的人源化抗体药物已经用于治疗多种恶性肿瘤，如肺癌、结直肠癌等。
此外，基因工程制药技术生产的细胞因子药物如白细胞介素-2（IL-2）和粒细胞集落刺激因子（G-CSF）等也已经在肿瘤治疗中得到广泛应用。
四、创新点和不足基因工程制药领域具有许多创新点，如人源化抗体的研发、细胞因子的过量表达以及疫苗的基因重组等。
然而，该领域也存在一些不足之处。
首先，基因工程制药技术的研究和开发需要大量的资金投入，因此该领域的产业化进程受到限制。
基因工程制药技术
基因工程制药技术可能引起不可预测的副作用和风险，需要严格的监管和评估。
2 伦理问题
基因工程制药技术涉及对人类基因的修改和干预，引发了一系列伦理问题和争议。
3 成本问题
基因工程制药技术的研发和生产成本较高，对医疗资源的需求也较大。
实践案例
ห้องสมุดไป่ตู้
胰岛素生产
基因工程制药技术已经实现了大规 模合成胰岛素，使得糖尿病患者得 到了有效的治疗。
2 遗传病治疗
通过修复或替换缺陷基因，可以治疗一些遗传性疾病，如囊性纤维化和血友病。
3 新型疫苗研发
通过基因工程技术，可以快速研发出新型疫苗，提高预防和控制传染病的效果。
优势和挑战
优势:
1 高效性
基因工程制药技术可以快速合成大量药物，提高疗效和生产效率。
2 个性化治疗
通过针对个体基因差异合成药物，可以实现个性化治疗，提高疗效。 挑战:
基因工程制药技术
基因工程制药技术是一种革命性的方法，利用基因的重组和DNA的改造来合 成药物。它已经在医学领域取得了巨大的突破和成功。
定义和背景
基因工程制药技术是利用基因重组和DNA改造，通过改变生物体的遗传信息 来合成药物的一种高效方法。它革命性地改变了药物研发和生产的方式，为 医学研究带来了巨大的希望。
原理和方法
基因重组
通过将不同生物物种的基因组 合，可以创造出新的蛋白质， 用于合成药物。
DNA改造
通过改变DNA序列，可以控制 目标基因的表达，进而合成特 定的药物。
转基因技术
通过将目标基因导入宿主细胞， 使其表达目标蛋白质，从而合 成药物。
应用领域和前景
基因工程制药技术:
1 癌症治疗
通过合成特定的抗体药物，可以针对不同类型的癌细胞进行精确治疗。
简述基因工程制药的基本流程
简述基因工程制药的基本流程基因工程制药是通过人工改造和调整生物体的基因来生产更有效、更安全的药物。
它的基本流程包括以下几个关键步骤。
1. 目标基因的筛选：在基因工程制药的过程中，首先需要确定目标基因。
目标基因是指具有治疗或预防特定疾病能力的基因。
研究人员通过分析遗传病或其他需要治疗的疾病的相关机制，找到与之相关的基因。
2. 基因克隆：在筛选目标基因后，研究人员需要对其进行基因克隆。
基因克隆是指将目标基因从其所在的生物体中分离出来，并通过PCR（聚合酶链式反应）等方法进行复制，形成多个完全相同的基因。
3. 基因的调整与修改：在基因工程制药中，研究人员还需要对目标基因进行调整和修改，以增强其表达或改变其特定性。
调整和修改的方法包括点突变、插入、删除或拼接等，以获得更理想的基因序列。
4. 载体构建：基因工程制药中常用的方法是将目标基因插入到载体中，通过载体帮助基因进入到目标生物体中并进行表达。
载体通常是一段DNA序列，包含促进基因表达和复制的区域。
在构建载体时，研究人员将目标基因与载体的DNA序列进行连接。
5. 重组表达：完成载体构建后，研究人员将其导入到宿主细胞中，并通过转染等方式使其表达。
在宿主细胞内，目标基因会被转录成mRNA，并通过翻译合成蛋白质。
6. 蛋白质纯化和药物制备：蛋白质是常见的生物制药产品，所以在基因工程制药中，研究人员需要对目标蛋白质进行纯化和制备。
纯化的目的是去除其他无关的蛋白质和杂质，使得产生的药物更纯净、更安全。
7. 药物测试和临床实验：基因工程制药生产的药物需要进行一系列的测试和临床实验，以确保其药效和安全性。
这些测试包括药理学、毒理学和临床试验等，通过这些测试可以评估药物的活性、剂量和不良反应等。
参考内容：[1] Rodin, A. S., & Antonova, O. V. (2021). Basic principles of genetic engineering for the production of pharmaceuticals [J]. Tomsk State University Journal of Biology, (4), 285-301.[2] Thomas, S., Sheela, S., & Skariah, K. (2011). Basic concepts in molecular biology related to genes, heredity, and genetic engineering–Review[J]. Indian journal of dental research: official publication of Indian Society for Dental Research, 22(5), 683. [3] Rao, P. A., Prudhvi, K. L., & Padmanaban, G. (2021). Principles and practice in genetic engineering: genome editing and its application in human therapeutics [J]. Journal of Advanced Research, 28, 43-56.[4] Sprouffske, K., Wagner, J. B., Weaver, L. T., & Adams, W. W. (2019). Genetic engineering as a tool for controlling infectious diseases: A guide [J]. Journal of infectious diseases, 219(12), 1871-1880.。
第二章基因工程制药
第一节
概 述
基因工程技术诞生：20世纪70年代 现代生物技术的发展
基因工程：
应用DNA重组技术，按照人们的意愿，在基因水平上改变生物
遗传性，创造新的生物物种，通过工程化手段为人类提供有用产品
和服 务的技术。
一、基因工程技术生产药品的优点
1. 大量生产过去通过常规生化分离提取技术难以获得（富集）的 生理活性蛋白和多肽。 2. 提供足够数量的生理活性物质。
超声破碎法
四、固液分离
分离细胞碎片常用的方法有：
1. 离心沉淀：高速离心、超速离心 2. 膜过滤：微滤、超滤和反渗透
3. 双水相萃取：聚乙二醇-葡聚糖
聚乙二醇-无机盐
五、重组蛋白质的分离纯化
分离纯化主要依赖色谱分离方法。 色谱技术包括： 离子交换色谱、疏水色谱、反相色谱、亲和色谱、 凝胶过滤色谱、高效液相色谱等。
发夹结构 RNaseH S1核酸
4．cDNA克隆
质粒 入噬菌体 酶、 定向、A T克隆
化 学 法 电 击 转 染
5．将重组体导入宿主细胞 差示 抗体 抗性获得 抗性失活 显色
二、大肠杆菌中的基因表达
2．影响目的基因在大肠杆菌中表达的因素
（1）外源基因的拷贝数 （2）启动子的强弱 （3）SD序列的有效性 （4）SD与ATG的间距 （5）密码子的组成（偏爱性） （6）产物的稳定性 （7）产物对宿主的影响
二、大肠杆菌中的基因表达
3．表达形式
（1）融合蛋白，增强稳定性。 （2）非融合表达。
五、重组蛋白质的分离纯化
3. 亲和层析： 是利用固定化配体与目的蛋白质之间非 常特异的生物亲和力进行吸附，这种结合既 是特异的，又是可逆的，改变条件可以使这 种结合解除。
《基因工程制药》课程教学大纲
《基因工程制药》实验教学大纲课程代码：BIOP1026课程名称：基因工程制药英文名称：Gene Engineering Pharmaceutical Science实验室名称：生物制药实验室（二）课程学时：90实验学时：36一、本课程实验教学目的与要求本课程是生物制药专业的专业实验课程，是以基因工程基本操作为主线，强调实验方法的经典性、实用性。
实验内容涉及了基因工程制备药物的主要过程，通过本课程的学习使学生掌握基因工程的一些基本原理和实验操作方法，并使其对基因工程制药的上、下游技术有一个完整的概况，力求全面、系统地培养学生基因工程制备药物的实验操作能力，并提高解决问题及分析研究问题的能力，为本科生进入科研实验室打下良好的基础。
二、主要仪器设备及现有台套数恒温培养箱、恒温摇床、高压灭菌锅、电子天平、微量移液器、凝胶成像系统、超净工作台、台式离心机、旋涡混合器、磁力搅拌器、琼脂糖凝胶电泳槽、电泳仪、PCR仪、水浴锅、垂直电泳槽、发酵罐、电转仪。
微波炉、脱色摇床、制冰机三、实验课程内容和学时分配四、考核方式1、实验报告：本门课程要求实验报告应具有“实验目的与要求、原理、实验基本过程、实验结果与讨论”等几个方面的内容。
2、考核方式（1）实验课的考核方式：本课程按等级制评定与考核，评分标准分为：A、B、C、D、E五个等级。
考核主要包括两部分：实验操作技能、实验报告（包括实验预习报告）。
（2）实验课考核成绩确定，实验课成绩占课程总成绩的比例等：在该课程的评定分数中，实验课内容占30%，其中实验课考核又分为两部分，即实验操作技能占实验课总分数的60%、实验报告（包括实验预习报告）占实验课总分数的40%。
五、实验教材、参考书1、教材：自编参考楼士林主编《基因工程》，科学出版社20072、参考书目：（1）基因工程技术实验指导，钟卫鸿主编，化学工业出版社 2007（2）基因工程实验指导，朱旭芬主编，高等教育出版社，2006（3）基因工程实验技术，彭秀玲编著，湖南科学技术出版社 1997《酶工程制药》实验教学大纲课程代码：BIOP1027课程名称：酶工程制药英文名称：Enzyme Engineering Pharmaceutical science实验室名称：药学院实验中心生物制药实验室课程学时：90实验学时：36一、本课程实验教学目的与要求本课程实验教学的目的是让学生掌握酶制剂的发酵生产方法、酶的固定化原理与操作方法、酶分子的修饰原理和实验方法等，加深学生对抽象的理论内容的理解；通过实验训练，培养学生的动手操作能力和观察能力，正确掌握实验仪器的使用方法和实验操作技能，培养学生独立解决问题的能力和严谨的科学态度。
基因工程制药原理与实践
基因工程制药原理与实践基因工程制药原理与实践基因工程制药是利用重组DNA技术来生产药物的一种方法。
它涉及到基因的克隆、表达、纯化和制备等过程，以产生具有特定功能的蛋白质药物。
这种方法的发展使得药物的生产更加高效、可控和安全。
在基因工程制药中，首先需要对感兴趣的基因进行克隆。
这一步骤的关键是选择合适的载体（如质粒）来承载目标基因，并利用限制性内切酶将目标基因插入载体中。
随后，将得到的重组载体转化到宿主细胞中，使细胞能够表达目标基因。
一旦目标基因成功被克隆到宿主细胞中，下一步就是表达这个基因。
在此过程中，宿主细胞会利用其自身的转录和翻译机制来将目标基因转录成mRNA，然后翻译成蛋白质。
为了增加目标基因的表达量，可以使用启动子和增强子等调控元件来增强表达。
当目标蛋白质表达后，就需要对其进行纯化。
这一步骤旨在去除其他细胞组分和杂质，使得最终得到的蛋白质纯度高，并且具有期望的生物活性。
常用的纯化方法包括亲和层析、凝胶过滤和离子交换层析等。
最后一步是药物的制备。
在制备过程中，需要对蛋白质药物进行合适的配方和制剂选择，以确保其稳定性和药效。
制备出来的药物可以以不同的形式存在，如冻干粉、注射液、片剂等。
基因工程制药的实践已经在药物开发领域取得了巨大的成功。
例如，通过基因工程制药，生产了一系列的重组蛋白质药物，如重组胰岛素、重组生长激素和重组抗体等。
这些药物不仅在临床治疗中发挥了重要作用，还为其他疾病的治疗提供了新的途径。
然而，基因工程制药也面临着一些挑战。
首先，基因工程制药的成本相对较高，主要是由于克隆、表达和纯化等步骤的复杂性所致。
其次，安全性问题也是制约基因工程制药发展的因素之一。
因此，对于基因工程制药的研究和监管是非常重要的。
总之，基因工程制药是一种重要的药物生产方法，其原理和实践已经被广泛应用于药物开发领域。
随着技术的进一步发展和优化，基因工程制药有望为人类提供更多、更安全、更有效的药物治疗选择。
基因工程制药
基因工程制药基因工程制药是指利用生物技术手段，通过基因克隆、遗传工程、细胞培养等技术制备的药物。
相比传统的制药技术，基因工程制药具有高效、精准、无毒副作用等优点。
本文将从基因工程制药的概念、制备过程、应用、发展现状等方面进行介绍。
一、基因工程制药的概念基因工程制药是指利用遗传工程技术，将DNA序列插入到细胞内，使细胞能够表达人类所需的有效蛋白质，从而制备出符合医疗需求的药物。
基因工程制药的研发已成为制药业的重要领域，具有广阔的市场前景和潜力。
二、基因工程制药的制备过程基因工程制药的制备过程包括基因选择、基因克隆、载体构建、转染细胞、发酵培养和纯化等步骤。
1、基因选择基因工程制药的制备过程首先要选择适合人体治疗的基因，可以是已知的治疗目标基因，也可以是新发现的疾病相关基因。
2、基因克隆基因克隆是将目标基因从DNA分子复制到载体上的过程。
其中包括PCR扩增、酶切、连接和转化等步骤，最终得到包含目标基因的重组载体。
3、载体构建为了使目标基因的表达量达到较高水平，需要将目标基因克隆到适合的载体中。
典型的载体包括质粒和病毒。
4、转染细胞将重组载体转染到宿主细胞中，宿主细胞将目标基因表达成蛋白质。
常用的宿主细胞有哺乳动物细胞和真菌等。
5、发酵培养将转染后的细胞进行大规模培养，加入培养基和营养成分，进行培养和生长。
由于基因工程制药药物的生产量较大，通常采用发酵技术进行生产。
6、纯化将发酵得到的药物纯化出来，使其达到医药级别要求。
通常采用多种分离纯化技术，如超滤、离子交换和透析等，得到纯度高、活性好的药物制剂。
三、基因工程制药的应用基因工程制药已经广泛应用于多种疾病的治疗中，如慢性病、肿瘤、代谢性疾病和遗传性疾病等。
其中常见的基因工程制药药物有类风湿关节炎药物、肿瘤靶向药物、生长激素、重组人胰岛素和重组人血小板等。
1、类风湿关节炎药物抗肿瘤类药物通过影响免疫系统来治疗类风湿关节炎。
这些药物通常在类风湿关节炎患者无法耐受非甾体类抗炎药物和光合作用药物时使用。
基因工程制药—基因工程制药的发展
二、基因工程制药的概念
是指在体外通过重组DNA技术、对生物的遗传基因进行剪切、拼接、重新组合， 与适宜的载体连接，构成完整的基因表达系统，任何导入宿主生物细胞内，与原有遗传 物质整合或以质粒形式单独在细胞中繁殖，并表达活性蛋白质、多肽等药物的工艺过程。
三、常见的基因工程药物
主要是药用蛋白质和多肽类，如 • 免疫蛋白质：抗体、抗原等 • 细胞因子：表皮生长因子、凝血因子、干扰素等 • 激素：胰岛素、生长激素等 • 酶类：尿激酶、链激酶、淀粉酶等
值或者获得新型的化合物； • 为制药工业提供新技术，为新药研发提供了新途径和新技术，提高药物研发的速度。
五、基因工程制药的发展
（一）基因工程的历史 1973年——DNA重组技术的建立 1977年——重组生长激素抑制因子克隆成果，美国成立第一家基因工程公司 1982年——美国lilly公司首先将重组胰岛素投放市场，标志着世界上第一个基因 药物工程诞生。 八十年代中期发明了PCR技术
五、基因工程制药的发展
（一）基因工程的历史 1985年——第一批转基因家畜培育成功 1999年——中国获准加入人类基因组计划 2003年——人类基因组计划的测序工作完成
五、基因工程制药的发展 （二）我国基因工程药物发展
我国从20世纪80年代初期开始基因工程药物的开发研究 1989年我国首个基因工程药物重组人干扰素批准上市，1997年通过Ⅲ期临床， 标志着我国生产的基因工程药物实现了零的突破，是我国自主研制成功的拥有自主 知识产权的基因工程一类新药。 1992年，第一个基因工程疫苗——乙肝疫苗投入市场。
小结
1、基因工程的概念。 2、基因工程制药的概念。 3、与传统制药技术相比，基因工程的 制药优点。
基因工程制药的发展一、基来自工程的概念将某一生物体（供体）的遗传信息分离出来，与载体在体外进行拼接重组，然后 转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性 状的DNA体外操作程序，也叫重组DNA技术。
简述基因工程制药的基本过程
简述基因工程制药的基本过程
基因工程制药是一种利用基因工程技术生产药物的方法。
它通过对细胞或微生物进行基因修饰，使其能够生产出人类需要的药物。
该过程包括以下几个步骤：
一、筛选目标基因
首先需要确定所需药物的基因序列，可以通过文献检索或已知的基因库中找到。
然后需要进行筛选和确认，以确定最适合生产所需药物的基因。
二、克隆目标基因
将筛选出来的目标基因进行克隆，并将其插入到表达载体中。
表达载体是一种能够在宿主细胞内稳定存在和复制的DNA分子，可用于转移外源DNA序列到宿主细胞中。
三、转染宿主细胞
将表达载体带有目标基因插入到适当的宿主细胞中，使其成为表达载体和目标基因共同作用下生产所需药物的工厂。
四、优化表达条件
为了提高药物产量和纯度，需要对培养条件进行优化。
这包括培养温度、培养时间、培养介质等方面。
五、提取纯化药物
当宿主细胞生产出所需药物后，需要对其进行提取和纯化。
这通常包
括离心、过滤、层析等步骤，以获得高纯度的药物。
六、药物质量控制
最后需要对生产出的药物进行质量控制。
这包括对药物的纯度、活性、稳定性等方面进行检测，以确保药物的安全和有效性。
综上所述，基因工程制药是一种利用基因工程技术生产药物的方法。
该过程包括筛选目标基因、克隆目标基因、转染宿主细胞、优化表达
条件、提取纯化药物和药物质量控制等步骤。
通过这些步骤可以生产
出高效安全的生物制剂，为人类健康事业做出了巨大贡献。
基因工程制药
PCR扩增目的基因片段用Taq DNA聚合酶
33
限制性核酸内切酶：识别特异序列，切割DNA
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特 定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制 酶有200多种。
34
4.2、限制性核酸内切酶酶切DNA的方法 ※ 单酶切法: 用一种限制性内切核酸酶酶切DNA样品。若DNA样品 是环状DNA分子,完全酶切后,产生与识别序列数(n)相 同的DNA片段数, 并且DNA片段的两末端相同。
简并引物是指代表编码单个氨基酸所有不同碱基可能 性的不同序列的混合物。为了增加特异性，可以参考密码
子使用表，根据不同生物的碱基使用偏好，减少简并性。
核苷酸链中除出现正常的A、T、G、C四种碱基符号 外还出现如R、Y、M、K等其它字母
引物酶切位点的确定
目的基因片段 内切酶需要的最低保护碱基的数目
26
1.3.2 紫外光分光光度计法
※ DNA或RNA分子，蛋白质和多糖类分别在紫外光260nm，
280nm和230nm处有特异吸收峰。吸收强度（OD）与系统 中各分子浓度成正比。 ※ DNA或RNA的含量 双链DNA浓度（ug/ml）＝50 OD260 稀释倍数 单链RNA浓度（ug/ml）＝40 OD260 稀释倍数 ※ DNA或RNA的质量的判断标准
※ 双酶切法:
用两种不同的限制性内切核酸酶酶切同一种 DNA分子
的方法。DNA分子无论是环状 DNA分子, 还是线形
DNA片段, 酶切结果，DNA片段的两个粘性末端是不 同的( 用同尾酶酶切除外)
35
限制性核酸内切酶反应事项:
1 、反应系统除酶本身外 , 还应包括反应底物、反应缓冲液 （双酶切最好选用同意缓冲溶液)和合适的反应温度。
基因工程制药名词解释
基因工程制药名词解释基因工程制药是指利用基因工程技术生产药物的过程。
以下是基因工程制药常见名词的解释：1. 基因工程：基因工程是一种利用生物技术改变生物体遗传物质的方法。
通过人为选择和转移与特定功能相关的基因，可以改良生物体的性状或让其产生特定的产物。
2. 表达载体：表达载体是指一种DNA分子，用于传递外源基因到宿主细胞中，并使外源基因能够表达出目标蛋白质。
表达载体通常包括启动子、转录终止信号、选择性标记基因等元素。
3. 重组蛋白质：重组蛋白质是通过基因工程技术在外源表达系统中合成的蛋白质。
这些蛋白质通常是具有特定功能或药理学活性的，例如抗体、生长因子和酶等。
4. 重组DNA技术：重组DNA技术是指将不同来源的DNA片段组装到一起，形成新的DNA序列。
这项技术是进行基因工程研究和制药生产的关键步骤之一。
5. 基因转导：基因转导是将外源基因转移到宿主细胞中的过程。
通常通过病毒载体或非病毒载体传递外源基因到宿主细胞中，从而使宿主细胞表达目标蛋白质。
6. 选择标记基因：选择标记基因是用于筛选宿主细胞是否成功转导外源基因的标志性基因。
常见的选择标记基因包括抗生素抗性基因或含有发光标记的基因。
7. 纯化：纯化是将合成的重组蛋白质从杂质中分离出来的过程。
常见的纯化方法包括亲和纯化、离子交换层析和凝胶过滤。
8. 质量控制：质量控制是对基因工程制药产品的开发、生产和分析过程进行监控，以确保产品的质量符合国际质量标准。
质量控制包括产品的物理、化学和生物学测试等。
9. 免疫学制剂：免疫学制剂是一种通过基因工程技术生产的用于治疗疾病的药物。
免疫学制剂包括疫苗、单克隆抗体等，可通过调节和加强免疫系统来预防和治疗疾病。
10. 基因治疗：基因治疗是一种利用基因工程技术修复或替代患者缺陷基因的治疗方法。
通过将正常的基因导入患者体内，可修复或恢复患者体内缺少或异常的基因功能，从而治疗疾病。
简述基因工程制药的基本流程
简述基因工程制药的基本流程基因工程制药是利用基因工程技术来开发和生产药物的过程。
它涉及到多个步骤和方法，以下是基本流程的简要概述：1. 目标基因的选择：首先确定需要表达的目标基因，该基因可能是人类或其他生物体产生的具有治疗作用的蛋白质或多肽。
2. 基因克隆：利用DNA重组技术将目标基因从其自然来源中分离出来，并将其插入到适当的表达载体中，以便将基因导入到宿主细胞中。
3. 基因导入和表达：将经过修饰的表达载体导入到宿主细胞中，这可以通过多种方法实现，如转染、电穿孔或基因枪等。
一旦基因在宿主细胞中被导入，它将开始表达并产生目标蛋白质。
4. 培养和扩增：在适当的培养条件下，培养宿主细胞以扩增转基因细胞群。
这通常需要使用培养基和特定的生长因子来促进细胞生长和表达目标蛋白质。
5. 蛋白质纯化和分离：通过选择合适的纯化方法，如离子交换层析、凝胶过滤、亲和层析等，将目标蛋白质从细胞中纯化出来。
这可以帮助去除杂质并提高目标蛋白质的纯度和活性。
6. 质量控制：对纯化后的蛋白质进行质量控制检测，包括对其纯度、结构和活性的分析。
这确保生产的药物符合安全和有效的标准。
7. 药物制剂：将纯化后的目标蛋白质制备成具有良好稳定性和生物可用性的药物制剂。
这可能涉及到药物配方、缓冲剂的选择、冻干或液体制剂的制备等。
8. 临床试验和批量生产：经过严格的临床试验验证其安全性和有效性后，药物可以进行批量生产。
这包括大规模的生产、包装、贮存、分发和监管，以确保药物的质量和安全。
通过这些基本流程，基因工程制药能够生产出大量具有疗效的蛋白质药物，用于治疗多种疾病，并为人类健康做出贡献。
基因工程制药2课件
2、枯草芽孢杆菌
优点： （1）分泌能力很强，可以将蛋白质产物直接分 泌到培养液中。 （2）不会形成包含体。
缺点： （1）不能使蛋白质产物糖基化。 （2）枯草芽孢杆菌具有很强的胞外蛋白酶分泌 系统，常常对蛋白质产物造成破坏。
质粒pBV220的结构框：（图2－3）
ori-------复制起始点；
clts857-------抑制子基因，在31℃时，其基因产物 具有阻抑PL的活性，当温度升高时，这种阻抑活 性就丧失，PL就开始指导合成mRNA；
PR-------启动子1；PL--------启动子2； BglII、EcoRI、SmaI、BamHI、SalI、PstI、
缺点： （1）生产慢、 （2）生产率低、 （3）培养条件苛刻、费用高， （4）培养液浓度较稀。
二、大肠杆菌体系中的基因表达
（一）表达载体 （二）影响真核基因在大肠杆菌中表达的因素 （三）真核基因在大肠杆菌的中表达的形式
（一）表达载体
表达载体必须具备的条件：
（1）载体能独立地进行复制：分严紧型和松弛型，前 者在宿主细胞中拷贝数仅1~3个，后者在宿主细胞中 拷贝数可高达3000个。
表达载体必须具备的条件
（6）所产生的mRNA必须具有翻译的起始信 号，即起始密码AUG和SD序列（ShineDalgarno sequence），以便转录后能顺利翻译。
大肠杆菌表达载体的构成：
复制及选择系统 （载体）
转录系统
（目的基因）
蛋白质翻译系统 （目的蛋白）
23
外源基因在大肠杆菌中高效表达的原理：
基因工程制药的基本过程
基因工程制药的基本过程
1.挑选目标基因：首先，需要从目标生物体的染色体中选出需
要改变或增加的基因。
这个基因可能与药物制备过程中的蛋白质结构或生物反应有关。
2.克隆基因：将目标基因从生物体中提取出来，使用PCR技
术扩增并纯化。
然后将其插入到载体DNA中，形成重组DNA。
3.转化细胞：重组DNA必须被转移到生产大量蛋白的细胞中。
这个过程称为转化，它可以通过多个方法实现，如电化或化学转化。
4.筛选、培养转化细胞：转化后的细胞需要筛选和培养，以找
到涌现出目标蛋白的那些转化细胞。
5.表达目标蛋白：在培养细胞中，重组基因被激活并转录成mRNA分子，然后翻译成目标蛋白。
这个过程通常需要添加
诸如摇动培养、温度调节以及细胞培养基的特殊条件。
6.分离目标蛋白：蛋白质表达后，进一步需要通过纯化和分离
方法来获取足够纯净和高质量的目标蛋白。
7.制药：最后，这些蛋白质将被用于药物研发，包括临床试验、药物注册以及与制药公司和医疗保健专业人士合作推广这些药物。
基因工程在生物制药中的应用
基因工程在生物制药中的应用基因工程是指通过人为干预和改良生物体的基因结构和功能，来达到一定的目的。
它是现代生物技术的重要分支之一，也在生物制药领域发挥着重要的作用。
本文将探讨基因工程在生物制药中的应用。
1. 基因工程在药物生产中的应用1.1 基因工程药物：基因工程技术使得研究人员能够通过改变生物体的基因结构和功能，来生产具有治疗作用的药物。
例如，利用基因工程技术，可以将人体需要的蛋白质基因导入到其他生物体中，并利用这些生物体来大规模生产蛋白质药物，如重组蛋白、抗体药物等。
这种方法能够提高药物的纯度和有效性，并且能够大幅度缩短药物的研发周期。
1.2 基因治疗：基因工程技术还可应用于基因治疗领域，通过将正常的基因导入到患者体内来治疗某些遗传性疾病。
例如，在某些遗传缺陷疾病中，基因工程技术可以辅助修复或替换受损基因，从而恢复患者的正常功能。
这种疗法具有针对性强、副作用小的优势。
2. 基因工程在疫苗研发中的应用2.1 基因工程疫苗：传统疫苗的研发过程通常需要从病原体中提取致病部分，但这样的方法有一定的局限性和风险。
基因工程技术能够通过将病原体的关键基因导入到其他无害细菌或载体中，并表达出病原体蛋白，从而制备基因工程疫苗。
这种疫苗具有高度纯化、无传染性和一次性制备多个病原抗原的特点。
2.2 病毒载体疫苗：基因工程还可应用于病毒载体疫苗的研发。
病毒载体疫苗是将目标抗原基因引入非致病的病毒载体中，通过病毒的复制和感染过程来激发人体免疫反应，从而产生针对目标抗原的免疫保护。
这种疫苗不仅可以用于预防传染病，还可以用于治疗某些肿瘤等疾病。
3. 基因工程在药物研发中的意义3.1 创新药物开发：基因工程技术为药物研发带来了全新的思路和方法。
它使得研究人员能够通过对特定基因的研究和改造，来获得全新的药物靶点和治疗方法。
这为创新药物的开发提供了更加广阔的空间。
3.2 快速研发周期：传统药物研发周期长、成本高。
而基因工程技术的应用，可以大幅度缩短研发周期，加快药物的研制和上市速度，降低研发成本，从而使更多的创新药物能够快速进入市场，造福患者。
简述基因工程制药,基本设计思路
简述基因工程制药,基本设计思路
基因工程制药是利用基因重组技术和细胞培养技术制造药品的一种新型技术。
其基本设计思路如下：
1. 找到目标基因：根据需要制造的药物,筛选出可以产生目标蛋白质的DNA序列。
2. 克隆目标基因：将筛选出的DNA序列通过PCR扩增技术放入载体中,形成重组DNA。
3. 将重组DNA导入宿主细胞：将重组DNA导入细胞并转化为宿主细胞。
4. 培养表达宿主细胞：使表达宿主细胞生长和扩增,大量表达目标基因。
5. 分离纯化目标蛋白质：将表达宿主细胞进行处理和纯化,得到目标蛋白质。
6. 制剂生产：利用得到的目标蛋白质进行制药,生产出药品。
以上是基因工程制药的基本设计思路。
其核心技术在于基因重组技术、细胞培养技术、分离纯化技术和制剂生产技术。
该技术制造出的药品在生物活性、生物安全性以及剂型等方面都具有优越性。
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需要40单位胰岛素，因此远远不能满足需要。
我的胰腺拿走
可是， 还不够 啊
怎么办呢？
基因工程技术问世 科学家的设想
找到合适的大肠杆菌
找到人胰岛素基因
把胰岛素基因转入到大肠杆菌的细胞中
现代科学家们进一步设想，将胰岛素基因移植到糖尿病患者体内 的有关细胞中，让新移入的基因来指挥细胞生产机体所需要的胰 岛素，若成功，糖尿病人就不用象现在这样天天注射胰岛素了。
日本基因工程药物的年销售额也高达几千亿日元。
我国基因工程药物数量少、市场规模仍然十分有限。
用基因工程技术生产的人类蛋白质药物
蛋白质名称 用 途
促肾上腺皮质激素（adrenocorticotrophic hormone） 治疗风湿（rheumatic disease） B细胞生长因子（B-cell growth factor） 治疗免疫系统功能失调 降钙素(calcitonin) 治疗软骨病(osteomalacia) 集落刺激因子(colony stimulating factor) 治疗血液病、肿瘤辅助治疗 绒毛膜促性腺激素(chorionic gonadotropin) 治疗不排卵症 内啡肽和脑啡肽(endorphine and enkephalin) 镇痛剂(analgesic agent) 上皮生长因子(epidermal growth factor) 促进伤口愈合 红细胞生成素(erythropoietin) 治疗贫血(anemia) 凝血因子Ⅷ(factor Ⅷ) 治疗血友病(hemophilia) 凝血因子Ⅸ(factor Ⅸ) 治疗血友病 生长激素(growth hormone) 促进生长 生长激素释放因子(growth hormone releasing factor) 促进生长 胰岛素(insulin) 治疗糖尿病(diabetes) 干扰素(interferon) 抗病毒抗肿瘤 白细胞介素(interleukin) 治疗癌症
八个星期。
麦克劳德给班廷了一个阴暗狭窄的小房间，21岁的医学生 查尔斯· 贝斯特(Charles Best）和十条狗。两三年之后，这 个叫“Best”的傻傻地只知道听话的小伙子成了历史上运气 最好的人之一。
班廷开始了没日没夜的工作，他要先把一只狗变成糖 尿病狗，然后再给另一只狗做胰脏导管结扎手术，等到这
从一只普通的雄性死亡老鼠的身上提取脑细胞并剥离出细 胞核。然后，将剥离出来的细胞核与一个卵细胞结合，完 成人工受精。当卵细胞受电流激活后，开始分裂并长成一
个新生命胚胎。数日后，胚胎被置入代孕雌鼠的子宫之内。
三周后克隆幼鼠出生。据研究人员介绍，这些克隆幼鼠并 未出现任何畸形，而且已进入成年期。
有人认为，冰晶破坏了冰冻细胞的DNA，使它们丧失机
身价百倍的奥秘？
我们都 是转基 因呦
利用转基因羊生产凝血因子
全世界每年人血清白蛋白需求量达440吨，需要从400
多万名献血员提供的血浆中提取，所需金额达15亿美元， 而如果用转基因牛来生产，则只要2000头牛就够了，而且 可以避免从人血中提取可能带来的肝炎病毒、艾滋病病毒 等感染。
有人把转基因动物比喻成会走的“制药厂”。今后，我们 将看到“遍地是牛羊”的草原景色，竟是遍地会走的“制药厂”。
基因工程制药
陈侃
基因工程： 在体外对DNA进行切割、拼接，使遗传物质重 新组合，经载体转移到细胞中扩增表达、获得人类所 需产品，或组建新生物类型的技术。也称为DNA重组 技术，基因工程是生物技术的核心。
基因工程的重要工具
核酸内切酶、连接酶和载体的发现: 内切酶——DNA分子的“手术刀” 连接酶——DNA片段的“缝衣针” 载 体——DNA转移的“交通工具” 核心技术：DNA重组技术
最新研究：西班牙科学家发现了迄今为止最小的基因，
这个被命名为MCCA的基因含有制造天然抗生素的遗传指 令，可以指挥产生某种抗生素，并能杀死其他细菌。这一
发现有助于人类认识生命演变过程和由遗传变异而引起的
各种疾病。
遍地会走的“制药厂”
听说过身价30万美元的羊吗？ 听说过600美元一磅的羊奶吗？ 听说过年产奶价值数十亿美元的奶牛吗？
能。但是，日本科学家们利用的是冷冻动物的大脑细胞，
他们认为大脑的高脂肪以及头骨可以有效地保护脑细胞， 减小被冰晶破坏的可能性。英国生殖伦理评论家约瑟
芬· 昆塔瓦莱认为，日本科学家的克隆实验已经走向了可
接受科学的边界。“这样的研究提出了一个令人不安的问 题。我们死后，如果将遗体捐献给医疗机构用于医学研究 的话，多年后也许可能会被用作克隆研究。”但英国科学 家们却对日本的突破性研究成果持欢迎态度。
将胰腺搅拌过滤，并收 集少量液体注射入出现 糖尿病昏迷小狗体内。
糖尿病昏迷小狗
液体注射完以后， 小狗苏醒了
无数医生、科学家梦寐以求的神秘物质终
于被这两个年轻人揭开了面纱。他们俩为 之取名为“岛素”——就是我们今天说的 “胰岛素”（Insulin）。
Banting(右)和助手Best(左)与第一只去 除胰腺后注射胰岛素而存活下来的狗
第一个基因工程药物----胰岛素 19世纪以前，糖尿病患者的平均生存时间是5年， 它象恶魔一样肆意夺走人们的生命，而人类对此 却一筹莫展。
加拿大科学家Frederick Banting, 因发现胰岛素于1923年荣获诺贝 尔生理学奖
Banting的助手——加拿大生 理学家Charles Best
淋巴细胞毒素(lymphotoxin) 抗肿瘤 巨噬细胞激活因子(macrophage activating factor) 抗肿瘤 神经生长因子(nerve growth factor) 促进神经系统损伤的修 复 血小板衍生因子(platelet-derived growth factor) 治疗动脉粥样硬化 松弛素(relaxin) 助产剂 血清白蛋白(serum albumin) 血浆补充物 生长调节素(somatomedin C) 促进生长 组织型纤溶酶原激活剂(tissue plasminogen activator) 溶栓剂 肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor) 抗肿瘤 尿抑胃素(urogastrone) 抗溃疡药物 尿激酶(urokinase) 溶栓剂
基因重组人生长激素使“小不点”拔高
分泌过多
生长激素
分泌过少
巨人症
侏儒症
小不点
要使“小不点”长高，唯一的办法是向人体注射生长激素。
如果从动物体内提取，50万只羊脑才能提到0.005克的纯激素 如果从死亡不久的尸体中摘取脑垂体提取生长激素，600具尸 体中提到的剂量，仅仅够救治一个侏儒症病人，而且还要面临
只狗的胰脏萎缩之后，手术摘取出来，提取他们想要的物
质，而后再注射到糖尿病狗的静脉中去——然后再检测这 条糖尿病狗的血糖水平，以判断他们提取的物质到底是不 是真的有用。 八周很快就过去，狗一条又一条地死掉，贝斯特的工
资也发不出ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ了，实验依然没有实质性的进展，天气越来
越热，实验环境越来越差。
终于有一天，贝斯特有点迟疑地说，“不知道我测 的准不准，刚刚我们注射的那条狗的血糖降到了正常 水平……”班廷和贝斯特死盯着那条狗，一小时内， 眼睁睁看着那条糖尿病狗从连头都抬不起到可以坐起 来，再到竟然可以站起来！
人类解读绿脓杆菌的基因组图谱
解析“泵”的编码基因
研制新型抗生素
直接攻击“泵”
杀死病菌
最新研究：西班牙科学家发现了迄今为止最小的基因，
这个被命名为MCCA的基因含有制造天然抗生素的遗传指 令，可以指挥产生某种抗生素，并能杀死其他细菌。这一 发现有助于人类认识生命演变过程和由遗传变异而引起的 各种疾病。
1毫克干扰素
一磅干扰素（453克） 一磅干扰素（453克） 成本不足0.1亿美元 成本为200亿美元
有望开辟生产抗癌药紫杉醇的新途径
人们谈癌色变是因为至今还没有治疗癌症的特效药。美国
科学家20年来筛选了11.4万种植物和1.6万种动物的提取物， 发现紫杉醇是一种安全有效的抗癌药，临床应用也证明其对 卵巢癌、乳腺癌、胃癌和肺癌都有较好的疗效，特别是成为 治疗卵巢癌的首选药后，临床需求量急剧增加，而大量砍伐
基因工程药物的优点
安全，不易被病原体，污染。 成本低、产量高 用传统技术提取5毫克的生长激素释放抑制因子需要 50万头的绵羊脑，而用基因工程技术生产只需9升细 菌发酵液。 生产的蛋白质药物性质更稳定、活性高、副作用低。 可以通过基因工程的方法对蛋白质基因的结构加以改 造，以改变蛋白质结构，使其更稳定。
基因工程的基本环节
转基因小鼠
转基因烟草
基因制药的概念
从一种生物体中分离编码某蛋白质的基因，将 它装入表达载体构建成表达质粒，再转入受体细胞 经大量发酵或细胞培养，令受体细胞大量表达这种 蛋白质的过程。
为什么要基因制药？
利用微生物、动物、植物作为“生物工厂”生产一些药物多肽
和疫苗。例如：原来一种生长激素只能从动物脑中提取，5毫 克的量需要从50万只羊的脑中才能得到，而用基因工程方法， 只需要9升的细菌培养液（价值几美元）。
我国乙型肝炎患者很多，干扰素用于慢性乙型肝
炎患者的治疗短期有效率可达70%以上，长期有效率
接近50%,而且疗效持久，病人有望完全康复。 干扰素用于治疗Kaposi肉瘤，40%的肿瘤明显消 退，体腔内给药可使胸、腹水及其癌细胞减少，甚至 消失。
用传统方法提取的干扰素远不能满足临床需要
8000毫升人血 运用基因重组技术 生产高纯的干扰素
不寻常毒素或病毒污染的危险， “小不点”们只能望高兴叹了。
而大肠杆菌每20分钟就可以繁殖一代，如果把它放到大型
的发酵罐里进行人工培养，就可以大量繁殖，生产出大量的人 生长激素，从而满足人类的需要。
基因制药让我长高了
基因重组人干扰素给肝炎和癌症患者带来希望