第三章 基因工程制药技术
合集下载
《基因工程制药技术》课件
02
该系统可用于生产具有治疗价值 的蛋白质药物，如疫苗、抗体等
。
转基因植物表达系统的优点是生 产成本低，且易于大规模生产。
03
缺点是可能存在食品安全和环境 问题，需要加强监管和控制。
04
04 基因工程制药的挑战与前 景
安全性问题
基因工程制药产品的安全性是首要考 虑的问题，需要经过严格的临床试验 和审批程序，确保产品的安全性和有 效性。
02 基因工程制药技术的基本 原理
基因克隆与表达
基因克隆
01
通过特定的方法将目的基因从生物体中分离出来，并在体外进
行复制和扩增的过程。
基因表达
02
在细胞内，基因通过转录和翻译过程，将遗传信息转化为蛋白
质的过程。
基因克隆与表达在制药工业中的应用
03
利用基因克隆技术获取药物靶点基因，通过基因表达技术生产
未来发展前景与展望包括开发更加高效和精准的基因工程制药技术、拓展新的治 疗领域和应用范围、降低生产成本和提高可及性等，需要加强研发和创新投入， 推动基因工程制药技术的可持续发展。
பைடு நூலகம்
05 基因工程制药的案例分析
胰岛素的基因工程生产
总结词
通过基因工程技术，将胰岛素基因转入到大肠杆菌或 酵母菌中，实现大规模生产。
感谢您的观看
THANKS
具有生物活性的蛋白质药物。
重组DNA技术
01
重组DNA技术
通过人工方法将不同来源的DNA片段进行剪切、拼接和重组，形成新
的DNA分子。
02
重组DNA技术在制药工业中的应用
利用重组DNA技术构建基因表达载体，将目的基因导入受体细胞，实
现目的基因的高效表达。
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。
生物技术制药第三章基因工程制药
• （2）外源基因的表达效率 主要与启动子、分泌信号 和终止序列有关。
• （3）外源蛋白的糖基化 • （4）宿主菌株的影响 表达用的酵母宿主菌应具备①菌体
生长力强。②菌体内蛋白酶要较弱。③菌株性能稳定。 ④ 分泌能力强。
• 四、动物细胞中的基因表达
第十九页，共44页
第五节 基因工程菌的稳定性
• 基因工程菌在传代过程中经常出现质粒不稳定的现象，又分为分 裂不稳定和结构不稳定。分裂不稳定是指工程菌分裂时出现一定 比例不含质粒子代菌的现象。结构不稳定是指外源基因从质粒上 丢失或碱基重排、缺失所致工程菌性能的改变。
• 1、培养基的影响 • 常用碳源有葡萄糖、甘油、乳糖、甘露糖、果糖等。
第二十六页，共44页
• 常用的氮源有酵母提取物、蛋白胨、酪蛋白水解产物、玉米浆和 氨水、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵等。
• 另外还要加一些无机盐、微量元素、维生素、生物素等。对营养 缺陷型菌株还要补加相应的营养物质。
培养基及灌注式细胞培养袋
常用的基因工程菌种，
以及带有质粒的菌种
第二十页，共44页
第六节 基因工程菌生长代谢的特点
• 对菌体生长的调控主要有两种观点：一种认为能量的供应 决定了菌体的最大比生长速率；另一种认为是小分子前体 和催化组分等等的限制决定了菌体的最大比生长速率。
• 一、菌体生长与能量的关系
• 当菌体生长所需能量大于菌体有氧代谢所能提供的能量时，菌体 往往会产生代谢副产物乙酸。产生乙酸的机制还不完全清楚，一 般认为是由于呼吸链或三羧酸循环的供能不足，使部分乙酰辅酶A
生物技术制药第三章基因工程 制药
第一页，共44页
第一节 概述
• 意义：自20世界70年代基因工程诞生以来，最先应用基 因工程技术且目前最为活跃的研究领域便是医药科学。 基因工程技术的迅猛发展使人们已能够十分方便有效地 生产许多以往难以大量获得的生物活性物质，甚至可以 创造出自然界中不存在的全新物质。1982年第一个基因 重组产品——人胰岛素在美国问世，吸引和激励了大批 科学家利用基因工程技术研制新药品，迄今累计已有近30
• （3）外源蛋白的糖基化 • （4）宿主菌株的影响 表达用的酵母宿主菌应具备①菌体
生长力强。②菌体内蛋白酶要较弱。③菌株性能稳定。 ④ 分泌能力强。
• 四、动物细胞中的基因表达
第十九页，共44页
第五节 基因工程菌的稳定性
• 基因工程菌在传代过程中经常出现质粒不稳定的现象，又分为分 裂不稳定和结构不稳定。分裂不稳定是指工程菌分裂时出现一定 比例不含质粒子代菌的现象。结构不稳定是指外源基因从质粒上 丢失或碱基重排、缺失所致工程菌性能的改变。
• 1、培养基的影响 • 常用碳源有葡萄糖、甘油、乳糖、甘露糖、果糖等。
第二十六页，共44页
• 常用的氮源有酵母提取物、蛋白胨、酪蛋白水解产物、玉米浆和 氨水、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵等。
• 另外还要加一些无机盐、微量元素、维生素、生物素等。对营养 缺陷型菌株还要补加相应的营养物质。
培养基及灌注式细胞培养袋
常用的基因工程菌种，
以及带有质粒的菌种
第二十页，共44页
第六节 基因工程菌生长代谢的特点
• 对菌体生长的调控主要有两种观点：一种认为能量的供应 决定了菌体的最大比生长速率；另一种认为是小分子前体 和催化组分等等的限制决定了菌体的最大比生长速率。
• 一、菌体生长与能量的关系
• 当菌体生长所需能量大于菌体有氧代谢所能提供的能量时，菌体 往往会产生代谢副产物乙酸。产生乙酸的机制还不完全清楚，一 般认为是由于呼吸链或三羧酸循环的供能不足，使部分乙酰辅酶A
生物技术制药第三章基因工程 制药
第一页，共44页
第一节 概述
• 意义：自20世界70年代基因工程诞生以来，最先应用基 因工程技术且目前最为活跃的研究领域便是医药科学。 基因工程技术的迅猛发展使人们已能够十分方便有效地 生产许多以往难以大量获得的生物活性物质，甚至可以 创造出自然界中不存在的全新物质。1982年第一个基因 重组产品——人胰岛素在美国问世，吸引和激励了大批 科学家利用基因工程技术研制新药品，迄今累计已有近30
生物技术制药 第三章-基因工程制药
生物工程系
12
2018/9/11
1、mRNA的纯化
mRNA的特点：3’末端含有一多聚腺苷酸组成
的末端。
方法：亲和层析法
2、cDNA第一链的合成
一般 mRNA都带有3’－polyA，所以可以用寡
聚dT作为引物，在逆转录酶的催化下，开始
cDNA链的合成。
生物工程系 13 2018/9/11
3、cDNA第二链的合成
生物工程系
10
2018/9/11
吉林工程职业学院教案首页 课程名称 任课教师 授课题目 生物技术制药 刘子明 第三节 授课班级 授课时间 目的基因的获得
教学目标（从传授知识、训练技能方面说明）： 1、逆转录法获得目的基因 2、化学合成法获得目的基因 教学重点、难点： 重点：逆转录法获得目的基因 难点：逆转录法获得目的基因 教学进程设计（含教学内容、教学设计、教学方法（手段）、时间分配等）： 1、逆转录法获得目的基因 2、化学合成法获得目的基因 时间分配：回顾：5min；讲授：80min；总结：5min
以cDNA第一链为模板合成第二链。
4、cDNA克隆
用于cDNA克隆的载体有两类：质粒DNA和噬菌体。
又将其分为表达型载体和非表达型载体。
生物工程系
14
2018/9/11
cDNA片段与载体的连接通常采用下面方法： 加同聚尾连接：在载体和cDNA的3’末端加上互补的 同型多聚酶序列。 人工接头连接：所谓人工接头是指由人工合成的、连 接在目的基因两端的含有某些限制酶切点的寡核苷酸 片断。
生物工程系 4 2018/9/11
基因工程技术可生产的药物和制剂包括： （1）免疫性蛋白，如各种抗原和单克隆抗体； （2）细胞因子，如各种干扰素、白细胞介素、集落 刺激生长因子、表皮生长因子、凝血因子； （3）激素，如胰岛素、生长激素； （4）酶类，如尿激酶、链激酶、葡激酶、组织型纤 维蛋白溶酶原激活剂、SOD。
第三章 基因工程制药
抗虫棉
具有柠檬味的西红柿
能产生人胰岛素的大肠杆菌
转基因超级鼠
蓝玫瑰（转基因）
转基因食品
转基因荧光鱼
基因工程药物概述
应用基因工程技术，完全打破生物界种的
界限，在体外对大分子DNA进行剪切、加 工、重新组合后引入细胞中表达出具有新 的遗传特性的性状，定向改造生物。 不仅在动植物的高产、优质、抗逆新品种 的选育上，而且在生产新型药物、疫苗和 基因治疗的研究上做出了贡献。
5、荧光鱼
2003年，美国得克萨斯的一 家公司宣布，经过转基因技 术他们已经研制出能发荧光 的小型热带鱼——“荧光鱼”。 这种“光芒四射”的红色荧 光鱼，是利用转基因技术得 到商标注册的第一种商业性 荧光宠物鱼。改基因后的斑 马鱼散发出粉红色荧光，远 看像金鱼一样。目前，公司 以GloFish的商标对红色荧光 鱼进行了注册，这标志着转 基因荧光鱼可以被当作家庭 宠物出售。
以下是科学家“制造”
出的最神奇、最古怪的 10种转基因动物
1、荧光鼠
2007年末，荧光鼠脑细胞的图 片传遍世界各地，从“福利客” 超市的宣传海报到“自然”杂志 的封面。这些五彩斑斓的脑细胞 是单个的神经元，鲜艳的色彩帮 助科学家将它们区分开来。英国 哈佛大学的杰夫-里奇曼为首的 科研小组在实验鼠的基因组中导 入水母的绿色荧光蛋白基因，使 其在紫色光线的照射下呈现出绿 色荧光。这种绿色荧光基因对小 鼠无害，只起到标记作用。
很多科学家把蜘蛛丝叫做“生物钢”，有着超强 的抗张强度。研究人员称，如果把很多蜘蛛丝拧成一 股绳的话，它足够强韧，可制成防弹背心、降落伞绳， 或者从飞机到航母等设备。 但蜘蛛与蚕不同，把很 多蜘蛛放在一起它们会彼此蚕食。因此，科学家始终 致力于想出集中生产蜘蛛丝的方法。 帮助“生产”这些山羊的怀俄明大学分子生物学 家兰迪-刘易斯说：“从概念上讲，这个过程非常简 单。用于丝蛋白的蜘蛛丝基因与控制蛋白质构成组织 的山羊的DNA有关。在这种情况下，它是乳腺，只形 成于哺乳期。然后，细胞与卵结合生成胚胎，胚胎有 着合成其DNA的基因。当母羊开始分泌乳汁时丝蛋白 就产生了。”
第三章 基因工程制药技术
美国基因制药状况
药品名 原适应症 2000年新适应症 Actimmune 类风湿（1990） 恶性骨刺 Ambisone 细菌感染（1997） HIV感染 Apligraf 腿溃疡(1998) 糖尿病足 Enbrel 风湿病(1998) 类风湿关节炎 Helixate 血友病A(1994) 第二代VIII因子（血友病） KogenateES 血友病A(1989) 第二代VII因子（血友病） Novantrone 白血病(1996) 前列腺癌 Gonal-F 妇科感染(1998) 不育症 Renagel Capsules 肾透析(1998) 血透析 Tamiflu 流感初期(1998) 急性流感 Tripedia 百白破预防(1996) 4-6岁预防百白破
DNA合成仪细胞染色体DNA 限制性内切酶 基因片断 克隆载体* （1）从基因组 DNA获取目 的基因基因组DNA
存在于转化细胞内 由克隆载体所携带的所 有基因组DNA的集合
重组DNA分子 受体菌
• 起步较晚，基础较差。α 1b 型基因工程 干扰素是由我国自行研制开发的具有国 际先进水平的生物高科技成果，于1997 年 通过Ⅲ 期临床，并获得国家一类新药 证书，成为“863”计划生物技术领域第 一个实现产业化的基因工程药物。它源 于中国人基因，最适于黄种人使用。 • 目前我国已批准15种基因工程药物和疫 苗上市，在研究开发中的也有10余种。
3’ 3’
3’ 变性、退火 3’
延伸
变性、退火、延伸
PCR原理图
* （2）化学合成法获取目的基因
由已知氨基酸序列推测可能的DNA序列
• 亚磷酰胺三酯法是将 DNA 固定 在固相载体上完成 DNA 链的合 成的，合成的方向是由待合成引 物的 3' 端向 5' 端合成的，相邻的 核苷酸通过 3' → 5' 磷酸二酯键连 接，
第三章基因工程制药
模板DNA 第1轮扩增 第2轮扩增 第3轮扩增
PCR的基本原理
PCR反应条件 PCR过程 PCR的特点
第4轮扩增 第5轮扩增
第6轮扩增
PCR 动画
过
变
程
性
引 物 退 火
DNA 复制
1st cycle
2nd cycle
3rd cycle
PCR
琼脂糖凝胶电泳
3-4 小时
最终产物
紫外光观察
1977 日本 1978 美国 1979 美国 1980 美国 1983 美国 1984 美国 日本
美国已批准了56种生物制剂部分摘录（1）
• 产品 公司 主要适应症
---------------------------------------------------------------------• 人胰岛素 Eil Lilly 糖尿病
产品时间国家用途上市时间国家人生长激素释放抑制素srm197日本巨人症人胰岛素insulin美国糖尿病1982欧洲人生长激素hgh美国侏儒症1985美国干扰素ifn美国病毒1985欧洲乙肝疫苗hbsagv美国乙肝1986欧洲人白细胞介素hil美国肿瘤1989欧洲人促红细胞生成素epo日本贫血1988欧洲人粒细胞集落刺激因子gcsf白血病1991美国人组织纤溶酶原激活剂tpa血栓症1987美国美国已批准了56种生物制剂部分摘录1产品公司主要适应症人胰岛素eillilly糖尿病人生长激素eillilly儿童生长激素缺乏症2a干扰素hoffmannlarocke白血病a2b干扰素scheringplough白血病爱滋病肝炎小鼠抗co3单抗orthobiotech肾心移植排斥反应乙肝疫苗msdmerck乙型肝炎tpaalteplasegenentech急性心肌梗死肺栓塞型嗜血性流感疫苗praxisbiologics美国已批准了56种生物制剂部分摘录2产品公司主要适应症epoorthobiotech慢性肾衰竭贫血an3干扰素interferonsciencesr1b干扰素genentech类风湿rgcsfamgen化疗所致的白细胞减少gmcsfimmunex自体骨髓移植白细胞介素2chiron转移性肾癌凝血因子viigeneticsinstitute血友病美国已批准了56种生物制剂部分摘录3产品公司主要适应症1b干扰素berlexlabchiron多发性硬皮病葡萄糖苷脂酸genzymegaucher遗传病单抗治疗剂centocor抗血液凝固因子viiinovo血友病humaloglilly糖尿病nateplase三井alfacon1干扰素amgen慢性丙肝干扰素8nlotsuka日本治疗蕈样真菌病利用基因工程技术可大量生产过去难以获得的生理活性蛋白质和多肽为临床使用提供有效保障
基因工程制药技术
λ噬菌体DNA分子
λ噬菌体DNA的复制
λ噬菌体基因组的机构和功能
非必需片段
λ重组子的挑选
质粒重组子的挑选
pBR322重组子的挑选
λ重组子的挑选
λ噬菌体载体不具有质粒载体的抗生素抗性 的标记基因，对λ重组分子的选择主要有下 面几种方法：
1. cI基因功能选择
2. lac Z基因功能选择
lac Z基因的产物为半乳糖苷酶，在XgalIPTG培养基上显现蓝色。
噬菌体的重大作用
1952年赫尔希(Hershey)和沙斯(Chase)两人利 用噬菌体证明了DNA的遗传功能，为最终确 立DNA是主要的遗传物质奠定了基础。
噬菌体的重大作用
λ噬菌体载体
1951年，Esther Lederberg证实大肠杆 菌K12中有原噬菌体。 1974年，Davis发现λ噬菌体含有总量 达20%的非必需片段DNA。
DNA连接酶
将两段DNA拼接起来的酶称为DNA连接酶 连接酶作用的特点 3种情况：
1.缺口DNA 2.平末端DNA
3.粘性末端DNA
DNA聚合酶
DNA聚合酶是指能够催化DNA复制和修复DNA 分子损伤的一类酶。 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ
1.5´
2.5´
3´的聚合酶活性
3´的核酸外切酶活性
3.3´
5´的核酸外切酶活性
工程技术是最上游的技术，占主导地位。
概述
●基因工程技术的研究和应用是从医药开始
的。
●生物制药是基因工程技术开发的前沿，已
成为生物技术研究与应用中最活跃、发展最
快的一个高新技术产业。
●目前已研制成功约200多种基因工程药物
和疫苗，其中销售较大的是红细胞生成素 （EPO)、人胰岛素（isulin)等。
基因工程制药技术
1 安全性
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。
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。
第三章基因工程制药1节ppt课件
目前TNF经鉴定有3种
1)主要由激活巨噬细胞产生的TNF-α；
(2)主要由激活淋巴细胞产生的INF-β，又名淋 巴细胞毒素(LT)；
(3)由NK细胞产生的细胞毒因子TNF-γ。
(NK细胞是天然免疫系统的主要效应细胞，具有广泛的 生物学功能，位于机体抵抗肿瘤和病毒感染的第一道防 线。NK细胞作为天然免疫的主要效应细胞，在感染性疾 病的防治、肿瘤的生物治疗以及骨髓移植中发挥了不可 替代的作用。皮肤黏膜组织是机体的重要免疫器官之一， 是阻挡病原微生物入侵的天然屏障，而NK细胞是这一屏 障的主要效应细胞之突变 体主要有：
(1)将原型TNF分子中第80、90和92位的Ile、
Lys和Asn分别被Ser、His和Val置换，经E. coli表达产生rhTNFαD3a产物，毒性比原型
TNF低11倍左右；
(2)将TNF—αN末端的第2位Arg换成Lys，
在及E. coli中表达TNF—K2产物，对某些人
国际上已进入临床试验的抗肿瘤重组导向 毒素
基因工程抗肿瘤药物 目前进入临床试验的基因组重组抗血管生
成药物 转基因养殖动物的乳汁产生的人生物医药 转基因植物生产的药物蛋白
部分基因工程药物简介：
1、人胰岛素(InsuIin)
胰岛素是多肽激素的一种，具有多种生理功能，在 维持血糖恒定，增加糖原、脂肪、某些氨基酸和蛋 白质的合成、调节与控制细胞内多种代谢途径等方 面都有重要作用。胰岛素用于临床糖尿病的医治已 有近70年的历史，长期以来，其来源仅仅是从动物 的胰脏中提取，而动物胰岛素与人胰岛素在氨基酸 组成上存有一定的差异，长期注射人体时会产生自 身免疫反应，影响治疗效果。自80年代初开始，人 们已开始用基因工程技术大量生产人胰岛素。
④内源生理活性物质在作为药物使用时存在的不 足之处，可以通过基因工程和蛋白质工程进行改 造和去除。如白细胞介素-2的第125位半胱氨酸 是游离的，有可能引起—S—S—键的错配而导致 活性下降，如将此半胱氨酸改为丝氨酸或丙氨酸， 白细胞介素-2的活性以及热稳定性均有提高。 ⑤利用基因工程技术可获得新型化合物，扩大药 物筛选来源。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、概述 三、我国基因工程药物的现状
第二节 重组DNA技术的基本过程
一、概述 重组DNA技术是指在体外将不同来源的 DNA分子进行重新组合，并使它们在适当的 宿主细胞中实现增殖表达的遗传操作。 过程：获得目的基因片段、连入合适载体、转
入受体系统、筛选重组子、表达外源基因
特点：1.不受亲缘关系限制
2.定向改变遗传特性 3.增加目的基因含量，提高产物水平
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
二、克隆载体 （一）概述 能承载DNA片段并带入受体细 胞的传递者称为基因工程载体。 符合条件：能进入宿主细胞；可在宿主细胞中
独立复制；要有筛选标记；对多种限制酶有单一或 较少的酶切位点。
载体分类：
克隆载体 穿梭载体 表达载体
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
二、克隆载体 （二）克隆载体 1、细菌质粒
第三章 基因 工程制药技术
学习目标
知识要求：
1.掌握基因工程本概念；
3.了解基因工程中常用的工具酶、载体和表达体系；
能力要求：
1.掌握基因工程制药的过程； 2.熟悉基因工程菌株的培养、发酵条件及分类纯化技术方 法。
第一节 概 述
一、基因工程制药
第二节 重组DNA技术的基本过程
二、目的基因的获得 （一）原核目的基因的获得 （二）真核目的基因的获得
第二节 重组DNA技术的基本过程
二、目的基因的获得 （一）原核目的基因的获得 （二）真核目的基因的获得
第二节重组DNA技术的基本过程
二、目的基因的获得 1.反转录法 反转录法就是先分离纯化目的基因的 mRNA，在反转录成 cDNA，然后进行 cDNA 的克隆表达。
第四节 基因工程药物的生产
二、基因工程发酵条件 （一）培养基 （二）接种量 （三）温度 （四）溶解氧 （五）pH
第四节 基因工程药物的生产
三、基因工程药物的分离纯化 分离纯化特点： 提取前需细胞破碎； 产物浓度低、杂质多，提取困难，收率低； 单分子蛋白，遇热不稳定，易失活。
第四节 基因工程药物的生产
基因工程药物分类：
激素和多肽类、酶、重组疫苗、单克隆抗体
第一节 概 述
基因工程药物优点：
1.可大量生产生理活性蛋白和多肽 2.可提供足够数量的生理活性物质 3.可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质 4.生物药物不足之处可经基因工程和蛋白质过程 改造和去除 5.可获得新型化合物，扩大药物筛选来源
第一节 概 述
第四节 基因工程药物的生产
四、各种产物表达形式采用的分离纯化方法
（二）分泌型表达产物 （三）大肠埃希菌细胞内可溶性表达产物 （四）大肠埃希菌细胞周质表达蛋白
五、基因工程药物的质量控制
再见！
基因工程是将外源基因通过体外重组后导 入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复 制、转录、翻译表达的操作过程。 20世纪70年代基因工程诞生最先应用在医 药科学领域。 1982年第一个基因工程产品--人胰岛素在 美国问世。 优点:大量生产、应用临床、深入研究、扩 大应用、改造不足 。
第一节 概 述
Ⅰ类和Ⅲ类兼有切割和修饰DNA的作用且依赖ATP的存在 Ⅱ类切割DNA分子，便于分离和分析特有基因的DNA片段
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
一、基因工程的常用酶
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
（二）连接酶 将两段乃至数段DNA片段拼接起来的酶称 为连接酶。 （三）其他基因工程工具酶
DNA聚合酶 反转录酶 T4多核苷酸激酶 碱性磷酸酶
质粒载体pBR322
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
质粒载体 pUC19
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
2.噬菌体载体
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
3.柯斯质粒
三、表达系统（自学）
第四节 基因工程药物的生产
一、基因工程菌株的培养 （一）培养基的组成 （二）培养温度 （三）培养方式 分批培养、补料分批培养、连续培养、透析培 养
（一）影响基因工程产物分类纯化工艺的主 要因素
1.产物活性、纯度和杂质 2.产物表达形式和表达水平 3.产物本身的分子特性 4.产物的用途和需求量
第四节 基因工程药物的生产
（二）主要的分离技术
1.离心 2.沉淀 3.膜分离 4.双水相萃取 5.反胶团萃取
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第二节重组DNA技术的基本过程
二、目的基因的获得 1.化学合成法 限制：
长度 中性突变 费用较高
三、目的基因 的表达
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
一、基因工程的常用酶
工具酶：切割DNA分子、进行DNA片段修饰和DNA片段
连接等所需的酶。
分类：限制性内切酶、连接酶、修饰酶 （一）限制性内切酶：识别和切割DNA分子内特 殊核苷酸顺序的DNA水解酶
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第四节 基因工程药物的生产
四、各种产物表达形式采用的分离纯化方法
（一）细胞内不溶性表达产物-包涵体
1.菌体细胞的收集与破碎 2.包涵体的分离、洗涤与溶解 3.变性蛋白的纯化 4.重组蛋白的复性
第二节 重组DNA技术的基本过程
一、概述 重组DNA技术是指在体外将不同来源的 DNA分子进行重新组合，并使它们在适当的 宿主细胞中实现增殖表达的遗传操作。 过程：获得目的基因片段、连入合适载体、转
入受体系统、筛选重组子、表达外源基因
特点：1.不受亲缘关系限制
2.定向改变遗传特性 3.增加目的基因含量，提高产物水平
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
二、克隆载体 （一）概述 能承载DNA片段并带入受体细 胞的传递者称为基因工程载体。 符合条件：能进入宿主细胞；可在宿主细胞中
独立复制；要有筛选标记；对多种限制酶有单一或 较少的酶切位点。
载体分类：
克隆载体 穿梭载体 表达载体
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
二、克隆载体 （二）克隆载体 1、细菌质粒
第三章 基因 工程制药技术
学习目标
知识要求：
1.掌握基因工程本概念；
3.了解基因工程中常用的工具酶、载体和表达体系；
能力要求：
1.掌握基因工程制药的过程； 2.熟悉基因工程菌株的培养、发酵条件及分类纯化技术方 法。
第一节 概 述
一、基因工程制药
第二节 重组DNA技术的基本过程
二、目的基因的获得 （一）原核目的基因的获得 （二）真核目的基因的获得
第二节 重组DNA技术的基本过程
二、目的基因的获得 （一）原核目的基因的获得 （二）真核目的基因的获得
第二节重组DNA技术的基本过程
二、目的基因的获得 1.反转录法 反转录法就是先分离纯化目的基因的 mRNA，在反转录成 cDNA，然后进行 cDNA 的克隆表达。
第四节 基因工程药物的生产
二、基因工程发酵条件 （一）培养基 （二）接种量 （三）温度 （四）溶解氧 （五）pH
第四节 基因工程药物的生产
三、基因工程药物的分离纯化 分离纯化特点： 提取前需细胞破碎； 产物浓度低、杂质多，提取困难，收率低； 单分子蛋白，遇热不稳定，易失活。
第四节 基因工程药物的生产
基因工程药物分类：
激素和多肽类、酶、重组疫苗、单克隆抗体
第一节 概 述
基因工程药物优点：
1.可大量生产生理活性蛋白和多肽 2.可提供足够数量的生理活性物质 3.可以发现、挖掘更多的内源性生理活性物质 4.生物药物不足之处可经基因工程和蛋白质过程 改造和去除 5.可获得新型化合物，扩大药物筛选来源
第一节 概 述
第四节 基因工程药物的生产
四、各种产物表达形式采用的分离纯化方法
（二）分泌型表达产物 （三）大肠埃希菌细胞内可溶性表达产物 （四）大肠埃希菌细胞周质表达蛋白
五、基因工程药物的质量控制
再见！
基因工程是将外源基因通过体外重组后导 入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复 制、转录、翻译表达的操作过程。 20世纪70年代基因工程诞生最先应用在医 药科学领域。 1982年第一个基因工程产品--人胰岛素在 美国问世。 优点:大量生产、应用临床、深入研究、扩 大应用、改造不足 。
第一节 概 述
Ⅰ类和Ⅲ类兼有切割和修饰DNA的作用且依赖ATP的存在 Ⅱ类切割DNA分子，便于分离和分析特有基因的DNA片段
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
一、基因工程的常用酶
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
（二）连接酶 将两段乃至数段DNA片段拼接起来的酶称 为连接酶。 （三）其他基因工程工具酶
DNA聚合酶 反转录酶 T4多核苷酸激酶 碱性磷酸酶
质粒载体pBR322
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
质粒载体 pUC19
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
2.噬菌体载体
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
3.柯斯质粒
三、表达系统（自学）
第四节 基因工程药物的生产
一、基因工程菌株的培养 （一）培养基的组成 （二）培养温度 （三）培养方式 分批培养、补料分批培养、连续培养、透析培 养
（一）影响基因工程产物分类纯化工艺的主 要因素
1.产物活性、纯度和杂质 2.产物表达形式和表达水平 3.产物本身的分子特性 4.产物的用途和需求量
第四节 基因工程药物的生产
（二）主要的分离技术
1.离心 2.沉淀 3.膜分离 4.双水相萃取 5.反胶团萃取
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第二节重组DNA技术的基本过程
二、目的基因的获得 1.化学合成法 限制：
长度 中性突变 费用较高
三、目的基因 的表达
第三节 基因工程工具酶和克隆载体
一、基因工程的常用酶
工具酶：切割DNA分子、进行DNA片段修饰和DNA片段
连接等所需的酶。
分类：限制性内切酶、连接酶、修饰酶 （一）限制性内切酶：识别和切割DNA分子内特 殊核苷酸顺序的DNA水解酶
第四节 基因工程药物的生产
（三）纯化方法
1.离子交换层析 2.凝胶过滤层析 3.反相层析 4.疏水层析 5.亲和层析
第四节 基因工程药物的生产
四、各种产物表达形式采用的分离纯化方法
（一）细胞内不溶性表达产物-包涵体
1.菌体细胞的收集与破碎 2.包涵体的分离、洗涤与溶解 3.变性蛋白的纯化 4.重组蛋白的复性