基因工程药物指南
基因工程药物
基因工程药物周长征第一部分概述一、基因工程药物（一）基因工程药物的概念基因工程药物是以基因组学研究中发现的功能性基因或基因的产物为起始材料，通过生物学、分子生物学或生物化学、生物工程等相应技术制成的、并以相应分析技术控制中间产物和成品质量的生物活性物质产品，临床上可用于某些疾病的诊断和治疗。
基因药物类型广泛，包括重组蛋白质药物、人源化单克隆抗体、基因治疗药物、重组蛋白质疫苗、核酸药物等10多种类型。
生产基因工程药物的基本方法是：将目的基因用DNA重组的方法连接在载体上，然后将载体导入靶细胞（微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞），使目的基因在靶细胞中得到表达，最后将表达的目的蛋白质提纯及做成制剂，从而成为蛋白类药物或疫苗。
若目的基因直接在人体组织靶细胞内表达，就称为基因治疗。
例如，乙肝表面抗原（HBSAg）的产生也受DNA 调控。
利用基因剪切技术，用一种“基因剪刀”将调控HBSAg的那段DNA剪裁下来，装到一个表达载体中（所谓表达载体，是因为它可以把这段DNA的功能发挥出来）再把这种表达载体转移到受体细胞内，如大肠杆菌或酵母菌等；最后再通过这些大肠杆菌或酵母菌的快速繁殖，生产出大量我们所需要的HBSAg（乙肝疫苗）。
把一定量的HBSAg注射入人体，就使机体产生对HBV抗衡的抗体。
机体依靠这种抗体，可以清除入侵机体内的HBV。
过去，乙肝疫苗的来源，主要是从HBV 携带者的血液中分离出来的HBSAg，这种血液是不安全的，可能混有其他病原体的污染。
此外，血液来源也是极有限的，使乙肝疫苗的供应犹如杯水车薪，远不能满足全国的需要。
基因工程疫苗解决了这一难题。
干扰素具有广谱抗病毒的效能，是一种治疗乙肝的有效药物，国际上批准唯一一种治疗丙型病毒性肝炎的药物。
通常情况下人体内干扰素基因处于休眠状态，血中一般检测不到。
只有在发生病毒感染或受到干扰素诱导物的诱导时，人体内的干扰素基因才会产生干扰素，但其数量微乎其微。
基于药物基因组学的抗血小板药物个体化药学服务指引(2020 年版)
基于药物基因组学的抗血小板药物个体化药学服务指引（2020年版）（广东省药学会2020年3月23日发布）1 概述药物基因组学（Pharmacogenomics，PGx）是指研究遗传变异所导致的机体对药物反应（毒性和有效性）的个体差异问题。
药物体内代谢、转运及作用靶点基因的遗传变异及表达水平的变化影响药物在体内的浓度和敏感性，从而造成药物的个体差异[1]。
个体化药学服务是指以药物基因组学为基础，结合患者的年龄、性别、种族、器官功能、既往病史、疾病状态和外源性因素（如吸烟、饮食、药物相互作用）等影响药物疗效的因素、制定量体裁衣式的个体化药物治疗方案的药学服务。
其目的是减少药物不良反应，增加药物疗效，降低整体治疗费用，保障用药安全[2]。
药物相关基因及其表达产物的分子检测是实施个体化药物治疗的前提。
药物基因组学起源于上世纪90年代，迄今为止，美国FDA已经批准在275种药物的药品标签中增加药物基因组信息，涉及的药物基因组生物标记物142项[3]。
此外，有部分行业也将一些药物基因组生物标记物纳入临床试验及疾病治疗指南中[4,5]。
2005年，日本药物和医疗仪器署（PMDA）设立了药物基因组讨论组，用于适当监管医疗过程中的PGx问题[6]，随后制定了一系列药物基因组/生物标记物用于药物评价的指南[7]。
2012年，欧洲药品管理局（EMA）发布了关于药物基因组学使用的指导草案，成为药物基因组学在欧盟范围内的临床应用的依据。
2014年EMA发布《关于药物基因组学的倡议和观点》，介绍了各种类型用于相关的药物警戒的基因组生物标志物，并提供了具体的范例[8,9]。
在我国，2015年国家卫计委发布了《药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南（试行）概要》，为临床实验室进行药物代谢酶和药物靶点基因的检测提供指导[10]。
药物基因组学在全球范围内，已成为指导临床个体化用药、评估药物不良反应发生风险、指导新药研发和评价的重要工具。
ICH生物技术生物药品的质量要求
精品课件
1
基因工程药物的质量控制
基因工程产品的质量控制与传统生产方法所 得产品有本质的差别。可能会含有用传统生产 方法不可能存在的有害杂质。例如在细菌中表 达的产品可能有内毒素、致敏原，在动物细胞 中表达的产品可能有ＤＮＡ杂质和病毒。
精品课件
2
基因工程产品审评的要点
(1)化学物理鉴定的一致性 (2)污染物限度控制的重要性（热原、病毒、宿主细胞DNA） (3)全过程控制质量的必要性 (4)效价测定的重要性 (5)标准化的趋势
以上所规定的测试次数适用于产品在批准前的稳定性试验，如在该产
品批准后，提供的数据说明产品仍是相当稳定的，则可减少稳定性试验
次数。
精品课件
19
细胞基质的来源和鉴定（Q5D）
“细胞基质”是指微生物细胞或来自于人或动物的细胞系。 动物来源的细胞系是指所有后生动物，包括体外无限生长的传代
细胞系以及体外有限代次的二倍体细胞。 微生物的来源包括细菌、真菌、酵母和其他单细胞生物。
由于用的模型病毒不会与实际污染病毒相同，因此要根据 生产品种和知识加以判断。
研究的模型病毒要有针对性
病毒污染可来自起始材料，亦可能来自工艺过程。
精品课件
11
去除或灭活病毒安全性指南 (Q5A)
评价灭活或去除病毒的能力，应考虑
滴度降低
灭活的速度，灭活曲线形状
方法耐用性，即条件改变后的适用性
对不同种类病毒的可选择性
18
生物技术/生物制品稳定性试验（Q5C）
6. 生物技术产品及生物制品的货架寿命一般在半年到5年之间。
如预定货架寿命在1年或1年以内，真实时间稳定性研究应为前3个月 每月进行一次，以后每3个月一次。
如预定货架寿命在1年以上，稳定性试验应在贮藏期的第一年每3个 月进行一次；第二年每6个月进行一次，以后每年进行一次。
《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。
基因工程药物检定
（一）基因工程菌的组建
诱生的白细胞 提取全RNA
通过寡dT-纤维素柱 获得寡A的mRNA 蔗糖密度梯度 离心提取12s 的 mRNA
逆转录成cDNA
pBR322质粒
双链cDNA接上dT或dG尾
pBR322质粒加上dA或dC
退火获的杂交质粒
转化大肠杆菌
扩增杂交质粒
筛选抗青霉素但对氨苄 青霉素敏感细菌克隆
京：化学工业出版社，2011.
中国药典三部（2010版）
(2) 提供培养方法和产量稳定性、纯化方法以及各步中间 产品的收率和纯度、除去微量的外来抗原、核酸、病毒或 微生物等方法。
(3) 要求进行理化鉴定，包括产品的特征、纯度及与天然 产品的一致性。一般纯度应在95%以上。 (4) 要求进行外源核酸和抗原检测，规定每剂量DNA含量 不超过100pg，细胞培养产品中小牛血清含量须合格。成 品中不应含有纯化过程中使用的试剂，包括层析柱试剂和 亲和层析用的鼠IgG。
(5) 生物活性或效力试验结果应与天然产品进行比较。
(6) 基因工程产品的理化和生物学性质与天然产品完全 相同者一般不需重复所有动物毒性试验，与天然产品 略有不同者需做较多试验，与天然产品有很大不同者 则须做更多试验， 包括致癌、致畸和对生育力的影响 等。
(7) 所有基因工程产品都必须经过临床试验，以评价其 安全性和有效性。
5 集落刺激因子： 分为2类：一类为粒细胞集落刺激因子，另一类为巨 噬细胞集落刺激因子。二者都可促进体内白细胞的增 殖，增强粒细胞的功能，调控造血功能，用于肿瘤病 人化疗后白细胞下降等的治疗。
三、基因工程药物质量要求
（1）要求提供关于表达体系的详细资料，以及工程菌 (或工程细胞)的特征、纯度(是否污染外来因子)和遗传稳 定性等资料。
基因工程药物
§-4 实 例
糖尿病： 糖尿病是个历史悠久的慢性代谢性疾
病，有文字记载的历史已有上千年。但 对糖尿病病因的了解和治疗上有实质上 的进展还不到一百年。
37
胰岛素与糖尿病：
胰岛素的发现对改变糖尿病患者的命 运及揭示糖尿病的病因及相关影响因素 意义重大。
38
胰岛素的结构
S
S
GLYILEVALGLUGLNCYSCYSTHRSERILECYSSERLEUTYRGLNLEUGLUASNTYRCYSASN
A链
S
S
S
S
B链
PHEVALASNGLNHISLEUCYSGLYSERHISLEUVALGLUALALEUTYRLEUVALCYSGLYGLUARGGLYPHEPHETYRTHRPROLYSTHR
39
人胰岛素的一级结构
胰岛素的两个肽链分别为21个氨基酸组 成的A链和30个氨基酸组成的B链，氨基酸排 列有种属差异。
即先合成人胰岛素 的前体，即胰岛素 原，再用酶切除C肽 而制备人胰岛素。
C肽 A链
B链
44
合成人胰岛素原的DNA
引入大肠杆菌K-1 2 株，生成与色氨酸合成
酶相连的人胰岛素原
以溴化氰切断、 纯化
在β-巯基乙醇存在下使胰岛素原分子折叠，在正
确的位置 形成二硫键
精制
用胰蛋白酶切断C 肽、用羧肽酶B除去B链C
46
以酵母菌为宿主细胞进行合成人胰岛素。
47
48
28
③小规模试验的情况下原本是安全的供 体、载体、受体等实验材料，在大规模 生产时完全有可能产生对人和其它生物 及其生存环境的危害。
29
④在短期研究和开发利用期间内是安全 的基因工程药物很可能在长期使用后产 生无法预料的危害。 后两种情况一旦 发生，将会是不可逆的。
体内基因治疗产品药学研究与评价技术指导原则(试行)
体内基因治疗产品药学研究与评价技术指导原则（试行）国家药品监督管理局药品审评中心2022年05月目录一、前言 (1)二、适用范围 (2)三、一般原则 (3)四、风险评估与控制 (6)五、产品设计的一般考虑 (9)1. 病毒载体类产品 (9)2. 核酸类产品 (15)3. 细菌载体类产品 (17)六、生产用物料 (18)1. 起始原材料 (18)2. 其他生产用物料 (25)七、生产工艺 (27)1. 生产工艺开发 (27)2. 生产工艺的确认与验证 (33)八、质量研究与质量标准 (34)1. 质量研究 (34)1.1 鉴别和结构分析 (35)1.2 生物学活性 (37)1.3 纯度、杂质和污染物 (38)1.4 含量 (41)1.5 其他特性分析 (41)1.6 基因编辑技术的相关考虑 (41)2. 质量标准 (43)九、稳定性研究 (45)十、包装及密封容器系统 (47)十一、名词解释 (48)十二、参考文献 (49)一、前言随着基因递送载体和基因编辑等生物技术的快速发展，基因治疗产品的临床应用不断取得新的进展，为难治性疾病提供了新的治疗方案。
基因治疗产品一般通过将外源基因（或基因编辑工具）导入靶细胞或组织，替代、补偿、阻断、修正、增加或敲除特定基因以发挥治疗作用。
按照基因导入人体的方式不同，基因治疗可分为体内（in vivo）基因导入和体外（ex vivo）基因导入两种方式。
体内基因治疗产品将外源基因（或基因编辑工具）通过适当的载体直接导入人体发挥治疗作用，而体外基因治疗产品一般在体外将外源基因（或基因编辑工具）导入细胞，制备成为经基因修饰的细胞或细胞衍生产品，最终经回输以发挥治疗作用。
由于体内和体外基因治疗产品在产品类型、基因载体类型与设计、载体的靶向性需求、起始原材料的管理、产品的纯度、杂质水平的控制、生产模式和质量风险等方面存在一定差异，因此，两类产品在研发和技术要求方面存在一定的差异，有必要进行分类规范。
基因工程药物
基因工程药物的成功案例
胰岛素
基因工程技术改变了胰岛素的 生产方式，使得糖尿病患者得 以获得更好的治疗。
基因修复疗法
新型疫苗
基因工程药物被用于治疗一些 遗传性疾病，如囊性纤维化等， 为患者带来希望。
基因工程技术的应用推动了新 型疫苗的研发，并在防控传染 病方面发挥重要作用。
展望基因工程药物的未来发展
基因工程药物的应用领域
基因工程药物在治疗癌症、遗传性疾病、免疫系统疾病等方面显示出巨大潜力。它们可以提供个性化治 疗、改善药物疗效和减少药物副作用。
基因工程药物的作用机制
1
基因表达调节
通过改变特定基因的表达水平，调节相关蛋白质的产生，实现治疗效果。
2
基因修复
修复或替代病人体内存在的缺陷基因，恢复基因功能，治疗疾病。
3
基因靶向治疗
利用基因工程技术将药物精确送到病变部位，减少对健康组织的伤害，提高治疗 效果。
基因工程药物的研发流程
目标选择
确定治疗的靶点，研究相关基因。
药物验证
在细胞和动物模型中验证药物的疗效和安全 性。
药物设计
设计药物分子，确保药物能够准确作用于目 标区域。
临床试验
进行多阶段的临工程药物
基因工程药物是通过人工干预基因表达来治疗疾病的创新药物。本演示将介 绍基因工程药物的概述和应用领域，并探讨其作用机制、研发流程、优势和 挑战，成功案例以及展望未来发展。
基因工程药物的定义与概述
基因工程药物是采用基因工程技术，通过改变人体基因表达来治疗疾病的药物。它们可以校正基因缺陷、 增加或减少特定蛋白质的表达水平，实现精确有针对性的治疗。
随着技术的进步和科学的发展，基因工程药物将在个性化治疗、癌症治疗、 基因修复等领域展现更广阔的前景，为人类健康带来更多福音。
基因工程药物研发的基本过程
基因工程药物研发的基本过程基因工程药物的研发分为上游和下游两个阶段：上游阶段：主要是分离目的基因、构建工程菌(细胞)。
目的基因获得后，最主要的就是目的基因的表达。
选择基因表达系统主要考虑的是保证表达的蛋白质的功能，其次是表达的量和分离纯化的难易。
此阶段的工作主要在实验室完成。
下游阶段：从工程菌的大量培养一直到产品的分离纯化和质量控制。
此阶段是将实验室的成果产业化、商品化，主要包括工程菌大规模发酵最佳参数的确立，新型生物反应器的研制，高效分离介质及装置的开发，分离纯化的优化控制，高纯度产品的制备技术，生物传感器等一系列仪器仪表的设计和制造，电子计算机的优化控制等。
血管抑制素(angiostatin ,简称AGN) 是纤溶酶原的一个酶解片段,相当于其1～4 Kringle 区,具有抑制皮细胞增殖、抑制血管生成及抑制多种类型肿瘤生长和转移的生物功能,是一种新型血管生成抑制因子[1 , 2 ] ,对于控制肿瘤、糖尿病视网膜病变、消化道溃疡、关节炎等病理性血管生成具有重要的研究价值和应用前景.PCR产物的T载体克隆（一）重组T质粒的构建一．原理外源DNA与载体分子的连接就是DNA重组，这样重新组合的DNA叫做重组体或重组子。
重组的DNA分子是在DNA连接酶的作用下，有Mg2+、ATP存在的连接缓冲系统中，将分别经酶切的载体分子与外源DNA分子进行连接。
DNA连接酶有两种：T4噬菌体DNA连接酶和大肠杆菌DNA连接酶。
两种DNA连接酶都有将两个带有相同粘性末端的DNA分子连在一起的功能，而且T4噬菌体DNA连接酶还有一种大肠杆菌DNA连接酶没有的特性，即能使两个平末端的双链DNA分子连接起来。
但这种连接的效率比粘性末端的连接率低，一般可通过提高T4噬菌体DNA连接酶浓度或增加DNA浓度来提高平末端的连接效率。
T4噬菌体DNA 连接酶催化DNA 连接反应分为3 步：首先，T4 DNA 连接酶与辅因子ATP形成酶-ATP复合物；然后，酶-ATP 复合物再结合到具有5’磷酸基和3’羟基切口的DNA上，使DNA腺苷化；最后产生一个新的磷酸二酯键，把切口封起来。
基因工程指南学习基因工程技术和应用推动生命科学发展
基因工程指南学习基因工程技术和应用推动生命科学发展基因工程指南：学习基因工程技术和应用，推动生命科学发展（提示：以下是一个适合于基因工程指南的文章格式，其中包含了标题、小节和正文部分。
请注意，正文部分并不是根据具体内容写的，而是为了满足字数要求而编写的示例文本。
写作时，请根据实际内容来进行论述和阐述。
）一、引言基因工程是通过对生物体的基因进行改造和编辑，来研究和应用生物技术的一门学科。
本指南将提供给您关于基因工程技术和应用的基础知识和最新进展，以及推动生命科学发展的重要性。
二、基因工程技术基因工程技术是为了对生物体的基因进行更改和编辑，从而实现特定目的的一组技术工具和方法。
这些技术包括：1.基因克隆：通过将所需基因从一个生物体转移到另一个宿主生物体中，实现特定基因的表达和功能。
2.基因编辑：利用工具如CRISPR-Cas9系统，直接编辑生物体的基因序列，以实现基因的修正、插入或删除等操作。
3.转基因技术：将外源基因导入生物体中，使其表达新的特性或功能，为农业、医学等领域带来潜在的应用前景。
三、基因工程应用基因工程技术在多个领域有着广泛的应用，其中包括但不限于以下领域：1.农业领域：利用基因工程技术改良农作物的抗病虫性和适应环境的能力，提高产量和质量，为粮食安全和农业可持续发展作出贡献。
2.医学领域：通过基因工程技术开发新的药物和治疗方法，如基因治疗、干细胞治疗等，为疾病的预防和治疗带来希望。
3.环境保护：利用基因工程技术改造微生物，以降解有毒物质或清除环境中的污染物，促进环境的修复和保护。
四、生命科学发展的推动力基因工程技术的快速发展和广泛应用，对推动生命科学发展具有重要影响：1.突破性研究：基因工程技术为科学家们提供了研究生命本质和机制的强大工具，推动了生命科学领域的不断突破。
2.医学进步：基因工程技术的应用使得疾病的诊断和治疗更加精准和个性化，为医学进步和人类健康带来福音。
3.可持续发展：基因工程技术在农业领域的应用，有助于提高农作物的产量和质量，减少对土地、水资源的使用，为可持续农业发展提供支持。
基因工程技术在工业生产中的应用指南
基因工程技术在工业生产中的应用指南基因工程技术是一种应用于生物技术领域的革命性工具，可以通过改造生物体的遗传信息以实现特定的目标。
在工业生产领域，基因工程技术的应用可以带来巨大的效益和创新。
本文将为大家介绍基因工程技术在工业生产中的应用指南。
1. 农业领域的基因工程基因工程技术在农业领域的应用已经广泛，并起到了重要的作用。
通过基因工程技术，科学家可以改良植物，使其具有更高的产量、更好的抗虫能力和适应性。
基因工程技术在农业生产中的应用指南包括以下几个关键领域：1.1 基因改良作物的培育基因工程技术可以通过转基因的方法，将具有特定功能的基因导入作物中，以改良其性状，提高产量或提高作物抗性。
这种方式使农业生产能够在更恶劣的环境中进行，减少对农药和化肥的依赖，为粮食安全问题提供了解决方案。
1.2 农产品的加工基因工程技术在农产品的加工过程中也发挥了重要作用。
例如，在啤酒酿造中，利用转基因酵母可以改良酵母的发酵能力，提高啤酒的产量和质量。
此外，转基因植物还可以用于生产特定类型的食用油、饲料和其他农产品。
2. 医药领域的基因工程基因工程技术在医药领域也有广泛的应用。
通过基因工程技术，科学家可以生产出大量的蛋白质药物，如生长激素、胰岛素和免疫调节剂，以治疗各种疾病。
以下是基因工程在医药领域的应用指南：2.1 生物制药基因工程技术可以用于生物制药工业的生产。
通过将人类基因和其他目标基因导入细胞中，科学家可以大规模合成各种治疗性蛋白，如抗体、激素和酶。
这种方法不仅提高了药物的纯度和稳定性，还降低了药物生产的成本。
2.2 基因诊断和基因治疗基因工程技术还可以用于诊断和治疗遗传疾病。
通过分析人类基因组，科学家可以发现与遗传性疾病相关的基因突变，并开发出相应的基因诊断方法。
同时，基因工程技术还可以用于基因治疗，通过导入正常的基因来修复受损的基因或替代缺失的基因。
3. 环境保护领域的基因工程基因工程技术在环境保护领域也有重要的应用。
基因工程药物名词解释
基因工程药物名词解释基因工程药物是指通过基因工程技术获得的药物。
基因工程是一种利用生物工程技术，通过改变或修饰生物体的遗传物质来实现对生物体的改造和利用的方法。
而基因工程药物就是通过对遗传物质的修改和改变来获得的药物。
基因工程药物包括基因治疗药物、重组蛋白药物和抗体药物等。
基因治疗药物是通过将修饰后的基因导入到患者体内，以达到治疗疾病的目的。
这种药物的作用机制是通过修复或改善患者的异常基因表达或功能，从而恢复或改善患者的疾病状态。
基因治疗药物的应用领域包括遗传性疾病、癌症等。
重组蛋白药物是通过基因工程技术获得的蛋白质药物。
这种药物的制备过程是将目标基因导入到表达系统中，经过表达、纯化和制剂等步骤获得纯化的蛋白质药物。
重组蛋白药物的应用领域非常广泛，包括生长因子、激素、抗凝血药物等。
抗体药物是利用鉴定具有特异性结合能力的抗体获得的药物，也可以通过基因工程技术获得。
这种药物的作用机制是通过与靶标物质结合，阻断其功能，以达到治疗疾病的目的。
抗体药物的应用领域包括肿瘤、免疫性疾病等。
基因工程药物的研发和生产过程需要依靠多种技术手段，包括基因克隆、原核/真核表达、蛋白质纯化和药物制剂技术等。
与传统药物相比，基因工程药物具有更高的特异性、更低的毒副作用和更好的疗效，成为了现代药物研发的重要突破口。
尽管基因工程药物具有诸多优势，但其研发和生产过程需要严格的控制和监管。
在研发和临床应用过程中，需考虑到基因的安全性、治疗效果的验证和临床试验等问题。
基因工程药物的成功开发和应用，不仅需要融合多学科知识和技术，还需要加强监管和规范，以确保其安全、有效地应用于临床。
基因工程药物制备的一般过程
基因工程药物制备的一般过程
基因工程药物制备是一种利用基因工程技术生产药物的过程。
该过
程包括以下步骤：
1. 基因克隆：将目标基因从人体或其他生物中提取，并经过克隆过程，将其插入到载体中。
2. 转化：将克隆好的载体插入到宿主细胞中，使其能够表达和产生药物。
3. 细胞培养：经过转化的宿主细胞将会在培养基中进行累积和生长，
同时产生出目标药物。
4. 分离和纯化：将药物进行分离和纯化，以获得高纯度的产品。
这个
过程涉及到多种技术，例如过滤、离心、色谱层析等。
5. 结构鉴定：通过各种实验手段，包括质谱、核磁共振、结晶学等，
确定药物的结构。
6. 质量控制：对药物进行各种质量控制测试，以保证其安全性和有效性。
基因工程药物制备虽然有很多步骤，但是该技术可以生产出具有特殊
功能的药物，这些药物在治疗某些疾病方面具有很大的潜力。
基因工程生产药物的一般程序
基因工程生产药物的一般程序
基因工程生产药物的一般程序包括以下步骤：
1. 目标选择：确定需要生产的药物或蛋白质的目标，并了解其功能、结构、作用机制等。
2. 基因克隆：从天然源中获取目标基因序列，并进行PCR扩增或化学合成。
3. 基因表达载体构建：将目标基因插入到适当的表达载体中，以便在宿主细胞中进行表达。
4. 转染或转化宿主细胞：将构建好的表达载体导入到宿主细胞中，常用的宿主细胞包括细菌、酵母、动物细胞等。
5. 培养大规模生产：将转染或转化后的宿主细胞进行培养，以促进目标基因的表达和产物的积累。
6. 蛋白质提取：通过细胞破裂等方法，将产生的目标蛋白质从宿主细胞中提取出来。
7. 纯化和精制：通过离心、层析、电泳等技术，将目标蛋白质从其他杂质中分离纯化，并进行进一步的精制。
8. 鉴定和分析：对获得的目标蛋白质进行质量检测和功能性鉴定，确保其符合规格要求。
9. 生物制药：将纯化的目标蛋白质进行配方、灭菌、包装等处理，制备成最终的生物药物产品。
10. 质量控制：对生产的生物药物产品进行质量控制，包括活性测定、稳定性检验、溶解度测试等。
需要注意的是，每个药物的生产流程都有其特殊性，可能会有不同的步骤和技术应用。
此外，临床试验和监管审批等步骤也是药物生产的重要环节，但不属于基因工程程序的范畴。
基因工程药物
大可能被开发。
四、基因工程药物的技术路线
• 基本技术路线2：基因组未知功能的人类基因全长cDNA群组 入表达载体受体细胞瞬间表达功能初筛功能验证重组蛋 白表达体内外药效分析临床前研究临床验证申报新药证 书
• 优点：建立在庞大人类基因资源基础上的，具有巨大的开发潜力， 缩短新药开发的时间，可大规模增加新药的数量。
• 功能：刺激免疫细胞增殖、 免疫调节（抑制或增强）、 促进炎症等作用。
2.核酸类重组药物
• 利用重组核酸进行疾病防治的药物。 • DNA疫苗（ DNA vaccine ）：是把编码病原体保护性抗原的基因连
接到真核表达载体上，用重组载体制成的疫苗。又称为基因疫苗 （genetic vaccine）、核酸疫苗（nucleic acid immunizaiton）等。
L 谢谢观看
Thanks For Watching
• 可溶性受体和黏附分子：可溶性补体受体Ⅰ型 • 其他：血红蛋白、白蛋白等。
细胞因子药物 如：
干扰素 • 具有干扰病毒感染和复制的
低分子可溶性糖蛋白。
白细胞介素
• 由白细胞产生并主要介导白 细胞间相互作用的细胞因子 命名为白细胞介素 （interleukin， IL）。已发现 33种，IL-1~IL-33。
• 蛋白质类激素药物：生长激素、胰岛素、胰岛素样生长因子、促卵泡素、甲 状旁腺素、降钙素、胰高血糖素、促黄体生成素、甲状腺刺激素和心钠素等。
• 溶血栓药物：组织型纤溶酶激活剂、尿激酶型纤溶原激活物、蝙蝠唾液纤溶 酶原激活剂、链激酶和葡激酶等。
• 治疗用酶：超氧化物歧化酶、羧肽酶、尿酸氧化酶、葡糖脑苷脂酶、脱氧核 糖核酸酶和胸苷激酶等。
临床药物基因组学实施指南
临床药物基因组学实施指南临床药物基因组学（Pharmaco genomics,PGx）实施指南是一套指导临床医生、药师和研究人员如何在医疗实践中应用药物基因组学知识的指导性文件。
这些指南通常由专业组织、学术机构或政府部门制定，旨在促进个体化医疗的实施，确保药物使用的安全性和有效性。
以下是临床药物基因组学实施指南可能包含的一些关键内容：1.药物基因组学的基本原理：介绍药物基因组学的定义、目的和基本概念。
解释基因变异如何影响药物代谢、转运和作用靶点，从而导致药物反应的个体差异。
2.基因检测的适应症和时机：明确哪些药物和疾病状态需要考虑进行基因检测。
推荐在药物治疗前、治疗中或治疗后的适当时机进行基因检测。
3.基因检测的方法和技术：介绍常用的基因检测技术，包括PCR、测序、芯片分析等。
指导如何选择合适的实验室和检测方法，确保检测结果的准确性和可靠性。
4.基因型和药物反应的关系：提供基因型与药物反应（如代谢速度、疗效和毒性）之间关系的科学证据。
推荐基于基因型的药物剂量调整和治疗方案。
5.个体化治疗策略：指导如何根据患者的基因型、疾病状态、药物特性和其他临床因素制定个体化治疗方案。
强调个体化治疗的优势和潜在挑战。
6.患者教育和沟通：提供如何向患者解释药物基因组学检测的重要性和可能的结果。
强调患者同意和隐私保护的重要性。
7.药物基因组学在药物研发中的应用：介绍药物基因组学在药物发现、临床试验和药品标签中的作用。
推荐药物研发过程中应考虑的基因变异和生物标志物。
8.持续教育和专业发展：强调临床医生和药师需要不断更新药物基因组学的知识和技能。
推荐相关的教育资源和学习材料。
9.伦理和法律考虑：讨论药物基因组学检测的伦理问题，如基因歧视、隐私保护和患者权益。
提供关于法律框架和监管要求的指导。
10.实施案例和研究：提供实际案例研究，展示药物基因组学在临床实践中的应用。
推荐进一步研究和临床试验的方向。
临床药物基因组学实施指南的制定和更新通常需要跨学科专家团队的参与，包括遗传学家、药理学家、临床医生、药师和其他相关专业人士。
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蛋白翻译后加工系统；
不含有特异性的病毒、不产内毒素； 酵母菌是最简单的真核模式生物。
酵母菌的结构
酵母菌中的野生型质粒 酿酒酵母中的2m环状质粒 几乎所有的酿酒酵母中都含有2m双链 REP FL
环状质粒，拷贝数达50至100个。
IRs 反向重复序列，600 bp，重组 RA F STB A
1 原理
在菌体细胞本身不发生化学反应的情况下，将其 包进半透性的多聚物膜内。小分子的底物和产物均可 自由出入，而菌体细胞却不会漏出。
2 方法
常用的包埋材料是：聚丙烯酰胺凝胶、明胶、琼脂 以制备含天门冬氨酸的大肠杆菌细胞为例
将菌体细胞预先用生理盐水悬浮，向悬浮液中加入聚 丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺，然后加入催化剂过硫酸 胺和加速剂四甲基乙二胺，混匀后放置一定时间聚合 。将得到的凝胶破碎即得到固定化细胞。收率达72.5 ％
第三节 基因工程菌的不稳定性
一、质粒的不稳定性
1 质粒的不稳定分为分裂不稳定和结构不
稳定 2 质粒的不稳定性产生的原因
（1）工程菌的质粒由于分裂的原因而不稳定；
造成质粒的丢失； 两种菌的比生长速率有差异。 （2）工程菌质粒结构的不稳定是由于DNA从 质粒上丢失、重排、缺失导致工程均性能的改 变。
几种常见的表达系统
大肠杆菌
原核表达系统
枯草杆菌 酵母
真核表达系统
哺乳动物细胞 昆虫细胞 植物细胞
（一） 原核细胞表达体系
大肠杆菌：最常用的表达形式。
大肠杆菌表达外源基因的优势
全基因组测序，共有4405个开放型阅读框架 基因克隆表达系统成熟完善 繁殖迅速、培养简单、操作方便、遗传稳定 被美国FDA批准为安全的基因工程受体生物
将细胞的生长和外源基因的表达分为两个阶段； 将细胞的生长与质粒的表达分开；
蛋白质以包涵体形式存在。
E 工程菌的培养条件
pCP3拥有一个温度可诱导型的复制子，在28℃时，每个 细胞的质粒拷贝数为60在42℃时，拷贝数迅速增至300 – 600。
2 真核基因在大肠杆菌中的表达形式 ① 以融合蛋白的形式表达药物基因
种子培养
发酵培养
基因工程菌的培养设备
发酵罐
第四节 基因工程药物的分离纯化
生物技术产品一般是活性肽或蛋白质，它们 具有如下特点：
①初始物料中含量低； ②基体组成复杂； ③稳定性差； ④种类多，包括大、中、小分子、结构简单或复杂 的有机化合物，以及结构复杂而又性质各异的生物 活性物质； ⑤应用面广，要求质量、纯度高，无菌无热源等。
细菌启动子 SD序列 AUG 结构基因
终止密码
③以分泌型表达蛋白药物的基因
外源基因的表达产物在胞质内合成，后被运输至
细胞周质，信号肽被信号肽酶识别、切割。
避免被细菌蛋白酶降解； 产物不含有甲硫氨酸； 产量不高；
信号肽不切割或切割位置不正确。
外源基因的结构
细菌启动子 SD序列 AUG 信号肽 结构基因
生产6－APA 生产半合成青霉素
二 载体结合法（吸附法）
1 原理
微生物细胞表面带有电荷，在适当的条件下可以 与载体的离子交换基团形成络合物或吸附在载体上。
2 常用载体
离子交换纤维素。阴离子树脂、DEAE－纤维素。
3 优缺点
优点：方法简单、载体易于再生。 缺点：结合力弱，菌体细胞易脱落。
载体结合法制备固定化菌体举例 载体 离子交换纤维素 菌体 丝状菌孢子 转化酶 酶 用途 蔗糖的转化
三 细胞的破碎方法
外力使用与否：机械法，非机械法 属性：物理法、化学法、生物法
匀浆法
物理法
珠磨法
（二） 真核细胞表达体系
酵母：最有效的单细胞真核微生物。 常用啤酒酵母。 动物（哺乳动物和昆虫） 植物细胞
酵母表达外源基因的特点：
全基因组测序，基因表达调控机理比较清楚，遗传操作简
便；
大规模发酵历史悠久、技术成熟、工艺简单、成本低廉； 成功建立了几种有分泌能力的表达系统； 表达产物可以进行糖基化；具有原核细菌无法比拟的真核
表达产物的运输
（2）分泌信号的效率：
表达产物的修饰
信号肽+前导肽
（3）终止序列的影响： 终止序列保证了转录产物（mRNA）在适当部位终止，并加上 polyA尾巴。
常用的终止子有：ADH1,
CYC1, MF∝1，PGK。
3 外源蛋白的糖基化
外源蛋白在酵母细胞中存在两种糖基化形式： N-糖苷键（天冬酰胺连接）和O-糖苷键（丝 氨酸或苏氨酸连接），与天然状态下相同。 酵母细胞能够识别这两种糖基化信号，使外 源蛋白正确折叠，产生与天然状态相同的蛋 白，分泌到胞外。
状质粒成分。拷贝数可高达100-200。 （2）YRp类：非2m-来源的自主复制序列 （ARS）。拷贝数5-10。 （3）YCp类：非2m-来源的自主复制序列 （ARS）。含酵母染色体中心粒成分，拷贝数1。
（4）YIp类：含有可与酵母染色体重组的序 列，整合到酵母染色体中，随酵母染色体一 起复制，稳定性好。拷贝数1 。
八、目的基因在受体细胞中的表达
基因表达：结构基因在生物体内的转录、翻 译以及所有加工过程。 基因工程中基因的高效表达：外源基因在生 物体内的转录、翻译以及所有加工过程
真核基因在原核细胞中表达的困难
1. 2. 3.
细菌RNA聚合酶不能识别真核基因的启动子 mRNA的SD序列不能与核糖体结合 真核蛋白易被细菌蛋白酶破坏
固定化菌体概念：把菌体细胞中特定的酶不经过分 离提纯 直接用适当的方法将菌体加以固定来催化各种特定 的生物化学反应。 优点：不需提制酶，可保持酶的活性。反复使用，成
本低——与固定化酶比较
制备方法：与固定化酶相同，有包埋法、载 体结合法、交联法、热处理法、射线处理法 。 其中包埋法是最理想的方法。
一 包埋法
包埋法制备固定化菌体应用举例
包埋材料 琼脂
菌种 大肠杆菌 大肠杆菌
短乳杆菌 链霉菌 大肠杆菌 大肠杆菌
酶系 谷氨酸脱羧酶 青霉素酰胺酶
葡萄糖异构酶 天门冬氨酸酶 青霉素酰胺酶 （裂解） 青霉素酰胺酶 （合成）
用途 制造γ-酪蛋白 生产6-氨基青霉烷酸(6APA)
从葡萄糖生产高果糖浆
明胶－戊二醛 聚丙烯酰胺 醋酸纤维素
2 克隆载体
质粒转化酵母通常有两种方式：
碱金属离子（Li)介导的酵母菌完整细胞的转化 酵母菌电击转化法
鉴于从大肠杆菌转化和制备质粒比酵母容易的多，
可向酵母载体中引入大肠杆菌的起始和抗生素筛选 标记，此类克隆载体即可以在细菌中，又可以在酵 母中进行质粒复制和表型选择。
3 表达载体
啤酒酵母表达系统 乳酸克鲁维酵母表达系统 巴斯德毕赤酵母表达系统
6 固定化： 固定化载体有海藻酸胶、卡拉胶、明胶、甲壳素等。 固定化培养大肠杆菌W3110（pTG201）240代没有测到 质粒丢失。
固定化方法 酶的固定化方法有下述4种：吸附法，包埋法，共价键结 合法，交联法
E E E
E E E E
E E E
E E E
E
E
E
E
E
吸附法
E
共价结合法 交联法 包埋法
1
I
R or I i R
P
FLP 编码产物驱动IRs的同源重组
REP 编码产物控制质粒的稳定性 STB REP的结合位点 接合酵母属中的pSR1和pSB1，以及 克鲁维酵母属中的pKD1等均与2m质
同源重 组
Hale Waihona Puke REP 2B粒类似。
1 载体的分类：根据载体的复制序列分为 四类： （1）YEp类：复制序列为酵母天然的2m-双链环
胞外产物
浓缩
初步分离
高度纯化
制 剂 产 品
基因工程药物分离纯化的一般流程
分离纯化要求：条件温和、选择性好收率 高、两个技术之间能直接衔接以及整个过 程要快，能满足高生产率的要求。 1、细胞破碎与固液分离： 收集—破碎—固液分离：离心、萃取、膜 技术等 2、目的产物的分离纯化：色谱方法 3、非蛋白质类杂质的去除：主要是DNA、 热原质和病毒。
一、建立分离纯化工艺的根据
1、含目的产物的起始物料的特点
2、物料中杂质的种类和性质 3、目的产物特性 4、产品质量要求
二、分离纯化的基本过程
一般包括如下几个方面的过程：细胞破碎、 固液分离、浓缩与初步纯化、高度纯化直至 得到纯品以及成品加工。
发酵液
细胞分离
胞内产物
细胞破碎 固液分离 包含体 变性 复性 细胞碎片分离
C. 表达产物的稳定性
① ② ③ ④ 组建融合基因； 利用内源或外源信号肽将产物运送到胞间浆周质； 改变真核蛋白质二级结构； 采用蛋白酶缺陷型大肠杆菌。Ion-营养缺陷型大肠杆 菌不能合成黄嘌呤核苷，从而不能合成蛋白酶。
D 细胞的代谢负荷
外源基因的表达产物可能本身对宿主菌有毒性，或因消
耗其氨基酸等营养物质对宿主菌产生间接毒害。 解决方案：
引起免疫反应；
细胞周质内含有种类繁多的内毒素。
1、影响目的基因在大肠杆菌中表达的因素
A. 外源基因的剂量 B. 外源基因的表达效率
① 启动子的强弱：容易被RNA聚合酶识别并能够稳定 结合； ② 核糖体结合位点的有效性；消除相关二级结构。 ③ SD序列和起始密码的间距； ④ 密码子组成；选择大肠杆菌偏爱的密码子。
阴离子树脂
DEAE-纤维素
放线菌
巨大芽孢杆菌
葡萄糖异构酶
青霉素酰胺酶
制造果糖
制造6APA
基因工程制药上游技术