现代生物技术制药及展望

现代生物技术制药及展望

生物技术药物(biotechdrugs)或称生物药物(biopharmaceutics)是集

生物学、医学、药学的先进技术为一体，以组合化学、药学基因（功

能抗原学、生物信息学等高技术为依托，以分子遗传学、分子生物、

生物物理等基础学科的突破为后盾形成的产业。现在，世界生物制药

技术的产业化已进入投资收获期，生物技术药品已应用和渗透到医药、保健食品和日化产品等各个领域，尤其在新药研究、开发、生产和改

造传统制药工业中得到日益广泛的应用，生物制药产业已成为最活跃、进展最快的产业之一。有些学者认为，20世纪的科学技术是以物理学

和化学的成就占主导地位，而21世纪的科学技术是以生物学的成就占

主导地位。无论这种说法是否得到普遍的认同，生物技术是当今高技

术中发展最快的领域似乎是不争的事实。科学家预测，生命科学到

2015年会取得革命性进展。这些进展可以帮助人类解决很多目前无法

医治的疾病的治疗问题，彻底消除营养不良，改善食品的生产方式，

消除各种污染，延长人类寿命，提升生命质量，为社会安全和刑侦提

供新的手段。有些成果还可以帮助人类加速植物和动物的人工进化以

及改善生态环境对人类的影响等。产生新的有机生命的研究也会取得

进展。

1.生物制药现状

目前生物制药主要集中在以下几个方向：

1肿瘤在全世界肿瘤死亡率居首位，美国每年诊断为肿瘤的患者为

100万，死于肿瘤者达54.7万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病，目前仍用早期诊断、放疗、化疗等综合手段

治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑

制肿瘤，应用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤，应用基因治

疗法治疗肿瘤(如应用γ-干扰素基因治疗骨髓瘤)。基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂

有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂，已有3种化合物进入临床试验。

2神经退化性疾病老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生

物技术药物治疗，胰岛素生长因子rhIGF-1已进入Ⅲ期临床。神经生

长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎，肌萎缩硬化症，均已进入Ⅲ期临床。

美国每年有中风患者60万，死于中风的人数达15万。中风症的有效

防治药物不多，尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少，Cerestal已

证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用，现已进入Ⅲ期临床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重组tPA)用于中风患者治疗，可以消除症状30%。

3自身免疫性疾病很多炎症由自身免疫缺陷引起，如哮喘、风湿性关

节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万，

每年医疗费达上千亿美元，一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘，已进入Ⅱ期临床;Cetor′s公司研制一种TNF-α抗体用于治疗风湿性

关节炎，有效率达80%。Chiron公司的β-干扰素用于治疗多发性硬化病。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患

者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。

4冠心病美国有100万人死于冠心病，每年治疗费用高于1170亿美元。今后10年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′sReopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。

基因组科学的建立与基因操作技术的日益成熟，使基因治疗与基因测

序技术的商业化成为可能，正在达到未来治疗学的新高度。转基因技

术用于构造转基因植物和转基因动物，已逐渐进入产业阶段，用转基

因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT，用于治疗肺气肿和囊性纤维变性，已进入Ⅱ，Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制

药工业的另一个重要发展领域。

2.生物制药展望

今后10年生物技术将对当代重大疾病治疗剂创造更多的有效药物，

并在所有前沿性的医学领域形成新领域。目前热门的药物生物技术如下：

表1热门药物生物技术

疫苗62组织纤溶酶原激活剂4

基因治疗28凝血因子3

白介素11集落细胞刺激因子3

干扰素10促红细胞生成素2

生长因子10SOD1

重组可溶性受体6其他56

反义药物6总数284

生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展，而且依赖

于很多相关领域的技术走向，例如微机电系统、材料科学、图像处理、传感器和信息技术等。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确

的预测，但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。

除了遗传学之外，生物技术还可以继续改进预防和治疗疾病的疗法。

这些新疗法可以封锁病原体进入人体并进行传播的能力，使病原体变

得更加脆弱并且使人的免疫功能对新的病原体作出反应。这些方法可

以克服病原体对抗生素的耐受性越来越强的不良趋势，对感染形成新

的攻势。

除了解决传统的细菌和病毒问题之外，人们正在开发解决化学不平衡

和化学成分积累的新疗法。例如，正在开发之中的抗体可以攻击体内

的可卡因，将来可以用于治疗成瘾问题。这种方法不仅有助于改善瘾

君子的状况，而且对于解决全球性非法毒品贸易问题具有重大影响。

各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术(例如原子力显微镜、质量分光仪和扫描探测显微镜)相结合可以继续提升设计具有特定功能特性的分子的能力，成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。例如，美国食品药物管理局(FDA)在药物审批的过程中利用DennisNoble的虚拟心脏模拟系统了解心脏药物的机理和临床试验观测结果的意义。这种方法到2015年可能会成为心脏等系统临床药物试验的主流方法，而复杂系统(例如大脑)的药物临床试验需要对这些系统的功能和生物学进行更为深入的研究。

到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数，但生物技术制药公司总数将超过前10年的6倍。目前主要生物技术公司多分布在美国，如Amgen,Geneticsinstitute,Genzyme,Genentech和Chiron，还有Biogen也发展较快。1987年尚没有一种重组DNA药物进入世界药品销售额排名前列表，但到1996年已有多种生物工程药物榜上有名。经上市的生物技术药物主要含3大类，即重组治疗蛋白质、重组疫苗和诊断或治疗用的单克隆抗体。

药物的研究开发成本目前已经高到难以为继的水准，每种药物投放市场前的平均成本大约为6亿美元。这样高的成本会迫使医药工业对技术的进步进行巨大的投资，以增强医药工业的长期生存能力。综合利用遗传图谱、基于表现型的定制药物开发、化学模拟程序和工程程序以及药物试验模拟等技术已经使药物开发从尝试型方法转变为定制型开发，即根据服药群体对药物反应的深入了解会设计、试验和使用新的药物。这种方法还可以挽救过去在临床试验中被少数患者排斥但有可能被多数患者接受的药物。这种方法可以改善成功率、降低试验成本、为适用范围较窄的药物开辟新的市场、使药物更加适合适用对症群体的需要。如果这种技术趋于成熟，可以对制药工业和健康保险业产生重大影响。