基因工程制药
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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。
基因工程制药
重要的工具酶
工具酶 限制性核酸内切酶
（Ⅱ型） T4 DNA连接酶
DNA聚合酶 逆转录酶
碱性磷酸酶 末端转移酶
活性 识别特异碱基序列，切割DNA
催化DNA5’-磷酸与3’-羟基 形成磷酸二酯键 以DNA为模板合成DNA 以RNA为模板合成cDNA 切除5’-末端磷酸 催化3’-端合成同聚尾
（三）、基因工程的载体
表达载体(expression vector)
使插入的外源DNA序列转录翻译，表达 出多肽链，这样的载体称为表达载体。
穿梭载体（shuttle vector)
这类载体中含有来源不同的复制子结构，既具 备原核细胞复制所需的序列结构，又具有能使外源 片段在真核细胞表达所需的结构元件和相应的选择 标记基因,故能在两种受体细胞中复制并检测，克隆 的外源基因在此类载体直接从一种受体转入另一种 受体中进行复制和表达．
基因工程制药
第一节 概述 第二节 基因工程基本技术与策略 第三节 基因药物生产的基本过程 第四节 基因工程药物制造实例
第一节 概述
一、基因工程建立的基础 二、基因工程的相关概念及相关酶学 三、基因工程技术所生产的药物 四、基因工程制药的优点 五、基因工程制药所使用的生物技术 六、我国基因工程制药的进展 七、基因工程制药生产的化学工艺学要求 八、基因工程的发展
四、基因工程制药的优点
（1）利用基因工程技术可 以生产出过去难以获得的 生理活性蛋白和多肽。
（2）可以通过大批量的生 产方法获得足够数量的生 物活性物质。
（3）利用基因工程技术可 以发掘出更多的内源性生 理活性物质。
（4）利用基因工程技术和 蛋白质工程技术可以对药 物蛋白进行修饰和改造， 来提高药效价值和获得新 型的化合物。
基因工程制药碎片网载基因工程制药
基因表达调控
基因表达的调控是一个复杂的过程，如何有效调 控基因的表达以达到治疗目的，是基因工程制药 中的一大挑战。
细胞和组织特异性
如何将药物准确地递送到病变细胞或组织，避免 对其他细胞或组织的损伤，是基因工程制药中的 另一个技术挑战。
伦理和法律问题
人类基因编辑
基因工程制药涉及到人类基因编辑，如何确保技术的安全性和伦理 的合理性，是当前面临的重要问题。
知识产权保护
基因是天然存在的，如何保护知识产权，避免侵权行为，是基因工 程制药中需要关注的问题。
法规监管
基因工程制药涉及到法规监管问题，如何制定合理的法规和监管政策， 以确保技术的安全性和有效性，是当前面临的重要挑战。
社会和经济影响
01
社会接受度
基因工程制药是一种新兴的技术，如何获得社会的广泛接受和支持，是
未来发展方向和前景
创新药物的研发
随着基因工程技术的不断发展，未来将有更多的创新药物 问世，为患者提供更有效的治疗方案。
个性化医疗的发展
基因工程制药技术的发展将推动个性化医疗的进步，根据 患者的基因组信息量身定制治疗方案，提高治疗效果。
跨界合作与国际合作
未来将有更多的跨界合作和国际合作，共同推动基因工程 制药领域的发展。同时，国际合作将有助于制定统一的法 规和标准，促进技术的全球推广和应用。
利用基因工程技术进行细胞培养，生 产生物药物。
利用基因工程技术生产生物催化剂， 用于生物制药生产。
蛋白质表达
通过基因工程技术表达蛋白质，生产 生物药物。
04
基因工程制药的挑战与前景
技术挑战
1 2 3
基因测序技术
随着基因测序技术的不断发展，如何提高测序速 度、降低成本和提高准确性是当前面临的重要挑 战。
基因表达的调控是一个复杂的过程，如何有效调 控基因的表达以达到治疗目的，是基因工程制药 中的一大挑战。
细胞和组织特异性
如何将药物准确地递送到病变细胞或组织，避免 对其他细胞或组织的损伤，是基因工程制药中的 另一个技术挑战。
伦理和法律问题
人类基因编辑
基因工程制药涉及到人类基因编辑，如何确保技术的安全性和伦理 的合理性，是当前面临的重要问题。
知识产权保护
基因是天然存在的，如何保护知识产权，避免侵权行为，是基因工 程制药中需要关注的问题。
法规监管
基因工程制药涉及到法规监管问题，如何制定合理的法规和监管政策， 以确保技术的安全性和有效性，是当前面临的重要挑战。
社会和经济影响
01
社会接受度
基因工程制药是一种新兴的技术，如何获得社会的广泛接受和支持，是
未来发展方向和前景
创新药物的研发
随着基因工程技术的不断发展，未来将有更多的创新药物 问世，为患者提供更有效的治疗方案。
个性化医疗的发展
基因工程制药技术的发展将推动个性化医疗的进步，根据 患者的基因组信息量身定制治疗方案，提高治疗效果。
跨界合作与国际合作
未来将有更多的跨界合作和国际合作，共同推动基因工程 制药领域的发展。同时，国际合作将有助于制定统一的法 规和标准，促进技术的全球推广和应用。
利用基因工程技术进行细胞培养，生 产生物药物。
利用基因工程技术生产生物催化剂， 用于生物制药生产。
蛋白质表达
通过基因工程技术表达蛋白质，生产 生物药物。
04
基因工程制药的挑战与前景
技术挑战
1 2 3
基因测序技术
随着基因测序技术的不断发展，如何提高测序速 度、降低成本和提高准确性是当前面临的重要挑 战。
基因工程制药
1. 原核细胞
（1）大肠杆菌 因为大肠杆菌的分子遗传学研究 深入，生长迅速，所以目前仍是基因工 程研究中采用最多的原核表达体系。
表达基因产物形式多样:细胞内不溶性表达 （包含体）、细胞内可溶性表达、细胞周质表达 等。 大肠杆菌中的表达不存在信号肽，产品多为 胞内产物，提取困难。 因分泌能力不足，真核蛋白质常形成不溶性 的包含体，表达产物需经变性复性才恢复活性。 蛋白质不能糖基化。 产物蛋白质N端多余一个蛋氨酸残基。 其内毒素很难除去。
真核基因在原核细胞中表达载体必须具备条件： （1）载体能够独立复制。载体本身是 一个复 制子，具有复制起点。 （2）应具有灵活的克隆位点和方便的筛选标 记，以利于外源基因的克隆鉴定和筛选。 （3）应具有很强的启动子，能为大肠杆菌 RNA聚合酶所识别。
（4）应具有阻遏子，使启动子受到控制，只有 当诱导时才能进行转录。 （5）应具有很强的终止子，只转录克隆的基因， 所产生的mRNA较为稳定。 （6）所产生的mRNA必须具有翻译的起始信号 AUG和SD序列，以便转录后顺利翻译。
（2）丝状真菌
优点：分泌能力强，能正确进行翻译 后加工（肽剪切糖基化）有成熟的发酵和 后处理工艺。
（3）哺乳动物细胞
优点：表达产物可由重组转化细胞分 泌到培养液中，纯化容易。产物是糖基化 的接近天然物。
缺点：生长慢，生产率低，培养条件 苛刻，费用高，培养液浓度稀。
目前使用最广泛的宿主菌是大肠
杆菌和酿酒酵母，已建立了许多适合
本系统宿主菌可以是大肠杆菌HB101、 JM103、C600，质粒拷贝数较多，因此小量 简便快速提取即可满足需要。 本系统为温度诱导，外源基因表达量可 达细胞总蛋白的20%～30%。 产物以包含体形式存在不易降解均一性 好。
基因工程制药中
未来发展趋势
1 智能化技术的应用
基因分析技术、大数据技术、人工智能等的 应用将加速新药研发，降低药物研发成本和 提高研发效率。
2 社会化医药资本
医学科技飞速发展，引发大批资本的涌入， 未来的医疗产业将由传统的政府和大企业主 导转向社会化资本。
3 创新型人才培养
育人需要注重实践教学、合作教学，强化学 生实践动手能力和团队协作能力。
4 国际化发展
加强与国外研究单位、知名医药公司的合作， 形成全球化资本与创新环境下的国际化发展。
基因工程制药的伦理和法律考量
伦理考虑
开展基因工程制药研究应该遵循诚实守信原则，尊 重人的利益和尊严。
法律考虑
制药企业应符合 FDA 的质量标准和相关安全法规， 防止医用假冒伪劣药品的出现。
总结和展望
基因工程制药是继化学制药和生物制药之后的又一种重要的制药手段。它创造了许多新的治疗方法和新型生物 制剂，并将极大地改变人类医疗卫生方式。展望未来，基因工程制药必将推动医药工业的自主创新和高效发展， 也将充分发挥全球协作的作用，为新时代的医疗卫生事业作出贡献。
基因工程制药中
基因工程制药是利用生物技术手段，将包含特定目的基因的外源 DNA 导入宿 主细胞，通过改变宿主细胞代谢，生产出治疗疾病的生物制品。
制药的革命：基因工程制药发展历程
1
1 973年
卡彭特和斯坦利首次成功重组 DNA
2
1 976年
首个重组的人类基因生产出来
3
1 979年
首个人类基因治疗药物 Humulin 通过 FDA 批准
生物制品
如 Insulin、Erythropoietin 等蛋白类生物制品，取 代了使用动物胰岛素的药物，具有生产成本低、 不易感染病毒等特点。
《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。
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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
较小分子蛋白质或多肽的编码基因可以人工化 学合成 必须己知其核苷酸排列顺序，或者已知其蛋白 必须己知其核苷酸排列顺序， 质的氨基酸顺序， 质的氨基酸顺序，再按相应的密码子推导出 DNA的核苷酸序列 的核苷酸序列
人工合成基因的限制： 人工合成基因的限制： 不能合成太长的基因。目前 不能合成太长的基因。目前DNA合成仪所合成 合成仪所合成 的寡核苷酸片段最长不超过60 bp 的寡核苷酸片段最长不超过 人工合成基因时， 人工合成基因时，遗传密码的简并性会为选择 密码子带来很大困难 费用较高
丝状真菌
有很强的蛋白质分泌能力 能正确进行翻译后加工，包括肽剪切和糖基化 能正确进行翻译后加工， 等，而且其糖基化方式与高等真核生物相似 丝状真菌(如曲霉）等被确认是安全菌株， 丝状真菌 如曲霉）等被确认是安全菌株，有 如曲霉 成熟的发酵和后处理工艺
哺乳动物细胞
COS细胞 细胞 CHO细胞 细胞
4.2 大肠杆菌体系中的基因表达
表达载体必须具备下列条件： 表达载体必须具备下列条件： 载体能够独立地复制 应具有灵活的克隆位点和方便的筛选标记 应具有很强的启动子 应具有阻遏子，使启动子受到控制， 应具有阻遏子，使启动子受到控制有很强的终止子，以便使RNA聚合酶集中力量转 聚合酶集中力量转 录克隆的外源基因，而不转录其他无关的基因， 录克隆的外源基因，而不转录其他无关的基因，同时 很强的终止子所产生的mRNA较为稳定 很强的终止子所产生的 较为稳定 所产生的mRNA必须具有翻译的起始信号，即起始密 必须具有翻译的起始信号， 所产生的 必须具有翻译的起始信号 码AUG和SD序列〈Shine-Delgarno sequence〉，以便 和 序列〈 〉，以便 序列 〉， 转录后能顺利翻译
表达产物的稳定性措施： 表达产物的稳定性措施：
人工合成基因的限制： 人工合成基因的限制： 不能合成太长的基因。目前 不能合成太长的基因。目前DNA合成仪所合成 合成仪所合成 的寡核苷酸片段最长不超过60 bp 的寡核苷酸片段最长不超过 人工合成基因时， 人工合成基因时，遗传密码的简并性会为选择 密码子带来很大困难 费用较高
丝状真菌
有很强的蛋白质分泌能力 能正确进行翻译后加工，包括肽剪切和糖基化 能正确进行翻译后加工， 等，而且其糖基化方式与高等真核生物相似 丝状真菌(如曲霉）等被确认是安全菌株， 丝状真菌 如曲霉）等被确认是安全菌株，有 如曲霉 成熟的发酵和后处理工艺
哺乳动物细胞
COS细胞 细胞 CHO细胞 细胞
4.2 大肠杆菌体系中的基因表达
表达载体必须具备下列条件： 表达载体必须具备下列条件： 载体能够独立地复制 应具有灵活的克隆位点和方便的筛选标记 应具有很强的启动子 应具有阻遏子，使启动子受到控制， 应具有阻遏子，使启动子受到控制有很强的终止子，以便使RNA聚合酶集中力量转 聚合酶集中力量转 录克隆的外源基因，而不转录其他无关的基因， 录克隆的外源基因，而不转录其他无关的基因，同时 很强的终止子所产生的mRNA较为稳定 很强的终止子所产生的 较为稳定 所产生的mRNA必须具有翻译的起始信号，即起始密 必须具有翻译的起始信号， 所产生的 必须具有翻译的起始信号 码AUG和SD序列〈Shine-Delgarno sequence〉，以便 和 序列〈 〉，以便 序列 〉， 转录后能顺利翻译
表达产物的稳定性措施： 表达产物的稳定性措施：
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。
《基因工程制药》课件
、改变细胞特性等。
基因治疗技术
基因治疗技术定义
基因治疗技术是指将目的基因导入到病变细胞中，以纠正 或补偿缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的的技术。
基因治疗技术原理
基因治疗技术基于分子生物学原理，通过将目的基因导入 到病变细胞中，实现对缺陷基因的补偿或纠正，从而改善 疾病症状。
基因治疗技术应用
基因治疗技术在遗传性疾病、肿瘤等疾病的治疗中具有广 泛的应用前景，例如用于治疗囊性纤维化、血友病等遗传 性疾病。
基因修饰技术
基因修饰技术定义
基因修饰技术是指通过特定的方 法对目的基因进行修饰，以改变
其表达水平或功能的技
基因修饰技术原理
基因修饰技术主要基于DNA的化 学修饰和酶学修饰，通过改变目 的基因的序列、启动子、增强子 等调控元件，实现目的基因的高
表达或抑制表达。
基因修饰技术应用
基因修饰技术在制药、生物治疗 、生物合成等领域具有广泛的应 用，例如用于生产重组蛋白药物
。
03
免疫反应
免疫反应是基因工程制药中另一个重要问题，可能导致免疫排斥或免疫
攻击。解决方案包括采用免疫沉默技术、降低免疫原性等。
伦理与法律问题
伦理问题
基因工程制药涉及人类基因改造，可能引发伦理争议，如人 类尊严、基因优劣等。解决方案需要遵循伦理原则，如尊重 人权、保护隐私等。
法律问题
基因工程制药涉及法律法规的制定和执行，可能存在法律空 白或法律冲突。解决方案需要完善相关法律法规，明确监管 职责和法律责任。
基因工程制药的发展历程
1970年代
基因工程的诞生，科学 家开始探索利用基因工
程技术生产药物。
1980年代
基因工程药物开始进入 临床试验阶段，如胰岛
基因治疗技术
基因治疗技术定义
基因治疗技术是指将目的基因导入到病变细胞中，以纠正 或补偿缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的的技术。
基因治疗技术原理
基因治疗技术基于分子生物学原理，通过将目的基因导入 到病变细胞中，实现对缺陷基因的补偿或纠正，从而改善 疾病症状。
基因治疗技术应用
基因治疗技术在遗传性疾病、肿瘤等疾病的治疗中具有广 泛的应用前景，例如用于治疗囊性纤维化、血友病等遗传 性疾病。
基因修饰技术
基因修饰技术定义
基因修饰技术是指通过特定的方 法对目的基因进行修饰，以改变
其表达水平或功能的技
基因修饰技术原理
基因修饰技术主要基于DNA的化 学修饰和酶学修饰，通过改变目 的基因的序列、启动子、增强子 等调控元件，实现目的基因的高
表达或抑制表达。
基因修饰技术应用
基因修饰技术在制药、生物治疗 、生物合成等领域具有广泛的应 用，例如用于生产重组蛋白药物
。
03
免疫反应
免疫反应是基因工程制药中另一个重要问题，可能导致免疫排斥或免疫
攻击。解决方案包括采用免疫沉默技术、降低免疫原性等。
伦理与法律问题
伦理问题
基因工程制药涉及人类基因改造，可能引发伦理争议，如人 类尊严、基因优劣等。解决方案需要遵循伦理原则，如尊重 人权、保护隐私等。
法律问题
基因工程制药涉及法律法规的制定和执行，可能存在法律空 白或法律冲突。解决方案需要完善相关法律法规，明确监管 职责和法律责任。
基因工程制药的发展历程
1970年代
基因工程的诞生，科学 家开始探索利用基因工
程技术生产药物。
1980年代
基因工程药物开始进入 临床试验阶段，如胰岛
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，
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。
基因工程制药1
程
制 3.应用基因工程技术生产药物有何优点？
药
4.基因工程药物制造的基本过程。
5.目的基因的获得有哪些方法？
6.能否直接分离克隆真核基因用于基因药物生产？
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Cycle 2
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RT-PCR
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基
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因
工
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Cycle 3
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Biotechnological Pharmaceutics
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25～30 次循环后，模板DNA的含量 可以扩大100万倍以上。
RT-PCR
基 因 工 程 制 药
Biotechnological Pharmaceutics
基 1、mRNA purification
因 工
细胞内含有三种RNA，mRNA占RNA总量的2%-5%，
程
相对分子量大小不一致，分离困难。
制 药
但是mRNA的3’末端常含有一poly A组成的末端，长
达20-250个腺苷酸，足以吸附于Oligo-纤维素上，从
而可以用亲和层析法将mRNA从细胞总RNA上分离
药
酸，才能有效地进行后续的酶切、反转录、连
接等分子克隆操作。
Biotechnological Pharmaceutics
主要包括:
工程菌大规模发酵最佳参数的确立
基
因 新型生物反应器的研制
工
程 高效分离介质及装置的开发
制
药 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
生物制药--基因工程制药--ppt课件可编辑全文
组建重组质粒 构建基因工程菌或细胞
前5个步骤是上游过程
培养工程菌
后4个步骤是下游过程
产物分离纯化
除菌过滤
半成品和成品鉴定
包装
基因工程制药
2.1 目的基因的获得
逆转录法
• 从真核细胞中提取产生该蛋白质的 mRNA 并纯化 （oligo-dT 亲和层析法）
• 借助于逆转录酶，以 mRNA 为模板，以 oligo-dT 为引物， 进行第一链 cDNA 的合成
• 酶解除去 mRNA 链； • 通常在合成 cDNA 第一链后直接 PCR 扩增，即“逆转录
－PCR法”
基因工程制药
2.1 目的基因的获得
逆转录法
基因工程制药
2.1 目的基因的获得
从基因组中直接分离
• 随机断裂法：将基因组 DNA 用内切酶切成多个片段，然 后将这些片段混合物随机重组入适当载体、转化、扩增， 再筛选出所需的基因片段
基因工程制药
2.2 基因载体的选择
质粒载体 —— pET-32a(+)
E. coli 中表达的优良载 体。
pET-32a(+) 具有 Ampr 抗性，酶切位点丰富。含 T7lac 启动子；含有 T7.Tag 和 His-Tag 融合标签，便于 检测和纯化目标蛋白。
基因工程制药
2.2 基因载体的选择
Escherichia coli Rye13
Hae III G GCC
Haemophilus aegyptius
Hind III A AGCTT
Haemophilus influenzae
Hpa I GTT AAC（平末端）
Haemophilus parainfluenzae
基因工程制药(多图版)
超纯水设备
通风设备
移液枪
精密电子天 平
生化培养箱
实验室常见的人体细 胞
实验室常见的微 生物
第一步：了解基因的本 质
四种碱基互补配对原 则
生命的信息全部存储在 DNA列里。
发现者沃森和克里 克获得了诺贝尔奖。
真正的背后 英雄不应被 遗忘，她是 富兰克林。
感 受 造 化 的 神 奇
第二步：了解基因工程制药 的基本过程
放大培 养
摇瓶培 养
倒入离 心管或 离心瓶
放入离 心机
离心效果
细胞 破碎
超声破 碎
高压匀浆破 碎
胀破
分离 纯化
盐析
亲和色
透析
凝胶色 谱
分离 纯化
电泳槽加 样
电泳
电泳结果
凝胶电泳分离
第三步：熟悉部分相关过 程实体设备和操作对象
分离纯化实体 设备
色谱分离设备
透析设备
磁力搅拌器
透析效果示例
凝胶电泳 设备
空白凝 胶
电泳后凝 胶
处理后谱图 效果
其它实验室常用 设备
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Filtration Bacteria Free
Identification Semi-manufactured Goods
Identification Finished Products
Make up or Packaging
1、基因克隆载体:质粒载体， 2、重组DNA技术的有关工具酶及其应用 3、核酸制备技术：
制备纯净、高质量的 载体DNA和待克隆的核 酸，才能有效地进行后续的酶切、反转录、连 接等分子克隆操作。
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 计算机的优化控制等。
基因工程技术生产药品的优点
a. 可大量生产过去难以获得的生理活性 多肽和蛋白质，为临床使用提供有效的 保障；
b. 可以提供足够数量的生理活性物质， 以便对其生理生化和结构进行深入的研 究，从而扩大这些物质的应用范围；
基因工程技术生产药品的优点
c. 利用基因工程技术可以发现、挖掘 更多的内源性生理活性物质；
（限制酶图谱的绘制、杂交分析、基因定位、基因测序、 确定基因 的 转录方向、转录起始点等。）
基因工程技术的应用特点：
A、为癌种、病毒性疾病、心血管疾病和内 分泌疾病的预防、治疗和诊断提供新型疫苗、 新型药物和新型诊断试剂。
B、基因工程技术的最大好处在于它能从极端 复杂的机体细胞内取出所需要的基因，将其在 体外进行剪切拼接、重新组合，然后转入适当 的细胞进行表达，从而生产出比原来多数百、 数千倍的相应的蛋白质。
逆转录法
2、cDNA第一链的合成：寡聚脱氧胸苷酸为引物，逆转录
酶催化，合成互补DNA。
3、cDNA第二链的合成：除去mRNA， cDNA第一链为模板。 4、cDNA cloning：expression vector pUC 5、将重组体导入host cell 6、cDNA library identification 7、目的cDNA 克隆的分离和鉴定
知识回顾
1、基因？ 2、基因的一般特性？
第一节 基因工程制药概述
基因工程技术：
是通过对Nucleic acid 分子的Insert, Assemble and Recombinant而实现遗传物质（germ plasmid）的 重新组合，再借助Virus, bacterium, Plasmid or other Vectors,将Target gene转移到新的 Host Cell System,并使Target Gene在新的Host cell system 进 行Replication and Expression的技术。
目的要求
1、掌握基因工程技术的概念及基因工程制药的基本过程。 2、理解目的基因的获得方法，基因表达体系及不同表达
体系的特点及高效表达的措施。 3、掌握质粒不稳定产生的原因及提高质粒稳定性的方法。 4、掌握基因工程药物的分离纯化。 5、了解基因工程药物的质量控制。
学习内容
1、基因工程制药概述 2、基因工程制药的基本过程 3、目的基因的获得
d. 内源性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；
e. 利用基因工程技术可获得新型化合 物，扩大药物筛选来源。
第二节 基因工程药物生产过程
基因工程药物的生产分为 上游阶段
主要是分离目的基因、构建工程菌(细胞)。 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。
Question :为什么将基因工程技术引 入制药领域？
传统制药存在的问题：
A、材料来源困难或制造技术问题而无法付诸应用； B、从动物脏器中提取出来，也因造价太高，或因来
源困难而供不应求； C、由于免疫抗原等缘故，使它们在使用上受到限制。
基因工程技术就是能够十分方便、有效 地生产许多以往难以大量获取的生物活 性物质，甚至可以创造出自然界中不存 在的全新物质。
逆转录法
Oligo(dT) 纤维素
Poly(A)--Oligo(dT)
TTTTTT TTTTTT
AAAAA TTTTTT
AAAAA TTTTTT
Total RNA
100mM NaCl
10mM Tris 1mM EDTA
洗脱 rRNA/tRNA
纤维素柱纯化Poly(A)mRNA 流程图
Poly(A)mRNA
逆转录法
逆转录法就是分离纯化目的基因的mRNA， 再反转录成cDNA，然后进行cDNA 克隆表达。 1、mRNA purification
细胞内含有三种RNA，mRNA占RNA总量的2%-5%， 相对分子量大小不一致，分离困难。
但是mRNA的3’末端常含有一poly A组成的末端，长 达20-250个腺苷酸，足以吸附于Oligo-纤维素上，从 而可以用亲和层析法将mRNA从细胞总RNA上分离 出来，可得到纯度较高的mRNA。
基因工程主要研究任务：
Gene isolation , synthesis, Incision , Recombinant , transformation and expression.
Gene Manipulation/Gene cloning/DNA recombination
基因工程技基因术工最程成的功四大的要成素就？： 用于新型生物技术药物的研制
基因工程药物制造的主要步骤
目的基因的克隆 构建DNA重组体
构建工程菌 目的基因的表达 外源基因表达产物的分离纯化
产品的检验
第三节 目的基因的获得
目的基因的获取途径：
一、逆转录法
二、反转录-聚合酶链反应法（RT-PCR） 为什么不能直接真
三、化学合成法 核基因用于基因表
四、筛选基因
达？
五、改造基因
Get Target Gene
制
备
基
Construction
因
Recombinant Plasmid
工
程
Construction Gene
药
Engineering Bacterium
物
பைடு நூலகம்
的
Culture Engineering
一
Bacterium
般
程
序
Separate and Purify
the Products