生物制药 第三章 基因工程制药 基因工程药物制造实例和质量控制
生物技术制药教学大纲
第一章绪论（2学时）第一节生物技术概述1 生物技术的概念2 生物技术发展史第二节生物技术制药1 生物技术制药的概念2 生物技术在制药中的应用3 我国生物技术制药现状和发展前景4 医药生物技术发展展望第二章生物药物（10学时）1．生物药物的来源、特性、分类与制备。
（2学时）2．氨基酸类药物：氨基酸类药物研究概况；在医药中的应用；氨基酸生产。
（2学时）3．多肽、蛋白质类药物：多肽、蛋白质类药物的特点、分离纯化方法、工业生产制备过程。
（2学时）4．核酸类药物：概述（分类、应用）；生产方法；核酸类药物的制备。
（2学时）5．糖类药物：制备；纯化。
（2学时）第三章基因工程制药（8学时）通过本章学习，了解基因工程药物研制的意义，掌握基因工程药物的研制过程、研制方法。
1概述。
2基因工程药物生产的基本过程。
(2)3目的基因的获得：直接分离法；从基因文库中筛选；逆转录法；人工合成法。
4目的基因与运载体的体外重组：常用载体；目的基因与运载体的体外重组。
5重组分子导入受体细胞；导入方法；影响转化的因素；阳性重组体的筛选。
(2)6基因表达：大肠杆菌中的基因表达；真核基因在原核生物中的表达方式；真核基因在真核生物中的表达；真核基因在动物细胞中的表达。
(2)7基因工程下游技术；下游技术的要求；基因工程菌的稳定性；基因工程菌发酵。
8基因工程药物的分离、纯化：分离纯化的基本过程；分离纯化的技术。
9基因工程药物的质量控制:材料的质量控制;培养过程的质量控制;纯化工艺工程的质量控制。
(2)第四章动物细胞工程制药（8学时）1 概述：2 形态及生理特性。
（2）3 生产用的动物细胞：生产用动物细胞的要求；生产用动物细胞的获取。
4 基因工程细胞的构建和筛选；真核细胞基因表达载体的构建；基因载体的导入和高效表达工程细胞株的筛选。
（2）5 动物细胞的培养条件和培养基6 动物细胞培养的基本方法（2）7 动物细胞大量培养的方法和操作方式8 动物细胞生物反应器及检测控制系统：搅拌式生物反应器；气升式生物反应器；流化床生物反应器。
生物制药的生产过程与质量控制
生物制药的生产过程与质量控制生物制药作为现代医药领域的重要组成部分，为人类健康带来了巨大的福祉。
它利用生物体、生物组织或细胞等生产药物，具有高特异性、高疗效和低毒性等优点。
然而，要确保生物制药的安全性、有效性和质量稳定性，严格的生产过程与质量控制至关重要。
生物制药的生产过程通常包括以下几个主要环节：首先是原材料的选择和准备。
这一环节至关重要，因为原材料的质量直接影响到最终产品的质量。
常见的原材料包括细胞株、微生物、基因工程载体等。
对于细胞株的选择，需要考虑其稳定性、生长特性和表达产物的质量等因素。
微生物则需要经过严格的筛选和鉴定，以确保其纯度和活性。
基因工程载体的构建也需要精心设计，以保证目的基因的正确插入和表达。
接下来是发酵或细胞培养过程。
在这一阶段，为细胞或微生物提供适宜的生长环境至关重要。
包括控制温度、pH 值、溶氧、营养物质供应等条件。
通过优化这些参数，可以提高细胞的生长速度和产物的表达量。
同时，还需要密切监测细胞的生长状态，及时调整培养条件，防止污染和变异的发生。
然后是分离和纯化步骤。
这是将目标产物从复杂的混合物中分离出来，并去除杂质的过程。
常用的分离纯化技术包括离心、过滤、层析、电泳等。
这些技术的选择和组合取决于目标产物的性质和杂质的特点。
在分离纯化过程中，要严格控制操作条件，避免目标产物的损失和变性。
再之后是制剂和包装环节。
将纯化后的药物制成适合临床使用的剂型，如注射剂、口服剂、栓剂等。
同时，要选择合适的包装材料，保证药物在储存和运输过程中的稳定性和安全性。
在生物制药的生产过程中，质量控制贯穿始终。
质量控制的目的是确保每一批产品都符合预定的质量标准。
在原材料的质量控制方面，需要对细胞株、微生物、基因工程载体等进行严格的检测和鉴定。
检测内容包括纯度、活性、遗传稳定性等。
对于化学试剂和培养基等辅助材料，也要检测其质量和纯度，确保符合生产要求。
在生产过程中的质量控制，需要实时监测关键参数，如温度、pH 值、溶氧等。
生物制药：基因工程制药3
名称
重组链激酶 (SK )* 重组葡激酶 (SAK )* 碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)*
人bFGF 牛bFGF融合蛋白 表皮生长因子(EGF)* EGF 衍生物* 生长激素(GH) 人胰岛素 白介素11 (IL-11) 抗IL-8 鼠源单抗乳膏剂* Anti-CD3 鼠源单抗 [131I]肿瘤细胞嵌合抗体注射液* 乙肝疫苗 痢疾疫苗* 霍乱疫苗* p53重组腺病毒注射液*
固体蛋白质比液体稳定，在室温或冰箱中保存比较稳定，长 期保存最好制成干粉或结晶
(十) 基因工程药物制造实例
我国已批准生产的生物技术药物和疫苗
名称
干扰素 IFN-α1b * IFN-α1b (滴眼液) IFN-α2a IFN-α2a (栓剂) IFN-α2b IFN-α2b (凝胶剂) IFN-γ
注射用水需高压灭菌，柱层析配制溶液用水一律使用超纯 化水。所配制溶液经高压灭菌后需4℃保存，有效期7d
细胞破碎前，大肠杆菌应进行革氏染色，镜检是否均一、 有无污染。细胞需在倒置显微镜下观察，是否形态饱满， 是否有其它污染物污染
纯化工艺过程的质量控制要保证能尽量除去污染病毒、核 酸、残余宿主菌蛋白、热原质和培养基残余细胞内蛋白及 其它杂质以及纯化过程带入的有害物质
福林－酚法和紫外光谱法等 相对分子质量测定
凝胶过滤法:测定完整的蛋白质相对分子质量 SDS－PAGE法:测定蛋白质亚基的相对分子质量
(5)蛋白质二硫键分析 维持蛋白质一级结构的重要共价键
方法有对氯汞苯甲酸法 （p-chloromercuribenzoate, PCMB）和5,5’-二硫双基-2-
检测方法
产品是否含内毒素
家兔热原法
蛋白质是否变异
肽谱、HPLC、等电聚焦、毛细管电泳
生物药物的生物制造和质量控制
生物药物的生物制造和质量控制生物药物是指利用生物体内的生理活性物质制造的药品，其生产过程中需要使用复杂的生物技术来合成和纯化。
生物药物的生物制造和质量控制是一项非常重要的生产流程，关系到药品的质量和安全性。
下面将详细介绍生物药物的生物制造和质量控制的过程。
一、生物药物的生物制造1、蛋白表达生物药物的生物制造首先需要确保蛋白表达的高效性，因为蛋白表达是整个生产过程中的核心环节。
蛋白表达技术主要包括基因克隆、转染和筛选等环节。
在基因克隆环节，需要将目标DNA 插入表达载体中，再转入宿主细胞中，使其表达。
如果表达效率较低，则需要针对宿主细胞进行基因改造，来增强表达能力。
2、发酵和培养在蛋白表达环节完成后，接下来就是进行发酵和培养。
这个过程需要涉及到细胞培养的条件设计、发酵酶的添加、以及溶液配制等环节。
通常来说，发酵的环境需要制定“最佳生长条件”，包括温度、pH、氧气含量等因素。
另外，发酵过程中还需要加入必要的营养物质和酵母菌，以及控制生长条件，确保生产出高质量的生物药物。
3、纯化和制剂经过发酵和培养过程后，需要对发酵液进行纯化，以便得到纯度较高的蛋白质。
纯化的过程通常是通过分离、过滤、分子筛分离、离子交换等技术来进行，以便高效地获得所需的蛋白质。
同时，还需要对蛋白质进行制剂加工，以便让药物更便于治疗或用于临床试验中。
二、生物药物的质量控制1、化学性质检测生物药物的质量控制需要涵盖多个方面，包括药品的化学性质、生物学活性、以及药物毒性等。
其中，化学性质检测主要针对药物的物理性质、化学稳定性、化学纯度等指标进行检测。
常用的检测方法包括荧光法、紫外光谱法、拉曼光谱法等。
2、生物学活性检测除了化学性质检测外，生物药物的质量控制还要涉及到药物的生物学活性检测。
这方面的指标包括生物活性、质量特异性、抗原性等。
同时，还需要针对生物药物的液态性质、表面特性、形态结构等方面进行检测，以确保药物的质量和稳定性。
3、毒性检测最后，生物药物的质量控制还要进行毒性检测。
生物药物的制备和质量控制
生物药物的制备和质量控制随着现代医学的发展，生物药物的制备和质量控制成为制药行业的重要领域。
生物药物是通过基因工程技术生产的，具有高度的特异性和生物活性。
与传统药物相比，生物药物更加安全有效，能够治疗许多难治性疾病。
一、生物药物的制备生物药物的制备包括基因克隆、重组蛋白表达、纯化和后续处理等环节。
以重组人胰岛素为例，它的基因序列被插入到细菌的质粒中，经过复制扩增，表达了胰岛素的前体蛋白。
在胰岛素前体蛋白中，存在一个肽链需要切除才能得到成熟的胰岛素分子。
重组胰岛素在表达后，需要通过纯化过程得到纯品。
纯化的过程中，采用了多次离子交换、凝胶过滤和亲和层析等技术，将重组胰岛素从细胞破碎物中提取并纯化。
最后，经过乙酸钠等化学处理，得到成熟的胰岛素。
生物药物的制备需要考虑许多问题。
如何最大限度地利用表达体系的产能？如何保持生物药物的稳定性和活性？如何选择合适的纯化方法，最大限度地去除杂质？这些问题需要制药厂商进行综合考虑和分析，确保生产出高质量的生物药物。
二、生物药物的质量控制药物的质量控制是制药过程中的重要环节。
传统药物的质量控制主要关注活性成分的纯度、含量和稳定性等指标。
而生物药物的质量控制涉及到更多的方面，比如结构特征、生物活性、溶解性、聚集性等因素。
以下为几个生物药物的质量控制指标。
1.脱氧核糖核酸(DNA)含量DNA是生物药物制备过程中常见的杂质。
在制备过程中，DNA可能来源于感染的细胞、原料、细菌等。
高含量的DNA会影响生物药物的质量和安全性。
因此，对于一些基因工程制备的生物药物，制药商需要关注和控制DNA的含量。
2.内毒素(endotoxin)含量内毒素是细菌细胞壁中的一种成分，对人体有强烈的毒性。
在生物药物纯化过程中，细菌残留物可能导致内毒素污染。
内毒素的含量应该低于一定限度，严格控制内毒素的含量是保证生物药物质量和安全性的重要手段。
3.生物活性生物活性是生物药物的生物学特性之一，也是药物的关键质量指标。
生物制药工艺学题库答案
第一章生物药物概述1、生物药物(biopharmaceuticals)指运用生物学、医学、生物化学等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、体液或其代谢产物，综合利用化学、生物技术、分离纯化工程和药学等学科的原理和方法加工、制成的一类用于预防、治疗和诊断疾病的物质。
2、抗生素（antibiotics）：抗生素是生物，包括微生物，植物和动物在内，在其生命活动过程中所产生的(或由其它方法获得的)，能在低微浓度下有选择地抑制或影响它种生物机能的化学物质”。
3、生化药品从生物体分离纯化得到的一类结构上十分接近人体内的正常生理活性物质，具有调节人体生理功能，达到预防和治疗疾病的物质4、生物制品（biological products）是指用微生物（包括细菌、噬菌体、立克次体、病毒等）、微生物代谢产物、动物毒素、人或动物的血液或组织等直接加工制成，或用现代生物技术方法制成，作为预防、治疗、诊断特定传染病或其他有关疾病的免疫制剂。
5、基因工程药物采用新的生物技术方法，利用细菌、酵母或哺乳动物细胞作为活性宿主，进行生产的作为治疗、诊断等用途的多肽和蛋白质类药物6、生物药物分类按生理功能和用途分类（1）治疗药物：对疑难杂症如肿瘤、爱滋病、免疫性疾病、内分泌障碍等具有特殊的作用；（2）预防药物：对传染病的预防；（3）诊断药物：免疫诊断试剂、单克隆抗体诊断试剂、酶诊断试剂、放射性诊断药物和基因诊断药物等；某些生物活性物质亦是检测疾病的指标，如谷草转氨酶等；（4）其它生物医药用品：生物药物在其他方面应用也很广泛：如生化试剂、保健品、化妆品、食品、医用材料等。
按原料的来源分类（1）人体组织来源的生物药物：主要有人血液制品类、人胎盘制品类、人尿制品类；（2）动物组织来源的生物药物：动物的脏器、其他小动物制得的药物如蛇毒、蜂毒等。
（3）植物组织来源的生物药物：中草药、有效成分；（4）微生物来源的药物：抗生素、酶、氨基酸、维生素等；（5）海洋生物来源的药物；7、生物药物的特性（1）药理学特性（2）在生产、制备中的特殊性（3）检验上的特殊性（4）剂型要求的特殊性（5）保藏及运输的特殊性第二章生物药物的质量管理与控制1、生物药物质量检验的程序与方法基本程序：取样、鉴别、检查、含量测定、写出检验报告2、药物的ADMEA: absorption，药物在生物体内的吸收；D: distribution, 药物在生物体内的分布；M: metabolism，药物在体内的代谢转化；E: excretion，药物及其代谢产物自体内的排除。
生物制药的生产工艺和质量控制
生物制药的生产工艺和质量控制生物制药是指通过生物技术手段，利用生物生产系统如细胞、细菌、真菌、动物等生产出的药品，它解决了很多传统药物无法解决或难以解决的问题。
严格的生产工艺和质量控制是生物制药能够得到广泛应用的重要因素之一。
一、生物制药的生产工艺及发展历程过去，许多药品是由动物或植物提取或纯化得到，这种方法不仅工艺复杂，而且难以控制药物的质量。
生物技术的发展，提供了一条全新的药物研发和生产道路。
生物制药的生产以细胞培养技术为核心，包括无菌/灭菌技术、发酵技术、细胞培养技术、蛋白质纯化技术、药物制剂技术等多个环节。
其中，细胞培养技术是生物制药生产的核心技术之一，实现了用细胞系统制备大量高质量的生物制品，包括基因工程产品和传统制剂。
随着技术的不断提升，《药典》、法规、管理体系将不断完善，从而更好地保证生物制药的制造质量和生物安全。
二、质量控制在生物制药生产中的重要性。
生物制药的生产与传统制药相比，研发周期长，且研发成本较高；同时，生物制药是大分子药物，分子结构复杂，入体后的代谢环节也较复杂。
因此，生物制药的质量控制尤为重要。
在生产过程中，不仅要保证生产环境的无菌，细胞培养过程中，也要控制平衡和纯化各个环节。
在生产过程中，要对药品的组分、纯度、稳定性、活性、含量等指标进行全面监控，以保证产品的一致性和稳定性。
同时，还要进行药剂制剂研究，确定最佳的药物制剂，保证药物在各种温度、湿度等环境条件下的稳定性和储存期限。
三、生物制药生产工艺中的关键问题。
1.细胞培养工艺中的高密度培养。
高密度细胞培养是生产生物制品的关键，它可以提高产率，降低生产成本。
高密度细胞培养过程中可能出现的问题包括：培养过程中细胞大小不同、代谢产物积累、pH和O2不平衡等。
因此，在高密度细胞培养中应该加强系统监控，调整培养条件，保证细胞的健康状况。
2.药物的纯度药物纯度是影响药物质量、安全与功效的关键因素。
需要采用适合的分离与纯化技术，如离子交换层析、凝胶过滤、亲和层析、逆向高效液相层析（RP-HPLC）等，以达到高度的纯度。
生物制药生产过程控制与质量管理
生物制药生产过程控制与质量管理生物制药是一种通过利用生物体（如细菌、真菌、植物和动物细胞等）以及生物技术手段来生产药物的方式。
与传统药物制造相比，生物制药具有许多优势，如高效性、高选择性和低副作用等。
然而，由于生物制药涉及许多复杂的生物过程和技术，生产过程控制与质量管理变得尤为重要。
一、生物制药生产过程控制1. 基因工程和细胞培养生物制药的第一步通常是通过基因工程技术将目标基因导入到宿主细胞中，以生产所需的蛋白质。
细胞培养是一种关键的技术，需要控制培养环境的因素，如温度、氧气和营养物质等，以促进细胞的生长和蛋白质的合成。
2. 发酵过程控制发酵过程是生物制药中最常用的生产方法之一。
通过控制发酵条件（如温度、pH值和氧气供应等），可以调节细胞代谢和产物合成的速率。
而产物的合成和积累是与发酵过程的控制紧密相关的。
因此，发酵过程控制的目标是实现高产量和高质量的药物生产。
3. 提取和纯化在获得目标产物后，需要将其从培养物中提取出来，并经过一系列的物理和化学处理步骤来纯化。
在这个过程中，需要采取适当的方法来控制产物的损失和污染，以确保高纯度和高活性的药物制备。
二、生物制药质量管理1. 质量控制生物制药质量控制是确保药物符合规定标准和质量要求的重要环节。
这包括原材料的检测和选择、工艺参数的监控、产物的分析和评价等。
通过建立适当的质量控制系统，可以确保生产过程的可控性，并最终得到高质量的药物产品。
2. 质量保证生物制药质量保证是一种以系统化方法来确保质量的过程。
它涉及到生产过程中各个环节的控制和验证，包括设备和仪器的校验、操作流程的标准化、记录和文件的管理、人员培训和质量审计等。
通过质量保证体系的建立，可以提高生产过程的稳定性和可靠性，从而保证产品质量的一致性和稳定性。
3. 合规性管理生物制药生产过程必须符合法规和法律的要求，以确保产品的安全性和有效性。
合规性管理包括遵守GMP（Good Manufacturing Practice）标准、制定和执行质量政策和程序、进行合规性培训和内部审计等。
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，
生物工程制药之质量与控制.ppt
（2）有限代次生产 （3）连续培养过程
测定被表达基因的完整性、长期培养后宿主细胞的完 整性；确定最高细胞倍增或传代代次。
生物药物质量管理与控制
2.3纯化工艺过程的质量控制 质量控制要求：去除微量DNA核酸、糖类、残 余宿主蛋白、纯化过程可能带入的有害化学物质 （如色谱填料是否符合ISO 9001）、热原等。 2.4终产品的质量控制 （1）生物学效价测定 通过细胞培养等体外效价误差大，必须有对照品。 （2）蛋白质纯度检查 HPLC和非还原SDS-PAGE两种方法测定，至少达 到95%
生物药物质量管理与控制
附录：制剂通则、一般杂质检查方法、一般鉴别试 验、物理常数测定、试剂配制法、分光光度法、 化学分析法、色谱方法、氧瓶燃烧法、乙醇测定 法、电位滴定法、氮测定法、放射性药品检定法、 试剂、指示剂、缓冲液和滴定液等配制法、生物 测定法和生物测定统计法等。 1.2部颁药品标准 收载中国药典未收入，但常用的药品和制剂。 新批准的药物符合其标准并经过2年试行期后，方 可转为部颁标准。 美英则是编副药典，来补充国家药典的不足。
三、生物药物的管理 1969年WHO推行《药品生产质量管理规范》 GMP，将其作为药品和生物制品进行国际贸易的 必备条件。 1982年由中国医药工业公司起草我国的GMP； 1985年作为行业GMP标准颁布； 1985年7月1日，我国颁布药品管理法，规定自1988 年开始实施《药品生产质量管理规范》GMP制度； 1998年，我国未取得GMP认证企业，不予受理生产 新药申请，不批准药品的仿制、新药技术的转让 和进口药物的分装，对未取得GMP认证的新企业 不发给药品生产企业许可证。
生物制药技术中的质量控制与质量保证方法
生物制药技术中的质量控制与质量保证方法生物制药技术是指利用生物学方法和生物制造技术来生产药物，其中包括生物工程、基因工程和细胞培养等技术。
由于生物制药产品的特殊性质和生物制造过程的复杂性，对质量控制和质量保证的要求非常高。
本文将探讨生物制药技术中常用的质量控制和质量保证方法。
首先，质量控制是生物制药过程中至关重要的一环。
质量控制包括对原材料、生产过程和最终产品的监控和检测，以确保产品的质量符合规定的标准。
一种常见的质量控制方法是使用各种分析仪器和技术对原材料和生产过程中的样品进行分析。
这些分析方法可以检测到微量的杂质和变异，并确保产品的纯度和一致性。
例如，高效液相色谱（HPLC）和气相色谱（GC）是常用的药物分析方法，可以用于分析药物的含量、纯度和杂质。
其次，面向生物制药技术的质量保证方法包括实施质量管理体系、合理设立质量标准、建立可靠的检测方法和进行有效的质量风险评估。
质量管理体系是一个组织的由管理者制定和实施的一系列措施，以确保组织活动达到预定质量目标的体系。
生物制药企业通常在生产过程中实施质量管理体系，如质量管理规范（GMP）和ISO 9001质量管理体系。
这些体系规定了符合质量标准和生产规程的要求并建立了相应的质量管理体系。
合理设立质量标准是质量保证的关键。
质量标准是指对产品质量特性的定量或定性的描述，包括物理性质、化学性质、生物学活性等。
在生物制药技术中，质量标准通常以生物制药产品的规范和质量参数来描述。
为了确保产品的一致性和质量稳定性，合理设立质量标准对于生物制药技术非常重要。
建立可靠的检测方法是质量保证的重要环节。
生物制药技术中常用的检测方法包括生物活性测定、蛋白质析出、免疫沉淀和聚合酶链反应等。
这些方法通常基于生物分子的特异性与其他分子进行相互作用，并通过检测生物分子的变化来评估产品的质量。
例如，生物活性测定可以评估药物的活性水平，蛋白质析出可以检测药物的纯度和杂质。
质量风险评估是生物制药技术中的一项关键活动。
《生物技术制药》理论课教案
《生物技术制药》理论课教案第一章：生物技术制药简介1.1 生物技术制药的定义与发展历程1.2 生物技术制药的分类及特点1.3 生物技术制药的重要性及发展趋势1.4 案例分析：我国生物技术制药的现状与展望第二章：基因工程制药技术2.1 基因工程的基本原理2.2 基因克隆与表达2.3 重组蛋白药物的制备与纯化2.4 基因工程在制药领域的应用实例第三章：细胞工程制药技术3.1 细胞工程的基本原理3.2 细胞培养技术3.3 细胞融合与杂交瘤技术3.4 细胞工程在制药领域的应用实例第四章：蛋白质工程制药技术4.1 蛋白质工程的基本原理4.2 蛋白质结构与功能的关系4.3 蛋白质工程在药物设计中的应用4.4 蛋白质工程制药技术的应用实例第五章：抗体工程制药技术5.1 抗体概述5.2 抗体的结构与分类5.3 抗体工程的基本原理5.4 抗体工程制药技术的应用实例第六章：发酵工程制药技术6.1 发酵工程的基本原理6.2 微生物培养与发酵过程优化6.3 发酵工程在制药中的应用实例6.4 现代发酵工程技术的发展趋势第七章：酶工程制药技术7.1 酶工程的基本原理7.2 酶的分离、纯化与改性7.3 酶工程在制药中的应用实例7.4 酶工程制药技术的发展趋势第八章：生物信息学在制药中的应用8.1 生物信息学的基本概念8.2 生物信息学在药物发现与设计中的应用8.3 生物信息学技术的最新进展及未来发展方向8.4 案例分析：生物信息学在生物技术制药中的应用实例第九章：生物技术制药的质量控制与安全性评价9.1 生物技术制药的质量控制要点9.2 生物制品的安全性评价9.3 生物技术制药的监管政策与法规9.4 案例分析：生物技术制药质量控制与安全性评价的实际操作第十章：生物技术制药产业现状与发展前景10.1 生物技术制药产业的现状10.2 生物技术制药产业链的发展10.3 我国生物技术制药产业的挑战与机遇10.4 未来生物技术制药的发展趋势与展望第十一章：生物药物的临床应用与治疗策略11.1 生物药物的分类及临床应用领域11.2 生物药物的治疗策略与给药方式11.3 生物药物的临床疗效评估与监测11.4 案例分析：生物药物在特定疾病治疗中的应用第十二章：生物技术制药的知识产权与商业化12.1 生物技术制药的知识产权保护12.2 生物技术制药的商业化过程12.3 生物技术制药企业的商业模式与战略12.4 案例分析：生物技术制药知识产权与商业化的成功案例第十三章：生物药物的研发与注册13.1 生物药物研发的流程与关键环节13.2 生物药物的临床试验设计与实施13.3 生物药物注册审批的过程与要求13.4 案例分析：生物药物研发与注册的实际操作第十四章：生物药物的储存与运输14.1 生物药物的稳定性要求14.2 生物药物的储存条件与技术14.3 生物药物的运输管理与风险控制14.4 案例分析：生物药物储存与运输的最佳实践第十五章：未来生物技术制药的挑战与机遇15.1 生物技术制药的技术挑战与创新方向15.2 生物技术制药的伦理、法律与社会问题15.3 生物技术制药在全球竞争中的地位与作用15.4 案例分析：未来生物技术制药的发展趋势与展望重点和难点解析本文档为《生物技术制药》理论课的教案，共包含十五个章节，涵盖了生物技术制药的概述、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、抗体工程、发酵工程、酶工程、生物信息学、质量控制、安全性评价、产业现状和发展前景等方面的内容。
生物制药中的基因工程技术应用案例分析
生物制药中的基因工程技术应用案例分析引言：基因工程技术是当今生物制药领域中的重要工具，它利用生物体内的基因信息进行创新和改进，为生物制药领域带来了许多突破性的进展。
本文将分析几个基因工程技术在生物制药中的应用案例，以展示其在疾病治疗和药物生产方面的重要性和优势。
1. 基因工程技术在生物药物生产中的应用生物药物是由活体细胞制造的药物，包括蛋白质、多肽和抗体等。
基因工程技术通过改变细胞的基因信息来增强细胞产生特定的蛋白质或抗体。
举例来说，基因工程技术可以通过将人源基因导入大肠杆菌，使其产生人类胰岛素。
由于大肠杆菌是一种易于培养和高效产生蛋白质的细胞，这种方法在胰岛素的大规模生产中被广泛应用。
此外，基因工程技术还可以通过改变微生物、动物或植物的基因来生产其他重要的生物药物，如抗癌药物、免疫调节剂等。
2. 基因工程技术在基因治疗中的应用基因治疗是利用基因工程技术修复或替换人体患有遗传性疾病或基因突变导致的异常基因。
例如，囊性纤维化是一种常见的遗传性疾病，它由CFTR基因的突变导致。
基因工程技术可以通过导入正常的CFTR基因来修复患者细胞中的异常基因，从而治疗囊性纤维化。
这种疗法被广泛认为是一种有望治愈遗传性疾病的方法，并已在一些临床试验中取得了突破性的成果。
3. 基因工程技术在疫苗开发中的应用基因工程技术在疫苗开发中起到了重要的作用。
传统疫苗的制备过程需要大量的病毒培养和准备，而基因工程技术可以通过将病毒的抗原基因导入细胞中来生产疫苗。
这种方法不仅可以大大提高疫苗的生产效率，还可以避免使用活病毒，减少了疫苗的安全风险。
举例来说，目前新冠疫苗的生产就采用了基因工程技术，通过将新冠病毒的蛋白基因导入细胞中来生产疫苗，大大加快了疫苗的研发和生产进程。
4. 基因工程技术在药物研发中的应用基因工程技术在药物研发中可用于生产重要蛋白的表达和纯化。
通过将这些蛋白的基因导入高效表达系统中，可以大大提高药物的生产量和质量。
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
基因工程药物的质量控制ppt课件
⑵ 氨基酸成分分析 50个氨基酸较理想
⑶ 部分氨基酸序列分析 N端15个氨基酸可作为重 组蛋白质和多肽的重要鉴 定指标。
精品课件
⑷ 重组蛋白质浓度测定和相对 分子量的测定 蛋白质浓度测定方法有:福林-酚 法、双缩脲法
蛋白相对分子量的测定:凝胶 过滤法、SD-SPAGE法
精品课件
⑸ 蛋白质二硫键分析 测定方法有: 对氯汞苯甲酸法等 5，5’-二硫基双-2-硝基苯甲酸法
⒌产品一致性的保证
精品课件
五、产品的保存 ⒈液态保存 ⑴低温保存 ⑵在稳定的下保存 ⑶高浓度保存 ⑷加保护剂保存 ⒉固态保存
精品课件
第十节 基因工程药物制造实例
干扰素（interferon，IFN）是人体细胞分泌的一种 活性蛋白质，具有广泛的抗病毒抗肿瘤和免疫调节活性， 是人体防御系统的重要组成部分。根据分子结构和抗原性 的差异分为α、β、γ、ω等4个类型。α型干扰素在分 为α1b α2a α2b等亚型。
基因工程药物的质量控制 主要包括以下几项要求:产品的鉴别、 纯度、活性、安全性、稳定性和一 致性。它需要利用生物化学、免疫 学、微生物学、细胞生物学和分子 生物学等多学科的理论与技术所建 立的鉴定方法。
精品课件
⒈产品的鉴别
常用的鉴定方法: 电泳方法: SDS-PAGE、等电聚焦、 免疫电泳 免疫学方法: 放射免疫(RIA)、酶 联免疫(ELISA)
内毒素 宿主细胞蛋白 其它蛋白杂质 残余DNA 蛋白变异 甲酰蛋氨酸 蛋氨酸氧化 产物变性或聚和脱氨基
检测方法
鲎试剂、家兔热原法 免疫分析、SDS-PAGE、CE 免疫分析、SDS-PAGE、 HPLC、CE DNA杂交、紫外光谱、蛋白结合 肽谱、HPLC、 IEF、 CE 肽谱、HPLC、 IEF、 CE 肽谱、HPLC、 质谱、氨基酸分析 SDS-PAGE、IEF、HPLC、 CE、质谱、 凝胶过滤
生物制药技术的工作流程详解
生物制药技术的工作流程详解生物制药技术是指利用生物体或生物细胞作为制药工艺的主要参与者，通过基因工程、发酵、分离纯化、药品制剂等工艺过程，生产出用于医疗或预防疾病的药物。
它已经成为现代医药领域的重要支柱，广泛应用于治疗癌症、糖尿病、心脑血管疾病等多种疾病的药物研发和生产。
下面将详细介绍生物制药技术的工作流程。
1. 基因工程技术：基因工程技术是生物制药的基石，它通过改变生物体的遗传信息，实现对药物基因的改造和优化。
该过程通常包括基因克隆、蛋白表达和遗传处理等步骤。
首先，研究人员通过PCR反应从相关生物体中扩增目标基因，然后将基因导入宿主细胞中，利用细胞的代谢功能表达特定的蛋白质，并利用基因检测技术对其进行分析和鉴定。
2. 发酵过程：发酵是生物制药过程中的核心步骤之一，通过将基因工程改造后的细胞大规模培养，生产出目标药物的生物材料。
在发酵过程中，合适的培养基、温度、pH值、氧气供应和搅拌等条件被控制在合适范围内，以确保细胞正常生长和药物产量的最大化。
此外，为了防止细胞污染，应采取严格的无菌措施和灭菌手段。
3. 分离纯化：发酵过程中生产的混合物常常包含大量的非目标物质，需要通过分离和纯化过程将目标药物提纯出来。
通常采用超滤、离心、柱层析等技术，将混合物中的固体颗粒、杂质、溶剂等去除，得到纯度较高的目标物质。
其中，离心技术可以根据细胞的大小和密度来进行选择性分离，而柱层析则可以根据目标物质的特性选择适合的固相材料进行分离。
4. 药品制剂：药品制剂是将已经分离纯化的目标药物转化为满足临床使用要求的制剂形式。
制剂的选择通常根据药物的理化性质、给药途径和药效等因素来确定，常见的制剂形式包括片剂、胶囊、注射液、膏剂等。
在制剂过程中，需要考虑多种因素，如药物的稳定性、可溶性、生物利用度和药效等，以确保制剂的安全性和疗效。
5. 质量控制：生物制药的质量控制是确保产品质量和安全性的关键环节。
该过程通常包括药物的理化性质、化学和生物活性、微生物检测等多个方面的测试和分析。
- 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)。
• 基因工程药物需要在宿主细胞中表达的 外源基因，在转录或翻译、精制、工艺 放大过程中，都有可能发生变化，所以 从原料—制备过程—产品的每一步都必 须严格控制条件和鉴定质量，确保产品 符合质量标准、安全有效。
一、原材料的质量控制
1. hIFN-ɑ2b基因的获得 • 用于克隆的人ɑ2b干扰素基因是应用PCR方法
从带有人ɑ2b干扰素基因的染色体片段获得的： 模板DNA 4ng，引物为50pmol/L，各25µL 4×dNTP 4µL，TaqDNA聚合酶2.5µL， 10×PCR反应缓冲液10µL，补水使总反应体积 为100µL。反应条件：变性温度为94 ℃，退火温 度为50℃，链延伸温度为72 ℃ 。共30个循环。
第八节 基因工程药物制造实例
一、干扰素 二、人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子 三、人白细胞介素-2 四、美洲商陆抗病毒蛋白
干扰素（interferon，IFN）是人体细胞 分泌的一种活性蛋白质，具有广泛的抗病毒、 抗肿瘤和免疫调节活性，是人体防御系统的重 要组成部分。根据分子结构和抗原性的差异分 为α、β、γ、ω等4个类型。α型干扰素在 分为ɑ1b，ɑ2a ，ɑ2b等亚型，其区别表现在个 别氨基酸的差异上。
⑻残余抗生素活性测定 ⑼紫外光谱扫描 ⑽肽图测定 ⑾等电点测定 ⑿除菌半成品应做干扰素效价测定、无
菌试验、热原质试验。
⒉ 成品检定
⑴物理性状 ⑵鉴别试验 ⑶水分测定 ⑷无菌试验 ⑸热原试验 ⑹干扰素效价测定 ⑺安全试验 美洲商陆
第九节 基因工程药物的质量控制
• 基因工程药物与传统意义上的一般药品的生产不同， 首先它是利用活的细胞作为表达系统，所获蛋白质产 品往往相对分子质量较大，并具有复杂的结构；许多 基因工程药物还是参与人体一些生理功能精密调节所 必需的蛋白质，极微量就可产生显著效应(每剂量的用 量：白介素-12仅0.1 µg， ɑ干扰素也只有10~30
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
用杂交翻译法挑选
含干扰素cDNA克隆
将干扰素cDNA克隆入表达载体 在大肠杆菌中进行高效表达
二、基因工程干扰素的制备
启开种子
制备种子液
发酵培养
粗提
精提
半成品制备
半成品检定
分装
冻干
成品检定
成品包装
制备基因工程干扰素ɑ的工艺流程图
三、人ɑ2b型干扰素(hIFN—ɑ2b)工
• (2)杂质 基因工程产物的杂质包括蛋白 质和非蛋白质两类。
• 通常需要检测的杂质及其检测方法见下 表。
基因工程产物中常见杂质和污染物及其检测方法
3．生物活性测定 • 生物活性测定是保证基因工程药物产品
有效性的重要手段，往往需要进行动物体 内试验和通过细胞培养进行体外效价测定。
4．稳定性检验 • 药品的稳定性是评价药品有效性和安全
程菌株的组建过程
• 应用PCR的方法，从人的染色体片段制备人 ɑ2b干扰素的cDNA，将其克隆到pRC23表达 载体上，构建成重组表达质粒pMZI2B，并转 化大肠杆菌DH5a，组建成工程菌株。由于 pMZI2B的ɑ2b基因5’端起始密码ATG上游编 制了一段SD顺序，与PL启动子上连接的SD顺 序组成双SD顺序，所以克隆基因的表达水平 有明显的提高。
二、培养过程的质量控制 • 在工程菌菌种贮存中，要求种子克隆
纯而稳定；在培养过程中，要求工程菌 所含的质粒稳定，始终无突变；在重复 生产发酵中，工程菌表达稳定；始终能 排除外源微生物污染。
三、纯化工艺过程的质量控制
• 产品要有足够的生理和生物学试验数据，确
证提纯物分子批间保持一致性；外源蛋白质、 DNA与热原质都控制在规定限度以下。 • 在精制过程中避免宿主细胞蛋白质、核酸、糖 类、病毒、培养基成分等的污染，并用相应的 方法进行检测。
③应提供宿主细胞的名称、来源、传代历史、检 定结果及其生物学特性等；
④需阐明载体引人宿主细胞的方法及载体在宿主 细胞内的状态，如是否整合到染色体内及在其 中的拷贝数、宿主细胞与载体结合后的遗传稳 定性；
⑤提供插入基因与表达载体两侧端控制区内的核 苷酸序列，在生产过程中，启动与控制克隆基 因在宿主细胞中表达的方法及水平等。
• 原材料的质量控制是要确保编码药品 的DNA序列的正确性，重组微生物来自 单一克隆，所用质粒纯而稳定，以保证 产品质量的安全性和一致性。
• 应该了解：
①需要明确目的基因的来源、克隆经过、限制性 内切酶酶切图谱、核苷酸序列；
②应提供表达载体的名称、结构、遗传特性及其 各组成部分(如复制子、启动子)的来源与功能， 构建中所用位点的酶切图谱，抗生素抗性标志 物；
五、产品的保存
1、液态保存 （1）、低温保存 （2）、稳定pH条件下保存 （3）、高浓度保存 （4）、加保护剂保存
• 蛋白质的稳定剂有糖类、脂肪类、蛋白质类、 多元醇、有机溶剂等；有些蛋白质在高离子强 度的极性环境下才能保持其活性，加入中性盐 可稳定这些蛋白质；某些蛋白质表面或内部含 有半胱氨酸巯基，容易被空气中的氧缓慢氧化 为次磺酸或二硫化物，使蛋白质的电荷或构象 发生改变而失活，可加入β-巯基乙醇、二硫 苏糖醇等，在真空或惰性气体中密闭保存。
2．纯度分析 纯度分析是基因工程药物质量控制的关键项目，
它包括目的蛋白质含量测定和杂质限量分析两 个方面的内容。
(1)目的蛋白质含量测定 测定蛋白质含量的方法 可根据目的蛋白质的理化性质和生物学特性来 设计。通常采用的方法有还原性及非还原性 SDS-PAGE、等电点聚焦、各种HPLC、毛细 管电泳(CE)等。
2、固态保存 • 固态蛋白质比液态稳定，一般蛋白质含水量
降到5％时，在室温或冰箱中保存均比较稳定， 但在37℃保存时活性则明显下降。
• 长期保存蛋白质的最好方法是把它们制成干粉 或结晶。冻干粉或结晶都具有强抗热性和稳定 性，在干燥器中，4℃以下可保存相当长的时 间。
第三章 基因工程制药思考题（4）
2．重组表达质粒pMZI2B的构建 • pGEM-3／ɑ2bB质粒经EcoR I和
BamH I双酶解，切下ɑ2b-B片段，纯化 后克隆到质粒pRC23的EcoR I和BamH I 位点上，构建成重组表达质粒 pMZI2B(见图)。
3．人ɑ2b型干扰素工程菌株的形成与基 因的表达
• 将重组表达质粒pMZI2B转化大肠杆 菌DH5a形成工程菌。经37 ℃摇床培养 后进行抗病毒活性检测。
• 采用PCR技术扩增的人ɑ2b干扰素基因 片段，经1%琼脂糖凝胶电泳分离，其片 段大小约相当于0.55kb。将该片段插入 质粒pGEM-3的EcoR I和BamH I的位点 上，转化大肠杆菌DH5a，培养后提取质 粒DNA，用引物SP6和T7从两端测定 DNA顺序。结果证明其顺序与文献报道 的基因顺序是一致的。
1、设计一个实验方案用基因工程的方法 生产人干扰素α2b。
2、常用的基因工程药品的保存方法有哪 些？
Have a rest !
性的重要指标之一，也是确定药品贮藏 条件和使用期限的主要依据。
• 采用恰当的物理化学、生物化学和免疫 化学技术对其活性成分的性质进行全面 鉴定，要准确检测在贮藏过程中由于脱 氨、氧化、磺酰化、聚合或降解等造成 的分子变化。
5．产品一致性的保证 • 以重组DNA技术为主的生物制药是一
个十分复杂的过程，生产周期可达一个 月甚至更长，影响因素较多。需要对原 料—生产—产品的每一环节都进行严格 的控制和质量检定，才能确保各批最终 产品都是安全有效、含量和杂质限度一 致并符合标准。
• 结果表明，具有双SD序列的pMZI2B的 抗病毒活性(1.69x104IU／mL)，与仅具 有单SD序列的pMZI2A(其组建过程同上) 的抗病毒活性(3.46xl03IU／mL)相比， 有显著的提高。这是因为基因的表达水
平与转录和翻译两个主要环节密切相关，
而SD序列在蛋白质翻译中是核糖体的识 别和结合部位，因此，增加SD序列，即 增加了蛋白质翻译时核糖体的识别和结
一、基因工程菌的组建
构建干扰素工程菌流程图
一、干扰素基因工程菌的组建流程
诱生的白细胞
提取全RNA
通过寡dT-纤维素柱 获得寡A的mRNA
逆转录成cDNA
双链cDNA接上dT或dG尾
pBR322质粒
pBR322质粒加上dA或dC
蔗糖密度梯度 离心提取12s 的 产品的质量控制
• 需要综合利用生物化学、免疫学、微 生物学、细胞生物学和分子生物学等 多门学科的理论与技术所建立起来的 鉴定方法，以保证基因工程药品安全 有效。
1、产品的鉴定 ①肽图分析 ②氨基酸成分分析 ③部分氨基酸序列分析 ④重组蛋白质的浓度和相对分子质量测定 ⑤蛋白质二硫键分析
重组蛋白质药物产品常用的鉴定方法
4.产品的提取与纯化
4,000r/min离心30分钟，去上清，得湿菌泥。
湿菌超声破碎，离心，取沉淀部分，溶液处理， 离心取上清液，上清超滤浓缩， Sephadex G50 分离。 经SDS-PAGE检查。 再经DE-52柱纯化人干扰素ɑ2b。
质量控制标准和要求
⒈ 半成品检定 ⑴干扰素效价测定 ⑵蛋白质含量测定 ⑶比活性 ⑷纯度测定 ⑸相对分子量测定 ⑹残余外源性DNA含量测定 ⑺残余血清IgG含量测定
合机率。
α2b干扰素的生产
4.发酵
工程菌：SW-IFNα-2b/E.coli DH5α，质粒用 PL启动子，含氨苄青霉素抗性基因。培养基含1% 蛋白胨、0.5%酵母提取物、0.5%NaCl。摇床培 养30℃，10h，培养发酵罐种子。15L发酵罐培养， 30℃ ，8h。然后42℃ ，2-3h即可完成发酵。每 隔2h取样测OD或离心去上清称量菌体湿重。