基因工程药物-PPT课件.ppt

1、基因工程药物基因工程药物21简介简介2研究现状与发展前景研究现状与发展前景引起的伦理学问题引起的伦理学问题实例实例34基因工程药物Free template from 3-1 -1 简简 介介定义定义： 用现代基因重组高科技对基因进行克隆，用现代基因重组高科技对基因进行克隆，通过重组通过重组DNA导入大肠杆菌、酵母或动物细导入大肠杆菌、酵母或动物细胞成功构建工程菌株或细胞株，在工程菌株、胞成功构建工程菌株或细胞株，在工程菌株、细胞中所表达生产的新型药物包括细胞因子、细胞中所表达生产的新型药物包括细胞因子、多肽类激素、溶血栓药物、疫苗、抗体、反多肽类激素、溶血栓药物、疫苗、抗体、反RNA及基因治

2、疗药物等等多种难治疾病的基及基因治疗药物等等多种难治疾病的基因工程药物因工程药物.Free template from 4种类种类：激素类及神经递质类药物激素类及神经递质类药物细胞因子类药物细胞因子类药物酶类药物与凝血因子酶类药物与凝血因子基因工程活疫苗基因工程活疫苗Free template from 5激素类及神激素类及神经递质类药物经递质类药物人生长激素人生长激素释放抑制因子释放抑制因子人胰岛素人胰岛素人生长激素人生长激素Free template from 6人生长激素释放抑制因子人生长激素释放抑制因子由个氨基酸残基组成的多肤由个氨基酸残基组成的多肤, , 在与之间有一个二在与之间有一

3、个二硫键。重组的基因是化学合成的硫键。重组的基因是化学合成的, , 两条链各为个两条链各为个核昔酸核昔酸, , 在载体卜接在乳糖操纵子基因的后面在载体卜接在乳糖操纵子基因的后面, , 结构基因前面的密码被译成甲硫氨酸结构基因前面的密码被译成甲硫氨酸, , 表达产生表达产生的融合蛋白经嗅化氰处理后在此处被切断的融合蛋白经嗅化氰处理后在此处被切断, , 可释可释放出生长激素释放抑制因子又称放出生长激素释放抑制因子又称生长抑素生长抑素。Free template from 7人胰岛素人胰岛素 重组人胰岛素是第一个经批准而用于重组人胰岛素是第一个经批准而用于人体的采用基因工程技术生产的药物。人体的采用

4、基因工程技术生产的药物。以往治疗糖尿病都用猪或牛胰岛素，用以往治疗糖尿病都用猪或牛胰岛素，用后有的病人会产生抗体后有的病人会产生抗体, 影响继续用药影响继续用药的效果的效果, 偶然还会出现严重的免疫反应。偶然还会出现严重的免疫反应。而重组人胰岛素不存在免疫源性问题。而重组人胰岛素不存在免疫源性问题。Free template from 8促红细促红细胞生成素胞生成素集落刺集落刺激因子激因子人白细人白细胞介素胞介素人干扰素人干扰素细胞因细胞因子类药物子类药物Free template from 9酶类药物与凝血因子酶类药物与凝血因子 酶类药物酶类药物 有些酶类对人体疾病有特异性治疗有些酶类对人体

5、疾病有特异性治疗价值价值, , 其中最被重视的是能预防和治疗其中最被重视的是能预防和治疗急性心肌梗死等血栓性疾病的链激急性心肌梗死等血栓性疾病的链激（SKSK）, , 尿激酶尿激酶(UK),(UK),及组织纤溶酶原及组织纤溶酶原激活剂激活剂(t-PA)(t-PA)。Free template from 10凝血因子凝血因子 甲型血友病是缺乏甲型血友病是缺乏因子所致因子所致, , 乙型乙型血友病血友病是缺乏因子所致是缺乏因子所致, , 在血友病发病在血友病发病率中甲型占率中甲型占80%80%。以往治疗血友病用凝血。以往治疗血友病用凝血因子是从血液中提取的因子是从血液中提取的, , 血友病人有遭受

6、血友病人有遭受病毒等病毒感染的危险、用重组技术来生病毒等病毒感染的危险、用重组技术来生产凝血因子将克服血源性产品的缺点。产凝血因子将克服血源性产品的缺点。Free template from 11基因工程活载体疫苗基因工程活载体疫苗基因缺失活疫（减法疫苗基因缺失活疫（减法疫苗） 目前这类疫苗中研究最多的是病毒疫苗，目前这类疫苗中研究最多的是病毒疫苗，如流感病毒。伪狂犬病毒、单纯孢疹病毒如流感病毒。伪狂犬病毒、单纯孢疹病毒（HSV）等。）等。基因工程或载体疫苗（加法疫苗）基因工程或载体疫苗（加法疫苗）Free template from 12基因药物制作基本过程基因药物制作基本过程： 上游构建（

7、基因工程）上游构建（基因工程）- -发酵生产（发酵工发酵生产（发酵工程）程）- -纯化制备纯化制备 具体如下具体如下： 目的基因表达的克隆；构建目的基因表达的克隆；构建DNADNA重组体；构重组体；构建工程菌（或细胞）；目的基因表达；外源建工程菌（或细胞）；目的基因表达；外源基因表达产物的分离分析；除菌、过滤；半基因表达产物的分离分析；除菌、过滤；半成品检定；成品检定；包装。成品检定；成品检定；包装。 Free template from 13Free template from 14特点特点：1）分子结构复杂分子结构复杂 2）具有种属特异性）具有种属特异性 3）治疗针对性强、疗效高）治疗针对

8、性强、疗效高 4）稳定性差）稳定性差 5）基因稳定性非常重要）基因稳定性非常重要 6）免疫原性）免疫原性 7）体内半衰期短）体内半衰期短 8）多效性和网络性效应）多效性和网络性效应 9）检验的特殊性）检验的特殊性 Free template from 15-2 研究现状与发展前景1.基因工程药物发展历程基因工程药物发展历程lDNA重组技术诞生重组技术诞生1972l世界第一个基因工程药物的诞生：美国世界第一个基因工程药物的诞生：美国Lilly公司的重组胰岛素投放市场公司的重组胰岛素投放市场1982l1996年美国已拥有年美国已拥有1300多家专门从事生物多家专门从事生物技术产品研究开发和生产的公

9、司，技术产品研究开发和生产的公司，70%从事从事生物医药开发；生物医药开发；Free template from 16l1998年美国药学会统计，美国年美国药学会统计，美国FDA已已批准批准56种生物技术医药产品上市，其种生物技术医药产品上市，其中绝大多数为基因工程药物中绝大多数为基因工程药物。l欧洲，英、法、德、俄等国在开发研制欧洲，英、法、德、俄等国在开发研制和生产基因工程药物方面成绩斐然，甚和生产基因工程药物方面成绩斐然，甚至赶超美国。至赶超美国。Free template from 172.我国基因工程药物的发展历程我国基因工程药物的发展历程 2020世纪世纪7070年代初年代初开始将

10、开始将DNADNA重组技术应重组技术应用到用到医学医学上。上。 第一个第一个批准的我国生产的基因工程药批准的我国生产的基因工程药物物重组人干扰素重组人干扰素1b(1b(RhuRhu IFN IFN 1b1b),1989),1989年开始申报，年开始申报，19931993年批准试年批准试生产，也是唯一的独创的一类新药。生产，也是唯一的独创的一类新药。Free template from 18 “七五七五”末期到末期到“八五八五”中期，以仿中期，以仿制为主；制为主；9090年代以来是我国生物技术年代以来是我国生物技术产业蓬勃发展的时期。产业蓬勃发展的时期。 至至20002000年年，我国已有，我国

11、已有200200多家生物技术多家生物技术公司，公司，其中有其中有2020多家生产销售多家生产销售1212种基种基因工程药物因工程药物。Free template from 193.3.国内外研究现状国内外研究现状 国外现状国外现状上市药类种类多，幅面广上市药类种类多，幅面广研发机制成熟研发机制成熟投资规模大，抗风险能力强投资规模大，抗风险能力强利润大，投资回报率高利润大，投资回报率高Free template from 20 国内现状国内现状药品生产多以仿制为主药品生产多以仿制为主 , , 自主开发产品少自主开发产品少 1989 1989 年年 , ,我国科学家成功研制出具有我国我国科学家成功

12、研制出具有我国自主知识产权的基因工程一类新药自主知识产权的基因工程一类新药 1b 1b 干扰干扰素素 , ,成为我国批准生产的第一个基因工程药物成为我国批准生产的第一个基因工程药物 , ,也是到目前为止惟一一个由我国自主研制成功也是到目前为止惟一一个由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。的拥有自主知识产权的基因工程一类新药。Free template from 21同种产品生产厂家过多同种产品生产厂家过多 新药研发创新的体制尚未形成新药研发创新的体制尚未形成医药市场混乱医药市场混乱 Free template from 224.4.发展趋势发展趋势开发开发针对神经系统、肿瘤、

13、心血管系针对神经系统、肿瘤、心血管系统、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病统、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的的多肽、蛋白质和核酸等新生物技术产多肽、蛋白质和核酸等新生物技术产品。此方面开发重点将主要是品。此方面开发重点将主要是干扰素、干扰素、生长激素与生长激素与 TPATPA（组织型纤溶酶原激（组织型纤溶酶原激活剂）活剂） 等。等。Free template from 23选择一批市场前景好的生物技术产品选择一批市场前景好的生物技术产品及疫苗、诊断用单克隆抗体进行开发及疫苗、诊断用单克隆抗体进行开发,我我国在这方面已有一定基础国在这方面已有一定基础,开发重点是开发重点是乙乙肝基因疫苗与单克隆抗体诊断试剂

14、。肝基因疫苗与单克隆抗体诊断试剂。Free template from 24开发靶向药物开发靶向药物开发抗肿瘤药物开发抗肿瘤药物 目前治疗肿瘤药物存在一个目前治疗肿瘤药物存在一个“敌我不分敌我不分”的的问题问题, ,在杀死癌细胞的同时在杀死癌细胞的同时, ,也杀死正常细胞。导也杀死正常细胞。导向治疗就是针对这个问题提出来的向治疗就是针对这个问题提出来的99。所谓导。所谓导向治疗就是利用抗体寻找靶标向治疗就是利用抗体寻找靶标, ,如同导弹的导航如同导弹的导航器器, ,把药物准确引入病灶把药物准确引入病灶, ,而不伤及其他组织和细而不伤及其他组织和细胞。胞。Free template from 2

15、5研究开发人源化的单克隆抗体研究开发人源化的单克隆抗体 抗体可以对抗各种病原体抗体可以对抗各种病原体,亦可作为导亦可作为导向器向器,但目前的单克隆抗体多为鼠源抗体但目前的单克隆抗体多为鼠源抗体,注入人体后会产生抗体注入人体后会产生抗体(抗抗体抗抗体)或激发或激发免疫反应。目前国外已研究噬菌体抗体免疫反应。目前国外已研究噬菌体抗体技术、嵌合抗体技术、基因工程抗体技技术、嵌合抗体技术、基因工程抗体技术以解决人源化抗体问题。术以解决人源化抗体问题。Free template from 26研究与开发研究与开发血液替代品血液替代品 血液制品是采用大批混合的人体血浆制成血液制品是采用大批混合的人体血浆制

16、成的的, , 由于人血难免被各种病原体所污染由于人血难免被各种病原体所污染 , ,如如艾滋病病毒及乙肝病毒等艾滋病病毒及乙肝病毒等 , ,通过输血而使患通过输血而使患者感染艾滋病或乙型肝炎的案例时有发生者感染艾滋病或乙型肝炎的案例时有发生, ,因因此利用基因工程开发血液替代品引人注目此利用基因工程开发血液替代品引人注目Free template from 27-4 -4 基因药物引起的伦理学问题基因药物引起的伦理学问题安全性问题安全性问题社会伦理问题社会伦理问题Free template from 28安全性问题安全性问题重组重组DNADNA试验过程中的隐患试验过程中的隐患病原体特别是重组病原

17、体对操作者所病原体特别是重组病原体对操作者所造成的污染造成的污染 病原体或带有重组病原体或带有重组 DNA 的载体及受的载体及受体逃逸出实验室，对自然与社会环境体逃逸出实验室，对自然与社会环境造成污染。造成污染。Free template from 29基因工程药物产业化的潜在危险基因工程药物产业化的潜在危险病原体及其代谢产物通过接触可能使人病原体及其代谢产物通过接触可能使人或其它生物被感染或其它生物被感染产品对人或其它生物的致毒性、致敏性产品对人或其它生物的致毒性、致敏性或其它尚不预知的生物学反应或其它尚不预知的生物学反应Free template from 30小规模试验的情况下原本是安全

18、的供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。及其生存环境的危害。Free template from 31在短期研究和开发利用期间内是安全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。生无法预料的危害。 后两种情况一旦后两种情况一旦发生，将会是不可逆的。发生，将会是不可逆的。Free template from 32基因治疗的安全性问题基因治疗的安全性问题逆转录病毒载体转入宿主

19、后可能产生逆转录病毒载体转入宿主后可能产生插入突变，从而使细胞生长调控异常或插入突变，从而使细胞生长调控异常或发生癌变发生癌变导入的目的基因一般不具有表达调控导入的目的基因一般不具有表达调控系统，故导入基因的表达水平高低可能系统，故导入基因的表达水平高低可能会影响机体的一些生理活动会影响机体的一些生理活动Free template from 33经逆转录病毒一包装细胞系产生的带经逆转录病毒一包装细胞系产生的带有目的基因的假病毒颗粒导入受体细胞有目的基因的假病毒颗粒导入受体细胞的同时，也有将其污染的潜在危险。的同时，也有将其污染的潜在危险。Free template from 34社会伦理问题社

20、会伦理问题资金、资源和人力的巨大消耗甚至浪费资金、资源和人力的巨大消耗甚至浪费。目前，全球生物技术制药业已表现出过热趋目前，全球生物技术制药业已表现出过热趋势。有研究表明，人们对基因工程药物的需势。有研究表明，人们对基因工程药物的需求虽然迫切但用量却极少。为此，社会伦理求虽然迫切但用量却极少。为此，社会伦理学家认为，如此巨大的投资如用学家认为，如此巨大的投资如用 于疾于疾 病的常病的常规防治上，其社会效益会更大规防治上，其社会效益会更大Free template from 35基因工程药物的价格虽已大幅度下降，但基因工程药物的价格虽已大幅度下降，但仍非一般公众所能长期承受，这种医疗资源仍非一般

21、公众所能长期承受，这种医疗资源和资金不公平的分配，将加重社会的不平等和资金不公平的分配，将加重社会的不平等现象并增加其不稳定因素现象并增加其不稳定因素Free template from 36一般公众对基因工程药物知之甚少，一般公众对基因工程药物知之甚少，在使用时基本上处于被动，这明显违在使用时基本上处于被动，这明显违背了医学伦理学上的背了医学伦理学上的“知情同意知情同意”原则原则；Free template from 37接受基因工程药物者首先要将自己的接受基因工程药物者首先要将自己的“遗遗传隐私传隐私”公布于医生，人们担心由此而导致公布于医生，人们担心由此而导致的个人信息公开化将会对自己在

22、求职、婚姻、的个人信息公开化将会对自己在求职、婚姻、 保险甚至人际交往方面产生不利的影响。保险甚至人际交往方面产生不利的影响。Free template from 38-4 -4 实实 例例 糖尿病是个历史悠久的慢性代谢性疾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。的进展还不到一百年。Free template from 39胰岛素与糖尿病胰岛素与糖尿病： 胰岛素的发现对改变糖尿病患者的命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

23、因素运及揭示糖尿病的病因及相关影响因素意义重大。意义重大。Free template from 40胰岛素的结构胰岛素的结构P P H H E EV V A A L LA A S S N NG G L L N NH H I I S SL L E E U UC C Y Y S SG G L L Y YS S E E R RH H I I S SL L E E U UV V A A L LG G L L U UA A L L A AL L E E U UT T Y Y R RL L E E U UV V A A L LC C Y Y S SG G L L Y YG G L L U UA A R R

24、 G GG G L L Y YP P H H E EP P H H E ET T Y Y R RT T H H R RP P R R O OL L Y Y S ST T H H R RG G L L Y YI I L L E EV V A A L LG G L L U UG G L L N NC C Y Y S SC C Y Y S ST T H H R RS S E E R RI I L L E EC C Y Y S SS S E E R RL L E E U UT T Y Y R RG G L L N NL L E E U UG G L L U UA A S S N NT T Y Y R

25、RC C Y Y S SA A S S N NS SS SS SS SS SS SA 链B 链Free template from 41人胰岛素的一级结构人胰岛素的一级结构 胰岛素的两个肽链分别为胰岛素的两个肽链分别为21个氨基酸组个氨基酸组成的成的A链和链和30个氨基酸组成的个氨基酸组成的B链，氨基酸排链，氨基酸排列有种属差异列有种属差异。Free template from 42胰岛素种类胰岛素种类按来源分为按来源分为：动物胰岛素；半合成人胰岛素；：动物胰岛素；半合成人胰岛素；生物合成人胰岛素生物合成人胰岛素按药效长短分为按药效长短分为：超短效；短效（速效）；中：超短效；短效（速效）；中效

26、；长效；预混效；长效；预混按纯度分为按纯度分为：结晶胰岛素；单峰胰岛：结晶胰岛素；单峰胰岛素；单组分胰岛素素；单组分胰岛素Free template from 43胰岛素的合成方法胰岛素的合成方法方法一：分别合成方法一：分别合成A A链和链和B B链法链法 1 9 7 8 年，美国国立医学中心的有年，美国国立医学中心的有关专家用基因重组法进行人胰岛素的合关专家用基因重组法进行人胰岛素的合成，即成，即让大肠杆菌分别产生胰岛素的让大肠杆菌分别产生胰岛素的A链链和和B链，再用化学方法将两者连结起来链，再用化学方法将两者连结起来。Free template from 44分别分别合成合成人胰岛素人胰岛

27、素A链、链、B链的人工基因链的人工基因，（把甲硫甲硫氨基酸基因氨基酸基因引入引入其中，以色氨酸合成酶基因作为启色氨酸合成酶基因作为启动子动子）制备制备A链和链和B链的质粒链的质粒。游离的游离的A链、链、B链进行初步纯化链进行初步纯化将两者混合混合，在二硫代苏糖醇二硫代苏糖醇存在下形成二硫形成二硫链链，合成了 “ ”分别引入大肠杆菌K12，并使其增殖Free template from 45方法二：方法二：通过合成人胰岛素原的方法通过合成人胰岛素原的方法 即先合成人胰岛素即先合成人胰岛素的前体，即胰岛素的前体，即胰岛素原，再用酶切除原，再用酶切除C肽肽而制备人胰岛素。而制备人胰岛素。A链C肽 B

28、链Free template from 46合成人胰岛素原的合成人胰岛素原的DNA引入大肠杆菌引入大肠杆菌K-1 2 株株，生成与色氨酸合成生成与色氨酸合成酶相连的人酶相连的人胰岛素原胰岛素原以溴化氰切断、溴化氰切断、 纯化纯化在-巯基乙醇存在下使胰岛素原分子折叠巯基乙醇存在下使胰岛素原分子折叠，在正确的位置 形成二硫键形成二硫键精制用胰蛋白酶切断用胰蛋白酶切断C 肽、用羧肽酶肽、用羧肽酶B除去除去B链链C端残留的精氨酸端残留的精氨酸，即生成胰岛素生成胰岛素Free template from 47方法比较方法二优点：方法二优点：工序缩短；纯度提高；生物学工序缩短；纯度提高；生物学半衰期约为胰岛素的半衰期约为胰岛素的5倍；对肝脏释出葡萄糖倍；对肝脏释出葡萄糖的抑制作用较强。的抑制作用较强。方法二缺点方法二缺点：人胰岛素原降血糖的能力：人胰岛素原降血糖的能力虽虽仅仅为人胰岛素的为人胰岛素的 l 7；使用人胰岛素原的患使用人胰岛素原的患者心肌梗塞发病例数较多者心肌梗塞发病例数较多，因此使用胰岛素，因此使用胰岛素原本身治疗糖尿病的计划即告中止原本身治疗糖尿病的计划即告中止 。Free template from 48以以为宿主细胞进行合成人胰岛素。为宿主细胞进行合成人胰岛素。Free template from 49