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第十三章 生化药物制造工艺 核酸类药物

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生化药物制造工艺

生化药物制造工艺

修饰粒细胞集落刺激因子（rhG-CSF） 修饰人肿瘤坏死因子 修饰白介素I受体拮抗剂（rhIL-1Ra） 修饰牛胰核糖核酸酶（RNase） 延长半衰期 消除副作用 延长半衰期 提高抗肿瘤活性
修饰超氧化物歧化酶（SOD）
修饰天冬酰氨酶（Aspartase） 修饰人干扰素（IFN） 修饰血红蛋白（Hb） 修饰胰岛素
（二）生物技术药物（新生物制品） 1.DNA重组药物（DNA recombinant medicine）——基因工程与蛋白质工程药物 2. 基因药物
（三）合成或半合成生物药物
3
蛋白质药物在使用中出现的问题
C
理想浓度 实际浓度
1.迅速被体内酶降解
2.肾小球过滤清除 3.抗原－抗体反应
4.溶解度差导致沉淀
微生物
海洋生物
18
微生物 利用微生物作为工具
1
2
微生物的代谢物
3
微生物菌体
19
生物药物的资源
植 物 动 物
动物脏器血液、分泌物及其它代谢物
微生物
海洋生物
20
海洋生物
海藻类：已知的海藻有1万多种 海洋动物类：腔肠动物类、节肢 动物类、软体动物类、鱼类、爬 行动 物类、海洋哺乳动物类 海洋微生物：
8
分 类
氨基酸类药物 多肽类药物 蛋白质类药物 酶类药物 辅酶类药物 核苷酸与核酸类药物 多糖类药物 脂类药物 维生素类药物
9
生化药物的特性 1．药理学特性：
1
药理活性高，针对性强
2
毒副作用少，营养价值高
3
生理副作用常有发生
免疫原反应，过敏反应
10
生化药物的特性
2．理化特性：
1
有效物质含量低，杂质多，工艺 复杂，收率低，技术要求高
生化药品生产技术

生化药品生产技术

Ø对易受重金属影响的，可添加EDTA等螯合剂。
（3）抑制水解酶的作用：抑制剂、热等。 （4）其它保护措施：冷、热、酸、碱
（三）影响提取的因素
１、温度
提取温度 ↑溶解度 ↑ 。
温度↑ 物料的粘度↓，有利于分
子扩散和机械搅拌。 对不耐热的生物活性物质的提取，
一般在0~10℃进行提取。
２、酸碱度
多数生化物质在中性条件下较稳定，pH 值一般应控制在4～9范围内， 避免目的物 的等电点 。
（一）生物药物原料的选择、预处理、 与保存方法
（二）生物药物的提取 （三）生物药物的分离纯化方法
天然生物材料制备生化药物的过程
基本原则 v有效成分含量高的新鲜材料 v来源丰富易得 v制造工艺简单易行 v成本低 v经济效果好
v机械法 v物理法 v生化和化学法
v酸、碱、盐水溶液提取法 v表面活性剂与反胶束提取法 v有机溶剂提取法 v双水相萃取法超临界萃取技术 v分子蒸馏法
石油醚
脱脂（脂类、色素、萜类等）
苯、乙醚、氯仿、 甾类、萜和挥发油、生物碱、
乙酸乙酯
各种苷元
正丁醇
苷
乙醇、甲醇
蛋白、多糖以外的各类成分
水
苷、生物碱盐、鞣质、氨基
酸、蛋白、糖
2、溶剂选择的原则
①目标成分易溶，杂质成分难溶； ②惰性，不与目标成分反应，即使发生反应也应该属于可逆性的； ③经济、安全、后续操作容易进行。
人工制备的生物原料：工程 菌、工程细胞及转基因 动植物等。
动物脏器： 胰脏、脑、 胃粘膜、肝脏、脾 脏、小肠、脑垂体、 心脏等。
人体组织：人血、尿 液、胆汁
天然生物材料来源
海洋生物：海藻、腔肠动 物；节肢动物、软体 动 物、棘皮动物、鱼 类、爬行动物、哺乳 动物。
核酸类药物生产工艺

核酸类药物生产工艺

核酸类药物生产工艺
接下来是核酸的纯化。

纯化步骤通常包括离心、柱层析和溶液浓缩等
过程。

离心能够分离出核酸与其他细胞组分。

柱层析则利用离子交换、凝
胶过滤或亲和层析等方法，从样品中分离出纯净的核酸。

最后，溶液浓缩
可以将核酸在适当的缓冲液中浓缩，以便进行下一步的处理。

第三个步骤是核酸的合成。

核酸合成可以采用化学合成或重组DNA技术。

化学合成是指通过有机合成方法合成核酸。

这要求高纯度和高效的合
成试剂，以确保合成的核酸具有良好的纯度和活性。

重组DNA技术则是通
过克隆技术，将目标基因插入表达载体中，并经过细胞培养和表达，生产
目标核酸。

接下来是核酸的包装。

核酸类药物通常通过载体或纳米粒子进行包装，以保护核酸并提高其递送效率。

载体可以是合成的脂质体、聚合物或病毒
颗粒。

这些载体通常具有良好的稳定性和低毒性，并能够在体内稳定地释
放核酸。

最后一个步骤是质控。

质控是核酸类药物生产过程中至关重要的一步，它确保了生产的药物符合安全和有效的要求。

质控包括对原材料、生产过
程和最终产品的检验和测试。

常见的质控检测方法包括高效液相色谱法、
质谱法、凝胶电泳以及分子生物学技术。

总之，核酸类药物的生产工艺涉及核酸提取、纯化、合成、包装和质
控等多个步骤。

每个步骤都非常关键，需要严格的控制和检测，以确保生
产的核酸类药物具有良好的质量和效果。

这些步骤的不断改进和优化将有
助于提高核酸类药物的生产效率和质量，进一步推动其在临床上的应用。

第二版生物制药技术习题答案完整版

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第二版生物制药技术习题答案HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】第一章绪论1、生化药物：从生物体分离纯化所得的一类结构上十分接近人体内正常生理活性物质的，能调节人体生理功能以达到预防和治疗疾病目的的物质。

P12、按照药物的化学本质，把生物药物分为氨基酸类、蛋白质类、酶类、核酸类、多糖类、脂类、维生素及辅酶类。

P3-53、生物药物的原料来源分为动物、植物、微生物、海洋生物、人体五大类。

P54、肝素的化学成分属于一种多糖，其最常见的用途是抗血凝。

P45、SOD的中文全称是超氧化物歧化酶，能专一性清除氧自由基。

P46、辅酶在人体内的酶促反应中起重要的递H、递e等作用，有药用价值，人体生化反应中重要的辅酶：NAD、NADP、FMN和FAD 。

P47、前列腺素的成分是一大类含五元环的不饱和脂肪酸，重要的天然前列腺素有PGE1、PGE2、PGF2α等。

P58、请说明酶类药物主要有几类，并分别举例。

P4第二章生物药物的质量管理与控制1、中试：是把已取得的实验室研究成果进行放大的研究过程。

P282、热原：是指在药品中污染有能引起动物及人的体温升高的物质。

P423、生物检定法：利用药物对生物体的作用以测定其效价或生物活性的一种方法。

4、生物药物质量检验的程序包括取样、鉴别、检查、含量测定、写出检验报告。

5、药物的ADME表示药物在体内的整个过程，它们分别是吸收Absorption、分布Distribution、代谢Metabolism、排泄Excretion。

6、生物药物在表示含量的时候有百分含量和活性效价两种。

7、英美等国在药品的质量管理上采取典型的主副典机制，其中美国的药典和副药典分别简称为 USP 和 NF 。

8、在生物药物的质量管理规范中，GMP、GLP、GCP分别指良好药品生产规范、良好药品实验研究规范、良好药品临床试验规范。

9、为了对新兴的基因工程药物进行质量管理，中国在2000年编制并颁布了中国生物制品规程。

核酸类药物的生产

核酸类药物的生产

核酸类药物的生产
主要内容
1、 核酸药物的分类 2、核酸类药物的生产方法 3、核酸类药物的生产实例 4、核酸类药物的检测
5、核酸药物的应用
核酸药物的分类
具有天然结构的核酸类物质
天然碱基、核苷、核苷酸 的类似物或聚合物
如：DNA、RNA、肌苷、ATP、 辅酶A、脱氧核苷酸、肌苷酸等。 获得：微生物发酵或从生物资源 中提取生产。 药理功能：有助于改善机体的物 质代谢和能量代谢平衡，加速受 损组织的修复，促使机体恢复 正常生理功能。
核酸类药物的生产实例
核酸类药物的生产实例
RNA的生产
1、来源：微生物——酵母 2、RNA的提取——等电沉淀法 3、工艺过程
（1）预处理：压榨、除水 （2）提取：0.13%NaOH，使细胞壁变性，使核酸从细胞内释放 出来 （3）中和、除菌体 （4）分离：等电点法，调pH2.5，使RNA沉淀下来 洗涤、干燥
核酸类药物的生产实例
4.发酵法生产 高含量RNA酵 母及其RNA提 取工艺流程
核酸类药物的生产实例
ATP制备
基本工艺路线：
核酸类药物的生产实例
辅酶A的生产
核酸类药物的检测
1、DNA含量测定
DNA是磷酸和戊糖通过磷酸二酯键形成的长链，所以磷酸或戊糖 的量正比例于DNA的量，可通过测定磷酸或戊糖的量来测定DNA 的量，前者称为定磷法，后者称为定糖法。 （1）定磷法 磷酸与钼酸反应生成磷钼酸，再转变为钼蓝，吸收峰在660nm。 （2）定糖法——二苯胺法 670nm
核酸类药物的生产方法
核苷酸、核苷及碱基类似物的生产方法
1、酶解法
核酸类药物的生产方法
核苷酸、核苷及碱基类似物的生产方法
2、半合成法
微生物发酵与化学合成并用。 由于发酵法生产核苷的产率很高，因此可由发酵法生产 核苷后经提取，精制再经磷酸化制取核苷酸。 方法：将核苷悬浮于磷酸三甲酯或磷酸三乙酯中，在冷 却条件下加入氯化氧磷，进行磷酸化。从核苷生成5‘核苷酸收率可达90%。
核酸类药物的生产

核酸类药物的生产

核酸类药物的生产核酸类药物的合成通常使用化学合成和酶法合成两种方法。

化学合成主要是利用有机合成方法，通过逐个添加和连接核苷酸碱基来合成目标核酸链。

这种方法的优势是合成效率高，适用于大规模合成。

酶法合成则是利用聚合酶反应，在酶的催化下逐个连接核苷酸碱基。

这种方法的优势是合成速度快，适用于小规模合成。

在核酸类药物的合成过程中，需要控制合成反应的温度、时间、底物浓度等参数，以确保产物的纯度和收率。

合成反应通常在惰性气体氛围中进行，以避免氧化和水解反应的发生。

此外，还需要对底物和副产物进行有效的分离和纯化，一般采用柱层析、溶剂萃取、浓缩等方法。

纯化核酸类药物的目标是将产物从反应物、副产物和杂质中分离出来，以获得高纯度的药物。

纯化通常包括固相萃取、高效液相层析、凝胶电泳等步骤。

其中，固相萃取是一种常用的分离技术，通过将样品通过固相萃取柱，利用样品中化合物与固相间的相互作用力来实现分离。

高效液相层析则是将样品通过液相流动相与固定相之间的相互作用进行分离。

核酸类药物的生产还需要进行质量控制，以确保产品的质量和稳定性。

常用的质量控制方法包括核酸鉴定、含量测定、纯度测定、杂质分析等。

核酸鉴定通常使用核酸测序技术，通过测定核酸序列来确定产物的真实性。

含量测定则是测定药物中目标核酸的含量，一般使用紫外吸收光度法。

纯度测定通常使用聚丙烯酰胺凝胶电泳，通过比较产物与标准品的迁移速度来确定纯度。

杂质分析主要是确定药物中的副产物和杂质的种类和含量，一般使用质谱或核磁共振等技术。

总之，核酸类药物的生产是一个复杂的过程，需要严格的生产工艺和质量控制。

通过合理选择合成方法、优化合成条件，并配合适当的纯化和质量控制方法，可以获得高纯度和高质量的核酸类药物。

随着基因工程和合成生物学的发展，核酸类药物的生产将越来越重要，同时也面临更多的挑战和机遇。

核酸类药物及其生产工艺

核酸类药物及其生产工艺

2、提供亚适量A培养基通过补救途径合成微 生物生命活动所需要的DNA，不足以产生反 馈抑制的腺嘌呤衍生物；
3、培养基中加入特异抑制IMP脱氢酶的化学 物质（如8－氮杂鸟嘌呤）则IMP被切断， GMP不能生成，解除GMP的反馈抑制，使IMP 进一步被积累；
4、Mn 2+在限量的情况下培养后期产氨短杆 菌细胞膜容易透过细胞膜，并且嘌呤核苷 酸补救合成所需的酶和中间体核糖－5－磷 酸很容易透过，在细胞外重新合成大量的 肌苷酸；
叠 氮 胸 苷
A
Z
T 合 成 工 艺
2 、三氮唑核苷
（Vira301, RibacirinRTC)
商品名称病毒唑，主要应用于小儿呼 吸系统的疾病治疗。显著改善艾滋病 患者的症状，毒副作用小，价格便宜， 比AZT 相差50倍。
它对病毒 、氮唑核苷生产工艺
3、阿糖胞苷
抑制DNA聚合酶，干扰DNA病 毒繁殖和肿瘤细胞增殖，用于治 疗急性粒细胞白血病，口服无效， 只能注射。
阿糖胞苷生产工艺
一、核酸类药物的分离纯 化一般方法
核酸类药物生产方法主要有提取 法和发酵法。
提取法生产 DNA和RNA 的主要技 术是，先提取核酸和蛋白质复合 物，再解离核酸与蛋白质，然后 分离RNA 与DNA。
发酵法主要用于生产单核苷酸。
二、核酸类物质的分离
提取及其发酵生产
1、RNA 与DNA的提取与制备
2、核苷酸的制备
1、叠氮胸苷－
（Azidothymidine, AZT ）
是美国FAD批准的治疗艾滋病的新药；
68％的病人临床表现为减轻症状、延长寿命 的显著疗效；副作用为贫血、白细胞减少， 但有32％的患者服用后引起股骨头坏死、破 坏人的造血功能。
系核苷酸的类似物，取代正常腺嘧啶核苷酸 参与病毒的合成但不能继续复制，从而达到 阻止病毒增值的目的。
生化类药物概述

生化类药物概述

生化药物的概述一、生化药物的定义：生化药物一般是系指从动物、植物及微生物提取的，亦可用生物-化学半合成或用现代生物技术制得的生命基本物质，如氨基酸、多肽、蛋白质、酶、辅酶、多糖、核苷酸、脂和生物胺等，以及其衍生物、降解物及大分子的结构修饰物等。

二、生化药物的种类：1、氨基酸类药物（1）单氨基酸白氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、异白氨酸、丝氨酸、色氨酸、丙氨酸、赖氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸、门冬氨酸、精氨酸、苏氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、胱氨酸、酪氨酸、谷氨酸。

（2）氨基酸衍生物N-乙酰-L-半胱氨酸、L-半胱氨酸乙酯盐酸盐、S-氨基甲酰半胱氨酸、S-甲基半胱氨酸、谷胺酰胺、S-羟色氨酸、二羟基苯丙氨酸。

（3）复合氨基酸注射液有3S、6S、9S、11S、13S、14S、15S、17S、18S 复合氨基酸注射液。

S代表氨基酸的种类。

2、多肽类药物（1）垂体多肽促肾上腺皮质激素（39肽）、促胃液素（5肽）、加压素（9肽）、催产素（9肽）、α-促黑素（13肽）、-促黑素（18肽）、人-促黑素（22肽）。

（2）消化道多肽促胰液素（胰泌素，27肽）、胃泌素（14肽，17肽和34肽三种）、胆囊收缩素（33肽和39肽、另外还有4肽和8肽）、抑胃肽（43肽）、血管活性肠肽（28肽）、胰多肽（36肽）、神经降压肽（13肽）、蛙皮肽（10肽和14肽）。

（3）下丘脑多肽促甲状腺素释放激素（3肽）、促性腺激素释放激素（10肽）、生长激素抑制激素（14肽和28肽）、生长激素释放激素（10肽）、促黑细胞激素抑制激素（3肽和5肽）。

（4）脑多肽由人及动物脑和脑脊液中分离出来的多肽、蛋氨酸脑啡肽和亮氨酸脑啡肽（均为5肽），由猪或牛垂体、下丘脑、十二指肠得到系列与脑啡肽相关的多肽，有新啡肽（25肽），-内啡肽（31肽），脑活素（由二个肽以上组成的复合物）等。

（5）激肽类血管紧张肽I（10肽）II（8肽）、III（7肽）等活性肽。

（6）其它肽类谷脱甘肽（3肽）、降钙素（32肽）、睡眠肽（9肽）、松果肽（3肽）、素高捷疗（分子量为3000的肽为主成分，亦称血活素），胸腺素（肽）有：a1胸腺素（28肽）、胸腺生长肽2（49肽）、循环胸腺因子（9肽）、胸腺体液因子（31肽）。

核酸类药物生产工艺

核酸类药物生产工艺

核酸类药物生产工艺
一、抗核酸药物基本情况
抗核酸药物是一类离子通道调节剂，它的功能主要是阻断细胞膜上的核酸的开放。

抗核酸药物可以有效地对抗各种病毒，抗菌革兰氏阳性菌，阿米巴病毒，抗类风湿疾病，抗癌疾病，及其他病症有显著的治疗作用。

1、复配混合：筛选适宜的原料，加入配料缸中，开始进行细致的混合，在混合过程中，可以通过不同的搅拌模式，搅拌速度，搅拌方向等参数的调节来使混合更加均匀，由此可以确保每一份制剂可以保持良好的品质和一致性。

2、过滤：针对此类制剂，需要通过微粒滤液过滤，以确保抗核酸药物可以完好地进入它的结构和形式，避免抗核酸药物的分散性和形式的改变。

3、萃取：主要利用萃取剂以及其它添加剂进行活性成分的萃取，包括水溶物的萃取和油溶物的萃取，以保证活性成分的高效率萃取。

4、折射：主要用于分离萃取液中的抗核酸药物，常用的折射液包括乙醇，乙醚，甲醇，丙酮等，采用不同的折射液可以调节抗核酸药物的浓度，确保制剂的品质。

《生化药物制造工艺》课件

《生化药物制造工艺》课件


05
生化药物制造的未来 展望
新技术的研发与应用
01
02
03
基因工程技术
利用基因工程技术，研发 新型生化药物，提高药物 疗效和安全性。
细胞工程技术
通过细胞工程技术，实现 细胞培养和细胞分化，为 生化药物的生产提供新的 途径。
纳米技术
纳米技术在生化药物制造 中具有广泛应用前景，如 纳米药物载体、纳米药物 制剂等。
20世纪初，生化药物的研究和应用开始起步，主要集中在酶和多 糖类产品的开发。
发展阶段
20世纪中叶，随着生物技术的不断发展，生化药物的种类和应用 范围逐渐扩大。
成熟阶段
20世纪末至今，生化药物的研究和应用已经进入成熟阶段，成为 医疗保健领域的重要支柱之一。
02
生化药物制造工艺流 程
原料选择与处理
原料选择
VS
详细描述
基因工程技术通过克隆和表达目标基因， 实现对生化药物的合成和生产。该技术广 泛应用于蛋白质、酶、细胞因子等生化药 物的制备过程。基因工程技术能够提高目 标蛋白的表达量、纯度和稳定性，降低生 产成本，为生化药物的生产提供新的途径 。
细胞工程技术
总结词
细胞工程技术是利用细胞进行生化药物生产 和改造的技术，具有高活性、高表达、高产 量等优点。
资源循环利用
02
实现资源的循环利用，降低生产成本，减少对自然资源的依赖
。
社会责任
03
企业应承担社会责任，关注员工福利和社区发展，实现企业与
社会的和谐发展。
THANK YOU
根据生化药物的种类和生产需求 ，选择合适的原料，如天然动植 物、微生物等。
原料处理
对原料进行清洗、破碎、提取、 分离等预处理，以便后续的生化 反应和提取分离。
生化药物制造工艺氨基酸类药物

生化药物制造工艺氨基酸类药物

根据蛋白质氨基酸的化学结构又可分为脂肪族氨基 酸；芳香族氨基酸；杂环族氨基酸。
医学ppt
3
根据氨基酸分子中氨基和羧基的数目不同，可分为 酸性氨基酸；碱性氨基酸；中性氨基酸。
所谓酸性氨基酸、碱性氨基酸都是相对其分子中性 而言，由于羧基的游离度大于氨基，在pH7的纯水中， 多数略小于7而呈酸性。
2、非蛋白氨基酸
另外，有些氨基酸可以有机化合物和氨盐为前体， 在相应酶作用下而产生。
医学ppt
18
医学ppt
19
（2）发酵法的基本过程 发酵法生产氨基酸的基本过 程包括培养基配制与灭菌处理、菌种诱变与选育、菌 种培养、灭菌及接种发酵、产品提取及分离纯化等步 骤。
氨基酸发酵中，菌种主要为细菌，其次为酵母属，
现代生物工程采用细胞融合技术及基因重组技术改 造微生物细胞，已获得多种高产氨基酸杂种菌株及基 因工程菌。
2、酶转化法生产的氨基酸品种及工艺
目前医药工业中，用酶工程法生产的氨基酸已有十 多种。
医学ppt
25
酶转化法制备L－天冬氨酸和L－丙氨酸
1、L-天冬氨酸及L-丙氨酸的制备
（1）L-天冬氨酸及L-丙氨酸的结构与性质
①L－天冬氨酸（L-Aspartic acid，Asp）的结构与 性质 L-Asp存在于所有蛋白质分子中，含两个羧基和 一个氨基，为酸性氨基酸，分子式为C4H7NO4，分子 量为133.10，结构式为：
此法优点为反应条件温和，无需特殊设备，氨基 酸不破坏，无消旋作用。缺点是水解不彻底，产物中 除氨基酸外，尚含较多肽类。
工业上很少用该法生产氨基酸而主要用于生产水 解蛋白及蛋白胨。
（2）氨基酸分离 氨基酸分离方法较多，通常有溶解 度法、等电点沉淀法、特殊试剂沉淀法、吸附法及离 子交换法等。

第十三章生物制品PPT课件


O
CH2
HCOH
CH2
O CH2 O
OH
HO
OO
O
HO
O
OH
O
CH2
CH2
HCOH
O H2C OH
O
O HO OH
O H2C O
O H 2C
HO
O HO
O CH2
HCOH
CH2
O
HO
O
CH3 O
OH O
CH2 O OH
OH O
O CH2
HO
OO
CH2 OH
CH2
HCOH
HCOH
CH2
CH2
HO
O
O
OH
*
二、安全性检查
（一）无菌检查 （二）热原检查 家兔法检查热原 （三）细菌内毒素检查：家兔法、鲎试验 （四）异常毒性检查与特异性毒性检查：
观察一定剂量药物的急性毒性反应。 （五）过敏试验：检查异源蛋白 （六）致突变试验 （七）生殖毒性试验
人血白蛋白、乙型肝炎人免疫球蛋白
*
4、重组DNA制品（recombinant DNA products） 利用重组DNA技术，将遗传修饰的编码DNA通
过质粒或病毒载体导入受体细胞、微生物，DNA在 细胞中不断复制、表达，产生蛋白质(药物)。
*
重组DNA制品种类： 1、细胞因子：重组人干扰素、白介素 2、生长因子：重组人表皮生长因子 3、激素：重组人胰岛素 4、酶：重组链激酶 5、疫苗：重组乙型肝炎疫苗（酵母） 6、单克隆抗体：抗人T细胞CD3鼠单抗
*
生物芯片技术是一种将生命科学研究中的许 多分析检测步骤和装置通过并行化和微型化处理 后集成在一个只有几平方厘米大小的载体上的分 析检测系统。

核酸类药物

生物制药工艺学——核酸类药物
核酸类药物 基本概况 核苷酸生产工艺 三磷酸腺苷生产工艺
2013-9-22
1
生物制药工艺学——核酸类药物 概 述
核酸类药物分为两类：一类为具有天然结构的核酸类物质, 这类药 物已广泛用于放射病、血小板减少症、白细胞减少症、慢性肝炎、心 血管疾病等，属于这一类的核酸类药物有ATP、辅酶A、脱氧核苷酸 等。第二类为天然结构碱基、核苷、核苷酸结构类似物或聚合物，这 类药物是当今人类治疗病毒、肿瘤、艾滋病的重要手段，也是产生干 扰素、免疫抑制的临床药物，主要有三氟胸苷、叠氮胸苷、阿糖腺苷 等。 反义核酸技术及反义药物：反义技术是用人工合成的或生物中自然存 在的寡聚核苷酸片断（反义DNA和反义RNA），结合目标基因或mRNA 特定序列(靶核酸)，从而有效地抑制或封闭基因的转录与翻译。 反义药物能与特定基因杂交，在基因水平干扰致病蛋白的产生过程， 即干扰遗传信息从核酸向蛋白质的传递。
2013-9-22 5
生物制药工艺学——核酸类药物
三磷酸腺苷生产工艺
三磷酸腺苷是体内广泛存在的辅酶，是体内组织细胞所需
能量的主要来源，蛋白质、脂肪、糖和核苷酸的合成都需 ATP参与。ATP经腺苷酸环化酶催化形成环磷酸腺苷(cAMP) ，是细胞内的生物活性物质，对细胞许多代谢过程有重要的 调节作用。 ATP为蛋白质、糖原、卵磷脂、尿素等的合成提供能量， 促使肝细胞修复和再生，增强肝细胞代谢活性，对治疗肝病 有较大针对性。但外源性ATP不易进入细胞，且与体内需要
7.2。 ②发酵培养 培养温度30℃，36h，投入腺嘌呤，加尿素、氢氧化钠和氨， 控制pH。通风量1：0.5v／(v· min)。 ③提取、精制 发酵液加热使酶失活后，调节pH3—3.5，过滤，分离除去 菌体，上清液通过769活性炭柱吸附，用氨醇溶液洗脱，洗脱液再用CL型阴离子交换树脂吸附ATP，经氯化钠—盐酸液洗脱．洗脱液经核酸类药物

第十三章生化药物和基因工程药物分析概念


8.生化药物和基因工程药物生物活性质量控 制特点。
生化药物和甚因工程药物生物活性质量 控制对比
生物测定
理化测定
传统工艺生产
DNA重组技术生产
结构不明、组分变异、 产品不纯
生物测定法检测活性
结构明确、组分单一、 产品高纯
上市前的生物活性检测
常规质控 生物测定 常规质控 理化测定
第二节质量检验的基本程序与方法 一、鉴别试验 （一）理化鉴别法
生物检定法的应用范围如下：
1.药物的效价测定 2.大分子结构的测定 3.微量生理活性物质的测定
生化药物是从动物、植物及微生 物等生物体分离纯化制得的生化基本 物质，以及用化学合成、微生物合成 或现代生物技术制得的生命基本物质 及其衍生物、降解物以及大分子的结 构修饰物等，如氨基酸、多肤、蛋白 质、酶、多糖、脂质、核昔酸类等。
生物技术是利用生物体或其组 成部分发展产品的技术体系，用现 代生物技术研制的药物称为生物技 术药物（或生物工程药物）。
基因工程药物（Genetic engineering drugs）：系指先确定 对某种疾病具有预防和治疗作用的蛋 白质，然后将控制该蛋白合成过程的 基因分离、纯化或进行人工合成，利 用重组DNA技术加以改造，最后将该 基因放入可以大量生产的受体细胞中 不断繁殖，并能进行大规模生产具有 预防和治疗这种疾病的蛋白质，通过 这种方法生产的新型药物称为基因工 程药物。
(2)高效离子交换色谱法 （HPIEC )具有以下特点：
1)根据相应的离子化程度对蛋 白质、多肽进行分离
2)盐浓度梯度洗脱法 3)柱效中等并具有较高质量的 活性回收
பைடு நூலகம்
（3）高效凝胶过滤色谱法 （HPGFC）
HPGFC可用于多肽和蛋白质 等生物药物的分离及其分子量的 测定。

核酸类药物的生产


二、核酸类药物的生产方法
（三）核苷酸、核苷及碱基类似物的生产方法 酶解法、半合成法、发酵法 •1、酶解法 生产酵母，从酵母中提取RNA，RNA经青霉菌属 或链霉菌属等微生物产生的酶进行酶解，制成各种 核苷酸。 •2、半合成法 微生物发酵与化学合成并用。 •3、直接发酵法 采用营养缺陷型菌株或营养缺陷型兼结构类似 物抗性菌株来发酵大量生产目的核苷或核苷酸。
四、核酸类药物的检测
•2、RNA含量测定 （1）定磷法——660nm； （2）定糖法——地衣二酚（苔黑酚）法。 盐酸水解 RNA ，使核糖游离出来，并生成糠醛 ，与地衣二酚反应呈蓝绿色，在 670nm 处有最大吸 收峰。 •3、核苷酸、核苷含量的测定——紫外分光光度法
它们都有特殊的紫外吸收曲线，选取合适的波 长，可以根据其吸收值测定核苷、核苷酸的含量。
（二）DNA和RNA的生产方法 1、分离提取 核酸的生产一般采用提取法，即从粉碎、破裂的生物组 织细胞中通过一定的方法获取总DNA或总RNA。 如需进一步的纯化，常用纯化方法如柱层析、凝胶电泳 和密度梯度超离心。 ２、人工合成 获取大分子核酸的另一方法是人工合成，即利用化学的 方法按照设定的核苷酸顺序逐一加入形成核酸。现已有核酸 合成仪，但合成长度还有一定限制，并且该仪器价格昂贵。 因此这种方法一般用于研究，不适合生产。
（四）辅酶A的生产 • 3.生化功能 • 提供机体能量 辅酶A是体内70多种酶反应通路的辅助因子,包括糖类的分 解,脂肪酸的 氧化,氨基酸的分解,丙酮酸的降解,激发三羧酸循环,提供机体 生命所需90%的能量. • 提供活性物质 辅酶A参与机体大量必需物质的合成.在脑部合成神经肌肉 信使和神经递质乙酰胆碱以及促进睡眠的褪黑激素（melatonin）等.神经 肌肉信使可在神经和肌肉之间交换资讯,神经递质可在神经和大脑之间传 递情感、外界刺激、记忆、学习等方面的资讯. • 传递酰基作用 辅酶A是重要的乙酰基和酰基传递体. • 激活免疫作用 辅酶A支持机体免疫系统对有害物质的解毒、激活白细胞 、促进血红蛋白的合成、参与抗体的合成. • 促进结缔组织形成和修复 辅酶A能促进结缔组织成分硫酸软骨素和透明 质酸的合成,对软骨的形成、保护和修复起重要作用. • 其他作用 辅酶A促进辅酶Q10和辅酶I的利用,减轻抗生素及其他药物引起 的毒副作用.

核酸药工艺的技术方法

核酸药工艺的技术方法
核酸药物是一类以核酸为主要成分的药物，主要包括DNA和RNA。

核酸药物的制备工艺主要包括以下几个步骤：
1. 核酸的设计和合成：首先，需要根据药物的作用机制和目标，设计出具有特定功能的核酸序列。

然后，通过化学合成的方法，将这些核酸序列逐一合成出来。

2. 核酸的纯化：合成出来的核酸需要进行纯化处理，去除可能存在的杂质和副产品，以保证药物的安全性和有效性。

3. 核酸的修饰：为了提高核酸的稳定性和生物利用度，通常需要对核酸进行修饰。

修饰的方法包括磷酸化、甲基化、糖基化等。

4. 核酸的封装：为了保护核酸不被体内的酶分解，通常需要将核酸封装在纳米颗粒、脂质体、聚合物等载体中。

5. 核酸的质量控制：在整个制备过程中，都需要对核酸的质量进行严格的控制，包括纯度、浓度、结构等方面。

6. 核酸的体内输送：最后，需要研究如何将核酸药物有效地输送到体内的目标部位。

这可能需要借助一些特殊的输送系统，如病毒载体、纳米粒子等。

以上就是核酸药物制备的主要工艺步骤。

需要注意的是，由于核酸药物的特殊性，其制备过程需要高度的精细化和自动化，同时也需要严格的质量控制和安全性评估。

此外，核酸药物的研发还面临着许多挑战，如如何提高药物的稳定性、如何提高药物的生物利用度、如何解决药物的免疫反应等问题。

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六、胞二磷胆碱（CDP-胆碱）
（一）结构与性质 胞二磷胆碱其化学名称为胞嘧啶核苷 -5 ＇ - 二磷酸 胆碱钠盐本品为白色无定形粉末，易吸湿，易溶于水， 几不溶于乙醇、氯仿、丙酮等多数有机溶剂。
四、阿糖胞苷
（一）结构与性质
阿糖胞苷又称胞嘧啶阿拉伯糖苷，糖的组成部分 是阿拉伯糖。 阿糖胞苷进入体内转变为阿糖胞苷酸，抑制DNA聚 合酶，抑制DNA的合成，干扰DNA病毒繁殖和肿瘤 细胞增殖。
（二）生产工艺
1．以5＇－CMP为原料的合成法 （1）工艺路线：
2、以葡萄糖酸钙为原料的合成路线
（五）聚肌胞苷酸（聚肌胞）
（三）核苷的制备
本节叙述核苷的化学法和发酵法生产。 1、RNA化学水解法制备核苷 （1）核苷生产工艺流程 RNA经甲酰胺化学水解制备核苷
2、发酵法生产核苷
发酵法生产核苷是近代发酵工程领域中的杰出成果， 产率高，周期短，控制容易，产量大。用发酵法生产 各种核苷的菌株有着许多共同特点： ①它们都使用磷酸单酯酶活力很强的枯草芽孢杆菌 或短小芽孢杆菌为诱变出发菌株； ②它们都是通过使用物理或化学诱变方法选育出在 遗传性状上具有特定标记的诱变菌；
此合成路线的起始原料是胸苷。
（二）阿糖腺苷Adenine arabinoside
1、结构与性质 阿糖腺苷的化学名称为 9-β-D-阿拉伯呋喃糖腺嘌呤， 或称腺嘌呤阿拉伯糖苷。 早在1960年就在实验室合成了阿糖腺苷，1969年美 国用Streptomyces antibioticus NRRL3238菌株，1972年 日本用Strepto－myces hebacecus 4334菌株发酵法分别 制备了阿糖腺苷。
（2）以5`-AMP为原料的化学合成
3、作用与用途 阿糖腺苷是近年来引人注目的广谱DNA病毒抑制 剂，对单纯疱疹Ⅰ、Ⅱ型，带状疱疹，巨细，牛痘等 DNA病毒，在体内外都有明显抑制作用。 而且阿糖腺三磷对于病毒DNA聚合酶的亲和性比 宿主细胞的同一个酶的亲和性高。因此这个药物对于 抑制病毒具有较高选择性。
1、结构与性质 1967年美国人Field发现聚肌胞是干扰素诱导物，而 且具有广谱抗病毒作用。本品是人工合成的干扰素诱 导剂，系由多聚肌苷酸和多聚胞苷酸组成的双股多聚 核苷酸。本品可溶于0.85％氯化钠溶液。 2、生产工艺 聚肌胞生产工艺如下：
1）底物5-核苷二磷酸吡啶盐的制备
2）固定化多核苷酸磷酸化酶
（5）碱水解法生产2＇，3＇-混合核苷酸
RNA 结构中的磷酸二酯键对于碱性条件不稳定， 很容易生成 2′， 3-环状磷酸酯，此环状磷酸酯对碱更 不稳定，很易加水分解生成2‘，3’-混合核苷酸。 从 RNA水解成 2′ ， 3‘- 核苷酸的降解率达 95％以上， 将2′，3’-混合核苷酸制成每片含50～100mg的片剂。 经临床使用，对非特异性血小板减少症、对白血 球减少症、癌肿的化疗和放疗后的升白血球均有较好 疗效。
DNA疫苗为目前尚无满意疗法的某些疾病（如慢 性病毒性肝炎、疟疾、艾滋病）提供一种新的治疗途 径。
二、核酸类物质的分离提取及其发酵生产
（一）RNA与DNA的提取与制备 1、 RNA的提取与制备 （l）工业用RNA的提取 ① RNA及其工业来源 从微生物中提取RNA是工 业上最实际和有效的方法。一些最常见的菌体含有丰 富的核酸资源，如酵母、白地霉、多种抗菌素的菌丝 体。
2、发酵法生产核苷酸
（1）发酵法生产肌苷酸（IMP） （2）发酵生产黄苷酸（XMP）及酶法转化成鸟苷酸
3、半合成法制备核苷酸
由于发酵法生产核苷的产率很高，核苷悬浮于磷酸 三甲酯或磷酸三乙酯中，在冷却条件下加入氯化氧磷， 进行磷酸化，从核苷生成5′-核苷酸收率可达90%。 例一：肌苷2mmol／L悬浮于5ml磷酸三乙酯中，温 度控制 0℃，添加氯化氧磷 6mmol ／ L ，水 2mmol ／ L ， 反应2h，5＇-IMP摩尔产率达91％。 例二：鸟苷2mmol／L悬浮于5ml磷酸三甲酯中，温 度控制 0℃，添加氯化氧磷 6mmol ／ L ，水 2mmo/L ， 反应6h，5＇-GMP摩尔产率达90%。
（3）双酶法生产肌苷酸和鸟苷酸（I＋G）
呈味核苷酸的主要品种是肌苷酸钠和鸟苷酸钠， 商品名简称为（I＋G），用核酸酶Pl降解RNA可获得 GMP和AMP，其中AMP经脱氨生成IMP。双酶法生 产（I十G）工艺 。
（4）菌体自溶法生产核苷酸
磷酸二酯酶在合适的条件下降解细胞内的RNA可 产生5′-核苷酸。在国内用谷氨酸产生菌体自溶法生产 5‘-核苷酸。 （1）菌体自溶法生产核苷酸工艺流程：
（ 3 ）固定化多核苷酸磷酸化酶，将分离纯化的酶液 滴加入冰浴中的载体，得到共价结合的固定化多核苷 酸磷酸化酶。 3、Poly I：C制备
（ 1 ）底物预处理： CDP 吡啶盐转成锂盐， IDP 吡啶 盐转成钠盐。
（2）酶促反应： （每毫升反应液含μmol／L数）IDP 或CDP 15；Tris 150；MgC126；
随着分子生物学和遗传工程的发展，基因治疗应 运而生，得到广泛的肯定。其中包括反义核酸技术， 简称反义技术。利用这一技术研制的药物称为反义药 物，根据核酸杂交原理，反义药物能与特定基因杂交， 在基因水平干扰致病蛋白的产生过程，及干扰遗传信 息从核酸向蛋白质的传递。
反义核酸作为药物与常规药物相比有两个显著特 点： ① 有关疾病的靶基因mRNA序列是已知的，因 此，设计合理特异性的反义核酸比较容易； ② 反义寡核苷酸与靶基因能通过碱基配对原理 发生特异和有效的结合从而调节基因的表达。
第三节 核酸类药物
一、核酸类药物概述 核酸类药物可分为两大类，一类为具有天然结构 的核酸类物质，缺乏这类物质会使机体代谢失调，发 生病态，提供这类物质，有助于改善机体的物质代谢 和能量平衡。 第二类为天然结构碱基、核苷、核苷酸结构类似 物或聚合物，这一类核酸类药物是当今人类治疗病毒、 肿瘤、艾滋病等的重要手段，也是产生干扰素、免疫 抑制的临床药物，已经在临床上应用的抗病毒核苷酸 类药物有以下一些品种：
EDTA 1；聚合酶5单位，pH9.0，37℃，3～4小时。 用盐酸调pH1.5～2.0，使PolyI（或Poly C）沉淀，立 即离心。此后在磷酸液冲液中溶解，等摩尔 Poly I 与 Poly C混合，生成产品 。
（三）作用与用途 本品具有抗病毒，抗肿瘤，增强淋巴细胞免疫功能 和抑制核酸代谢等作用。本品注入人体诱导产生干扰 素。
通常在细菌中 RNA 占 5 ％～ 25 ％，在酵母中占 2.7 ％～1含量的变化受培养基组成影响，其 中关键是铵离子浓度和磷酸盐浓度。培养酵母菌体收 率高，易于提取RNA。
很显然在许多酵母中，早期细胞中的 RNA 含量高， 其确切数值取决于碳、氮比例和培养基组成等。 ② 高RNA含量酵母菌株的筛选 可以从自然界筛选 到RNA含量高的酵母菌株，也可用诱变育种的方法提 高酵母菌的RNA含量。 ③ 工业废水培养高含量RNA酵母 RNA的提取的方法：
（二）用酶解法、发酵法和半合成法制备核苷酸 1、酶解法及碱水解法制备核苷酸 （1）酶解法制备脱氧核苷酸 桔青霉产生5`-磷酸二脂酶 红酵母产生3`-磷酸二脂酶
（2）酶解法制备戊糖核苷酸
我国从 60 年代开始使用核酸酶 P1 降解核糖核酸生 产单核苷酸，日本年产呈味核苷酸（肌苷酸和鸟苷酸） 3000吨，其中60%是使用酶解法生产的。 酶解法生产5‘－单核苷酸工艺流程
1979年用 从E．Coli中分离得到的尿嘧啶磷酸化酶 和嘌呤核苷磷酸化酶，以固相酶的方法将阿糖脲苷转 化为阿糖腺苷。
2、生产工艺
（1）酶-化学合成法 最新的阿糖腺苷的合成法是酶-化学合成法：用尿 苷为原料生成氧桥化合物，水解成阿糖尿苷，经酶法 转化成阿糖腺苷。 经选育的优秀菌株是产气肠杆菌，能产生尿苷磷酸 化酶（Upase）和嘌呤核苷磷酸化酶（Pynpase），从 阿糖尿苷和腺嘌呤能高效地合成阿糖腺苷，菌体也可 制成固定化细胞进行连续生产。
稀碱法：是用氢氧化钠溶液（1%），使细胞壁变 性，使核酸从细胞内释放出来。需用酸中和pH7。然 后除去菌体，将pH调至RNA的等电点（pH2.5），使 RNA沉淀出来。
此法的缺点是制得的RNA Mr较低,(磷酸单脂酶、 磷酸二脂酶降解RNA，90 ℃保持3~4h破坏酶)。
浓盐法：是用高浓度盐溶液（6%~8%）处理，同 时加热，以改变细胞壁的通透性，使核酸从细胞内释 放出来。 要避免分子降解，可采用苯酚法制备RNA 。用苯 酚处理生物材料，使蛋白质变性，然后离心，上层水 溶液内含有全部RNA，可用乙醇沉淀出来。
脱 氧 核 糖 核 蛋 白 溶 于 浓 盐 溶 液 1mol/L, 不 溶 于 0.14mol/L,而核糖核蛋白溶于0.14mol/L盐溶液。
④ RNA的提取实例：啤酒酵母是提取RNA的很好 的资源。取100g压榨啤酒酵母（含水份70%），加入 230ml含NaOH 3g的水，20℃以下缓慢搅拌30分钟。 用6mol／L HCl调至pH7，搅拌15分钟，离心得清液 255m1 。冷至 10℃以下， 6mol ／ L HCl 调 pH2.5 ，置 冷过夜，离心得RNA l.8g（纯度80％）。
（三）三氮唑核苷
1、结构与性质 三氮唑核苷商品名病毒唑，对 DNA 病毒， RNA 病 毒都有广泛作用。 这个化合物在体内被磷酸化成三氮唑核苷酸，抑 制病毒DNA合成。
2 生产工艺
酶合成法 使用产气肠杆菌，以（尿苷）肌苷和TCA （三叠氮羧基酰胺）为底物可以用酶法简易地合成三 氮唑核苷
采用前段与后段由两个不同的酶催化，即前段使用 嘧啶核苷磷酸化酶，后段使用嘌呤核苷磷酸化酶。
2、具有生物活性DNA的制备
动物内脏（肝、脾、胸腺）加 4 倍重量生理盐水 经组织捣碎机捣碎1分钟，匀浆于2500r／pm离心30分 钟。将沉淀悬浮于 20 倍重量的冷生理盐水中，加入 2 倍量 5 ％的（用 45% 乙醇作溶剂）十二烷基磺酸钠， 并搅拌2～3小时，在0℃2500r／pm离心，在上层液中 加入等体积的冷95％乙醇，离心即可得到纤维状DNA， 再用冷乙醇和丙酮洗涤，减压低温干燥得粗品DNA。 粗品DNA溶于适量蒸馏水，加入5％十二烷基磺酸 钠达1／10体积，搅拌1小时，经5000r／pm离心1小时， 清液中加入NaCl达1mol／L，再缓慢加入冷95%乙醇， DNA析出，经乙醇、丙酮洗涤，真空干燥得具有生物 活性的DNA。