生化药物制造工艺 郭伟云

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不同类型的AA输液，根据在临床上的用途不同
可以分为以下几类：
基或巯基的氨基酸全被破坏，且产生消旋，工业上多不 采用。

酶水解法：反应条件温和，无需特殊设备，氨基酸不
被破坏，无消旋作用；水解不彻底，产物中除氨基酸外，
尚含有多肽。工业上主要用于生产水解蛋白及蛋白胨。
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发酵法 发酵的基本原理 借助微生物在有氧或无氧条件下进 行生命活动制备微生物菌体或其代谢产
物的过程。
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
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脑 心 肺 肝 脾 胃肠 及黏 膜 脑下 垂体 胰 脱氧核糖核
Exenatide
Exendin-4 是自毒蜥唾液中提 取的一种多肽，研究发现该多肽与 人体内的 GLP-1 在序列上有 53 ％的 同源性，同 GLP-1 一样具有促进胰 岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌及 保护胰岛β细胞等作用。2005年经 FDA 批准用于二型糖尿病的治疗。 Exenatide是Exendin-4的人工合成 品。
六伴穷光蛋：硫、半、光、蛋→半胱、光、 蛋（甲硫）氨酸→含硫氨基酸 酸谷天出门：酸、谷、天→谷氨酸、天门 冬氨酸→酸性氨基酸 死猪肝色脸：丝、组、甘、色氨酸→一碳 单位来源的氨基酸 只携一两钱：支、缬、异亮、亮→缬、异 亮、亮氨酸→支链氨基酸 一本落色书：异、苯、酪、色、苏→异亮、 苯丙、酪、色、苏氨酸→生糖兼生酮 拣来精读之：碱、赖、精、组→赖氨酸、 精氨酸、组氨酸→碱性氨基酸 芳香老本色：芳香、酪、苯、色→酪、苯 丙、色氨酸→芳香族氨基酸 不抢甘肃来：脯、羟、甘、苏、赖→脯、 羟脯、甘、苏、赖氨酸→不参与转氨基的 氨基酸
* 主要过程：水解、分离和结晶精制。
品种：L-胱氨酸、L－精氨酸、L－亮氨酸、L异亮氨酸、L-组氨酸、L-脯氨酸及L-丝氨酸等。
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蛋白质水解法

重点
酸水解法：水解迅速而彻底，无消旋作用；色氨酸破
坏，天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基，且产生大量废液污
染环境。

碱水解法：水解迅速而彻底，色氨酸不被破坏；含羟
微生物
海洋生物
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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
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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：
离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术
--------提高了产品的纯度和收率
多种层析技术、超速离心等 --------高纯度的生化药物
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生化药物的资源
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
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主要从以下脏器中制取生化药物
脑磷脂、卵磷脂、胆固醇、神经节苷酯等 细胞色素 C、辅酶 Q10、CoA、CoI、VD3 等 抑肽酶、纤溶酶原激活剂、肺表面活性剂 RNA、iRNA、SOD、肝抑素、抑肽酶等 DNA、RNA、脾转移因子、脾铁蛋白等 胃蛋白酶、胃膜素、内在因子、凝乳酶、肝素、硫酸糖糖 苷肽（Sulglycotide） 、舒血管肽等，另外还有一类胃肠肠 道激素 促皮质素（ACTH） 、催乳素、促甲状腺素、生长激素、 促性激素、中叶素、神经垂体素、缩宫素、加压素等 “酶库” 。Ins、胰高血糖素、胰酶、糜蛋白酶、胰蛋白酶、 酶、胰脂酶、胶原酶、弹性蛋白酶、胆碱酯酶、血管舒 缓素 血液、胆汁、肾、胸腺、肾上腺、松果体、扁桃体、甲状腺、 睾 丸、羊精囊、骨、气管软骨、眼球、鸡冠等均为生化制药原料。 此外小动物的分泌物（如蜂皇浆、蜂毒、蛇毒等）
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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
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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
T
体外聚乙二醇修饰（PEG化）
CH3(-O-CH-CH)n-OH
+
聚乙二醇
蛋白或多肽
偶联物
(1)增大药物分子量，避免被肾小球过滤 (2)阻碍蛋白酶的降解作用
(3)屏蔽药物的免疫位点
(4)增加药物在体液中的溶解度
(5)与药物间的化学键在体内随时间水解，缓慢释放药物
我国在PEG修饰蛋白质方面的一些工作
L-Asp
133.10
2.77
溶于水和盐 酸性氨基酸 酸，不溶于 乙醇和乙醚
H3 C
CH H2N
COOH
L-Ala
89.09
6.0
在水中有一 中性氨基酸 定溶解性， 不溶于丙酮 及乙醚
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酶转化反应
HOOC CH CH COOH
工艺路线
延胡索酸+ NH3 固定化 天冬氨酸酶 转化液A L-Asp粗品 L-Asp精品
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海兔来源的抗癌作用肽
海兔体内存在着多种结构 独特、生理功能各异的次生代 谢产物，如萜类、毒素、甾体、 大环内酯及肽类等，其中肽类 化合物尤为引人注目。其中 Dolastatin15和Dolastatin 10主 要用于小细胞肺癌、卵巢癌、 黑色素瘤和前列腺癌等实体瘤 的治疗。
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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：
天冬氨酸酶
HOOC CH2 CH H2N COOH
固定化 L-Asp脱羧酶 L-Asp脱羧酶 转化液B L-Ala粗品 L-Ala精品
H3 C
CH H2N
COOH +CO 2
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工艺路线
延胡索 酸氨盐
固定化酶 柱子a 离心机
泵 储
母 液 回 收
罐
反应产物
L-Asp
晶体 L-Asp
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* 优点
工艺简单，产物浓度高，转化率及生产 效率较高，副产物少，固定化酶或细胞可进 行连续操作，节省能源和劳务，并可反复使 用。
* 缺点
固定化细胞或固定化酶代价高。
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化学合成法
以酸、醛、酯及某些氨基酸为原料，经氨
解、水解、缩和、取代及氢化还原等化学反应
合成α-氨基酸的方法称为化学合成法。
* 特点
理论上所有氨基酸均可由化学合成法制造， 但只有当采用其他方法生产很不经济时才采用 化学合成法生产。
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2005版中国药典收载的氨基酸原料药
毒蜥
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蝎毒肽
麻省Transmolecular公司的
科学家将放射性 I131附着于自蝎
子毒液中提取的一种多肽制成
药物，研究发现该药物具有靶 向性，对晚期神经胶质瘤有较
好疗效，患者只需要从外部注
射这种化合物，而无需再进行 化疗或放射治疗。
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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
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氨基酸输液
氨基酸输液
多种结晶 L- 氨基酸依特定比例混合制成的静
脉内输注液称为氨基酸输液。
当由于疾病等原因，不能经口摄取的时候，
把纯度高的氨基酸混合液作为最合适的氮源，从
静脉注入身体是比较合理的营养补给方法。

氨基酸输液的组方原理与配方模式
氨基酸输液的组方原理和原则： 一种优良的氨基酸输液注入人体后，各种氨基酸能得到最 有效地利用，其组成平衡，使临床症状得到改善，体重增加而 无代谢并发症，血浆游离的氨基酸谱无显著变化，这就是氨基 酸输液组方所要依据的原理和原则。 配方模式： 有人乳、 全蛋白、 FAO （联合国粮食组织） 、 FAO-WHO （世 界卫生组织）以及血浆游离氨基酸模式。
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发酵的基本过程
培 养 基 配 制 与 灭 菌 菌 种 诱 变 与 选 育 产 物 分 离 纯 化
种 子 制 备
发 酵 培 养
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*绝大部分氨基酸可通过发酵法生产，有些 由于得率低，未实现工业化生产。 • 缺点 产物浓度低，设备投资大，生产周 期长，成本高。
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酶转化法 基本原理： 又称酶工程技术，是在特定酶的作用下 使某些有机物转化成相应氨基酸的技术。
氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸。
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氨基酸记忆口诀
八种必需氨基酸：携一两本黄色书来
携--缬氨酸 一--异亮氨酸 两--亮氨酸 本--苯丙氨酸 黄--甲硫氨酸（硫为黄色） 色--色氨酸 书--苏氨酸 来--赖氨酸
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所有氨基酸： 六伴穷光蛋， 酸谷天出门， 死猪肝色脸， 只携一两钱。 一本落色书， 拣来精读之。 芳香老本色， 不抢甘肃来。
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齐考诺肽（ziconotide）