基因工程制药 ppt课件

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基因工程药物 ppt课件

基因工程药物（工程菌）
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1
基因工程药物
• 基因工程药物是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来，经过一系列基因操作，最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去，这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞，在受体细胞不断繁殖过程中，大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质，即基因疫苗或药物。
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2
工程菌
• 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”。
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3
目录
六6 采取的措施
五5 基因工程药物的安全性及质量检控
四4 基因工程药物的技术路线
三3 基因工程药物的特点
二2 利用微生物生产药物的优越性
一1 基因工程药物的种类
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4
一、基因工程药物的种类
• 用于基因治疗的基因工程药物除了能杀死不正常细胞外可能同时伤害正常的细胞。
• 当用于生产基因工程药物的重组体发生突变或对目的产品进行修饰、纯化时，都有可能产生或带入一些与目的产品相关联的、结构相差甚微而生物活性迥异的变异体。
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六、采取的措施
• 构建基因工程药物表达载体时给目的基因组装诱导型启动子，使其在诱导条件下才能有效表达。
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• 目前对基因工程操作的后果还存在一定程度的不可预测性和不可控制性，转基因生物有可能隐藏某些危害性。
• 基因工程药物与一般药品不同，它来源于活的生物体，在发酵、细胞培养、产品分离纯化等生产过程有其固有的易变性，导致基因工程药物质量的不稳定性。
• 在制备的基因工程药物中残留的抗生素有可能使病人产生对抗生素的抗药性。

基因工程制药par(1)幻灯片

外源基因在大肠杆菌中的表达
外源基因在大肠杆菌中高效表达的原理
启动子终止子
转录
核糖体结合位点密码子质粒拷贝数
翻译
外源基因在大肠杆菌中的表达
启动子
外源基因在大肠杆菌中的表达
Lac 表达系统
启动子
以大肠杆菌lac操纵子调控机理为基础设计、构建的表达系统
转录调控机理具有多顺反子结构，基因排列次序为：
一、概述
制备基因工程药物的一般程序
获得目的基因组建重组质粒构建基因工程菌（或细菌）
培养工程菌除菌过滤
半成品检定包装
一、概述
传统制药存在的问题
1. 许多在疾病诊断、预防和治疗中有重要价值的内源性活性物质（如激素、细胞因子、神经多肽、调节蛋白、酶类等人体活性多肽）以及某些疫苗，由于材料来源困难或者制造技术问题而无法研制出产品而付诸应用。
2. 从动物脏器中提取出来（比如动物脑垂体中的一些肽类激素，包括肾上腺皮质激素、催产素起引产或催产作用，胃肠道类激素缓激肽等），也因造价太高，或来源困难而供不应求。
一、概述
传统制药存在的问题
3. 由于免抗原等缘故（由于酶的相对分子量较大，对人体可能具有抗原性，因此动物酶如作为注射用药要经过大量的药理实验），使他们在使用上受到限制。
Lac、Tac表达系统的宿主菌。
但是这些菌株也只能对低拷贝的表达载体实现严紧调控，在使用高拷贝复制子的构建表达载体时，仍能观察到较高水平的本底转录。
需在表达载体中插入lacq基因以保证有较多的Lacl阻遏
三、目的基因的表达
一、宿主细胞的选择
① 容易获得较高浓度的细胞； ② 能利用易得廉价原料 ③ 不致病、不产生内毒素 ④ 发热量低，需氧低，适当的发酵温度和细胞形态 ⑤ 容易进行代谢调控 ⑥ 容易进行DNA技术操作 ⑦ 产物的产量、产率高，且易提取纯化。

《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

基因工程制药ppt课件

一，酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)表达系统：
酿酒酵母(Saecharomycescerevisiae)在酿酒业和面包业的使用已有数千年的历史，被认为是 GRAS(generally recognized as safe)生物，不产生毒素，已被美国FDA确认为安全性生物，但酿酒酵母难于高密度培养，分泌效率低，几乎不分泌分子量大于30 kD的外源蛋白质，也不能使所表达的外源蛋白质正确糖基化，而且表达蛋白质的C端往往被截短。因此，一般不用酿酒酵母做重组蛋白质表达的宿主菌
2018/10/23
二，甲醇营养型酵母表达系统：
甲醇酵母表达系统是目前应用最广泛的酵母表达系统。目前甲醇酵母主要有汉森酵母属(Hansenula)，毕赤酵母属(Pichia)，球拟酵母属(Torulopsis)等，并以毕赤酵母属(Pichia) 应用最多。甲醇酵母的表达载体为整合型质粒，载体中含有与酵母染色体中同源的序列，因而比较容易整合入酵母染色体中，大部分甲醇酵母的表达载体中都含有甲醇酵母醇氧化酶基因—1(AOX1)，在该基因的启动子(PAOX1)作用下，外源基因得以表达。甲醇酵母一般先在含甘油的培养基中生长。培养至高浓度。再以甲醇为碳源。诱导表达外源蛋白。
2018/10/23
一、原核表达系统
2018/10/23
在各种表达系统中，最早被采用进行研究的是大肠杆
菌表达系统，也是目前掌握最为成熟的表达系统，大肠杆菌表达系统以其细胞繁殖快速产量高、IPTG诱导表达相对简便等优点成为生产重组蛋白的最常用的系统。
2018/10/23
于表达不同的蛋白，需要采用不同的载体。目前已知
的大肠杆菌的表达载体可分为非融合型表达载体和融合型表达载体两种。非融合表达是将外源基因插到表达载体强启动子和有效核糖体结合位点序列下游，以外源基因mRNA的AUG为起始翻译，表达产物在序列上与天然的目的蛋白一致。融合表达是将目的蛋白或多肽与另一个蛋白质或多肽片段的DNA序列融合并在菌体内表达。融合型表达的载体包括分泌表达载体、带纯化标签的表达载体、表面呈现表达载体、带伴侣的表达载体。

基因工程制药2课件

（4）大肠杆菌中不存在翻译后的修饰系统，不能对蛋白质产物进行糖基化. （5）大肠杆菌内的蛋白酶会对目的蛋白质造成破坏。（6）大肠杆菌会产生内毒素，难以除去。
2、枯草芽孢杆菌
优点：（1）分泌能力很强，可以将蛋白质产物直接分泌到培养液中。（2）不会形成包含体。
缺点：（1）不能使蛋白质产物糖基化。（2）枯草芽孢杆菌具有很强的胞外蛋白酶分泌系统，常常对蛋白质产物造成破坏。
质粒pBV220的结构框：（图2－3）
ori-------复制起始点；
clts857-------抑制子基因，在31℃时，其基因产物具有阻抑PL的活性，当温度升高时，这种阻抑活性就丧失，PL就开始指导合成mRNA；
PR-------启动子1；PL--------启动子2； BglII、EcoRI、SmaI、BamHI、SalI、PstI、
缺点：（1）生产慢、（2）生产率低、（3）培养条件苛刻、费用高，（4）培养液浓度较稀。
二、大肠杆菌体系中的基因表达
（一）表达载体（二）影响真核基因在大肠杆菌中表达的因素（三）真核基因在大肠杆菌的中表达的形式
（一）表达载体
表达载体必须具备的条件：
（1）载体能独立地进行复制：分严紧型和松弛型，前者在宿主细胞中拷贝数仅1~3个，后者在宿主细胞中拷贝数可高达3000个。
表达载体必须具备的条件
（6）所产生的mRNA必须具有翻译的起始信号，即起始密码AUG和SD序列（ShineDalgarno sequence），以便转录后能顺利翻译。
大肠杆菌表达载体的构成：
复制及选择系统（载体）
转录系统
（目的基因）
蛋白质翻译系统（目的蛋白）
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外源基因在大肠杆菌中高效表达的原理：

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

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基因工程制药
1
概述
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精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
第一个基因工程公司在学术界和商业界的满腹怀疑中诞生了！
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Genentech的骄人业绩
12
二、基因工程制药是现代生物技术制药发展的核心
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 年第一个基因工程药物干扰素批准上市。 α1b 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。 1992年，第一个基因工程乙肝疫苗投入市场。
自1998年起, 全球生物制药产业的年销售额连续10年增长速度保持在15% -33%, 成为发展最快的高技术产业之一。2007 年基因工程药物销售额达到840亿美元 , 占整个世界医药销售额的12%。 2008年销售额已达900亿美元, 2009年为971.2亿美元，2010年为1400亿美元，生物制药被普遍认为是 “二十一世纪的钻石产业”。
目前已有20多种基因工程药物上市。
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二、基因工程制药是现代生物技术制药发展的核心
基因工程技术可生产的药物和制剂包括：（1）免疫性蛋白，如各种抗原和单克隆抗体；（2）细胞因子，如各种干扰素、白细胞介素、集落刺激生长因子、表皮生长因子、凝血因子；（3）激素，如胰岛素、生长激素、心素纳；（4）酶类，如尿激酶、链激酶、葡激酶、组织型纤维蛋白溶酶原激活剂、超氧化物歧化酶。
重组人白细胞介素重组人干扰素重组人生长激素重组人胰岛素 14
为什么要发展基因工程制药？
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。
基因工程技术的特点：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。
降血脂的儿茶素类，如葡萄皮、茶叶等；
抗菌的酚酸类，如金银花、百里香等。
8
在西方，从利用牛痘疫苗预防天花开始： ➢1796年，Jenner发明了用牛痘疫苗预防天花病的
方法； ➢1860年，巴斯德发现细菌； ➢1928年，弗莱明发现青霉素； ➢60年代后，酶类药物得到广泛应用，如尿激酶、
链激酶、溶菌酶等。
同种药物多家公司生产。
23
三、基因工程制药的现状及前景（一）现状
24
国内干扰素市场份额
2010年生物制药行业报告
25
国内胰岛素市场份额
2010年生物制药行业报告 26
6
基因工程制药：利用重组DNA技术，结合发酵工程、细胞工程、酶工程等现代生物技术研制预防和治疗人类、动物重大疾病的蛋白质药物、核酸药物，以及生物制品的一门技术。
重组DNA技术：是指对不同生物的遗传基因，根据人们的意愿，进行基因的切割、拼接和重新组合，再转入生物体内，产生出人们所期望的产物，或创造出具有新的遗传特征的生物类型。
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第一节基因工程制药的发展历史
一、传统的生物技术制药技术是现代生物制药的基础
我国利用生物制药历史悠久：
➢ 公元前597年有使用类似植物淀粉酶类物质的记录；
➢ 葛洪著《肘后良方》，沈括著《沈存中良方》； ➢ 李时珍《本草纲目》
天然药物如：
抗肿瘤的生物碱类，如长春花等含有；
降血压的黄酮类，如芹菜、菊花、槐花等；
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基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6 万具尸体的全部产量。
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19
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22
三、基因工程制药的现状及前景（一）现状
国内生物制品企业起步晚，大多十几年的历史，像北京天坛生物制品公司成立于1989年；
研发投入普遍较低，占销售额2%左右；研发能力、自主创新能力还需提高，尤其是生物制
药产业下游技术薄弱。我国基因工程制药主要是仿制，重复投资多，
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基因工程制药行业的独特特征：高技术：必需高层次专门人才和高新技术手段；长周期：从研发到产品上市一般需要约十年时间；高投入：国外研发一个新品种费用大致在5-10亿
美元，甚至更高；高风险：基因工程药品研发的成功率仅有5-10%；高收益：一般新药上市后2-3年即可收回成本。
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三、基因工程制药的现状及前景（一）现状
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二、基因工程制药是现代生物技术制药发展的核心 20世纪70年代DNA重组技术建立。 1977年重组生长激素抑制因子克隆成功，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工程药物诞生。
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Genentech 公司
1976 年，风险投资人 Robert Swanson 与 University of California的教授Herb Boyer共饮了几杯啤酒，讨论了基因工程技术的商业前景。讨论结束时，他们决定建立一个公司，并取名为 Genentech （ Genetic Engineering Technology）。
生物药物是利用生物体、生物组织或器官等成分，
综合运用生物学、生物化学等学科的原理与方法制得
的天然生物活性物质以及人工合成或半合成的天然物
质
类
似
物。Biblioteka 20 世纪 50 年代， DNA 双螺旋结构解开；
1973 年，基因工程诞生；
基因工程制药便应运而生。
5
2010年生物制药行业研究报告