生物技术药物与疫苗
生物技术在医药领域的应用与前景
生物技术在医药领域的应用与前景随着科技的发展，生物技术在医药领域的应用越来越广泛，给医学带来了革命性的变革。
生物技术的前景也非常广阔，将对人类健康产生深远的影响。
一、基因工程与药物研发基因工程是生物技术在医药领域的重要应用之一。
科学家们通过剪切和重组DNA分子，获取具有特定功能的基因，从而研发出新型药物。
这种方法不仅可以改良传统药物，还能创造全新的治疗方式。
例如，基因工程技术已经成功应用于生产重组蛋白类药物，如人胰岛素、重组生长激素等。
这些药物可以替代传统的化学合成药物，更加安全有效地治疗疾病。
此外，基因工程还可以用于生产免疫疫苗，例如人乙肝疫苗和人乳头瘤疫苗，预防重大传染病的发生。
二、基因治疗与疾病防控基因治疗是生物技术在医药领域的另一大突破。
通过操纵人体细胞的基因，可以矫正或替换存在缺陷的基因，从而治愈某些遗传性疾病。
例如，严重缺乏特定基因的患者，可以通过基因治疗来补充缺失的基因，恢复正常功能。
基因治疗还可以用于治疗癌症等难以治愈的疾病。
科学家们可以设计特定的基因改造病毒，使其能够攻击癌细胞，抑制其生长和扩散，从而实现癌症的治疗。
这种个性化治疗的方法将成为未来医学的重要方向。
三、生物芯片与个性化医疗生物芯片是生物技术在医药领域的又一创新应用。
它可以将药物、疫苗等直接加载到芯片上，通过微流控技术将其传递到患者体内。
这种个性化医疗的方式可以根据每个人的具体病情和需求来定制治疗方案，提高治疗效果。
生物芯片还可以用于疾病的早期诊断和预防。
通过分析体液中的特定生物标志物，可以早期发现疾病的迹象，采取相应的干预措施，大大降低患病风险。
未来，生物芯片有望成为家庭医疗的重要工具，每个人都可以随时随地进行健康监测。
四、生物仿制药与市场前景生物仿制药是指通过生物技术制造的与已上市药物类似的治疗药物。
由于原研药研发周期长、成本高，很多生物药物的专利期到期后，仿制药就会进入市场。
生物仿制药的出现，使得药物价格大幅降低，提高了人们获取治疗的机会。
生物技术药物与疫苗 课件 1 .ppt
基因工程药物生产的大致过程
基因工程药物生产的大致过程
基本过程概述： 获取目的基因→构建基因工程菌→ →工程菌大规模培养→ 产物分离纯化 →除菌过滤→半成品检测→ 成品加工 →成品检测 最主要环节： 构建工程菌
（一）基因工程药物
我国生产的部分用胰岛素产品
科技人员成功研制“基因重组人胰岛素”
生物技术疫苗之基因工程疫苗 利用基因工程可以删除细菌和病毒中 抗原物质的基因或基因片段，获得更彻底、 遗传特性更稳定、不易发生毒力回复、安 全性强的疫苗。
我国生产的部分基因工程药物和疫苗
二、生物技术疫苗
利用基因工程技术，将病原体的某个或某 几个抗原基因转入适当的宿主细胞，进行 表达，获得的表达产物就可以作为疫苗使 用。如：
一、生物技术药物
概念： 一般是指利用DNA重组技术或其他生 物技术生产的药物。 如： 基因工程药物； 酶工程药物； 发酵工程药物； 细胞工程药物等。
（一）基因工程药物
传统制药业中胰岛素制备方法是怎样的？ 有何明显的不足？ 是从猪的胰脏中提取；
产量有限，价格昂贵，可能导个问题？请叙 述该方法的大致过程？ 利用基因工程、发酵工程进行生产
乙肝疫苗
二、生物技术疫苗
生物技术疫苗之DNA疫苗： 又称核酸疫苗，是将致病微生物中， 能够编码引起机体免疫反应的抗原基因与 适当的载体结合，通过基因工程方法导入 宿主细胞，并与宿主染色体整合，通过宿 主细胞的转录、翻译表达出抗原，诱导宿 主产生免疫应答，从而达到预防和治疗疾 病的目的。 生物技术疫苗的优点
小结
基因工程药物
生物技 植物细胞工程药物 术药物 细胞工程药物
动物细胞工程药物 基因工程疫苗
生物技术药物与疫苗
干扰素口服无效，须注射给药，最初的主要作用是抗病毒，后来发现其有很重要的免疫调节作用。
02
基因工程药物
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基因工程药物
干扰素生产车间
传统动植物药物具有高效、低毒、副作用少的特点。
动物细胞培养
植物细胞（组织）培养
动物细胞融合
现在人们所说的生物药物，是泛指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物及生物体的某一组成部分，甚至整个生物体用作诊断和治疗疾病的医药品。例如，从动、植物中提取生化药物，利用微生物发酵或动植物细胞组织培养，转化生产的药物。而生物技术药物，一般是指利用DNA重组技术，或其他生物技术生产的药物，包括基因工程药物、酶工程药物、动植物细胞工程药物等。其品种主要包括用于预防疾病的疫苗、疫情检测和临床诊断的试剂、治疗疾病的药物等。当然，生物技术药物也属于生物药物。
细胞系：细胞株传到50左右不能再继续传代，部分细胞遗传物质改变，具有癌变细胞的特点，可以在培养条件下无限制的传代下去，这部分细胞称为细胞系
动物细胞（组织）培养
动物细胞融合
回忆植物细胞融合过程中用了什么方法来促使原生质融合？ 物理法：电刺激，振荡 化学法：PEG
动物细胞融合
动物细胞的融合还常常用到灭活的病毒作为诱导剂
世界生物技术专利分布
地区或国家
生物技术专利 /%
药物专利 /%
人DNA序列专利 /%
美国(USA)
59
51
40
欧洲(Europe)
19
33
24
日本(Japan)
17
12
33
其它(Other)
5
以新冠疫苗为例论述生物技术药物的特点
以新冠疫苗为例，我们可以论述生物技术药物的特点。
新冠疫苗是一种生物技术药物，具有以下特点：
1. 基于基因工程技术：新冠疫苗是通过利用基因工程技术开发的。
它利用了先进的生物
技术手段，通过重组DNA或RNA来合成疫苗所需的抗原蛋白，以激发免疫系统产生对新冠病毒的免疫反应。
2. 高度精准和特异性：生物技术药物具有高度的精准性和特异性。
新冠疫苗通过选择性
地引入新冠病毒的抗原蛋白，能够激活免疫系统产生对该病毒的特异性免疫反应，从而提供保护作用。
3. 安全性和可控性：生物技术药物在设计和生产过程中具有较高的安全性和可控性。
新
冠疫苗的制备经过严格的质量控制和安全评估，以确保其安全性和有效性。
生物技术的先进性使得疫苗的生产过程能够被准确监控和调整，从而提高药物的质量和一致
性。
4. 增强免疫效果：生物技术药物能够激发更强大的免疫反应。
新冠疫苗通过模拟自然感
染的过程，激活机体的免疫系统，使其产生更多的抗体和免疫记忆细胞，以便在真正感染时提供更强的保护作用。
5. 个体差异性和定制化：生物技术药物可以更好地满足个体的差异性需求。
新冠疫苗的
研发和生产过程具有一定的灵活性，可以根据不同人群的需求进行调整和优化，以提供更好的免疫保护。
总之，生物技术药物如新冠疫苗具有精准性、安全性、高效性和个体定制化等特点，这些特点使得它们成为当前疫苗研发和治疗领域的重要创新和突破点。
随着生物技术的不断发展，我们可以期待更多创新性的生物技术药物的问世。
生物化学技术在疫苗生产中的应用
生物化学技术在疫苗生产中的应用随着科学技术的不断发展，生物化学技术在疫苗生产中扮演着越来越重要的角色。
生物化学技术的特点是能够快速准确地检测出病菌的蛋白质、核酸和多糖等生物分子，从而使疫苗生产的效率和质量都得到了极大的提升。
1. 引言：疫苗生产的现状疫苗是预防传染病的最佳方法之一，对于人类的健康和生命都有着至关重要的作用。
但是，疫苗的生产一直是一个非常复杂和耗时的过程。
传统的疫苗生产方法通常需要在动物体内培养病菌，然后从中提取病毒和细菌，接着将其灭活或者削弱后制成疫苗。
这种方法需要投入大量时间和资源，并存在着病毒和细菌污染的风险。
因此，在现代的生物化学技术的帮助下，疫苗生产方式已得到了极大的改善。
2. 疫苗生产中的蛋白质工程技术利用蛋白质工程技术生产疫苗是现代疫苗生产的主流方式之一。
这种技术可以将特定基因转移到真核生物或革兰氏阳性菌中，利用宿主细胞表达蛋白并进行纯化和制备。
这种制备方式相比于传统制备方式更高效、更稳定，并且更能确保疫苗的质量。
例如，人乙肝病毒疫苗就是利用蛋白质工程技术制备的。
3. 多糖疫苗的生产多糖疫苗是一种针对细菌多糖抗原所制备的疫苗，多糖抗原存在于如肺炎球菌和流感嗜血杆菌等致病菌中。
这种疫苗生产通常需要先将多糖抗原进行化学修饰，才能达到更强的免疫原性。
然后将多糖抗原和一些蛋白质等辅助抗原结合在一起形成疫苗。
在生产多糖疫苗时，生物化学技术的主要作用是检测和分析多糖的结构，以及确定辅助抗原的最佳配比和结构，以此确保疫苗的高效性和安全性。
4. DNA疫苗DNA疫苗是一种基于蛋白质工程技术和基因工程技术的新型疫苗。
这种疫苗的制备方式是将目标基因注入表达载体中，然后利用该载体将基因导入到宿主细胞中，达到表达的效果。
DNA疫苗具有诸多优点，如制备简单、流程短、质量稳定等。
然而，DNA疫苗的应用目前还存在着一些挑战，如如如如如如中间部分省略如如如如如如5. 疫苗生产中的生物化学检测技术生物化学检测技术是生产高效而安全的疫苗的关键之一。
生物技术药物
1、生物技术药物：生物技术药物又称基因工程药物，通常指以DNA重组技术生产的蛋白质、多肽、酶、激素、疫苗、单克隆抗体和细胞因子类药物，也包括用蛋白质工程技术制造的上述产品及其修饰物。
另外，应用生物技术研究开发的反义药物和用于基因治疗的基因药物和核酶也属于生物技术药物发展领域。
2、药物受体：存在于细胞膜，细胞浆和细胞核内，是一些能与生物活性分子如神经递质、激素、药物等相互作用的分子，蛋白质是最重要的一类药物受体，除此之外还有细胞的其他成分，如核酸等3、新药：指未曾在中国境内上市销售的药品。
对已经上市的药品改变其剂型、改变给药途径、增加新适应症的药品注册任然按照新药申请的程序申报。
4、竞争性与非竞争性受体拮抗剂：竞争性受体拮抗剂：内在活性为0，与受体结合后本身不产生生物效应，但与激动剂竞争相同受体，拮抗作用是可逆的，使用足够浓度的激动剂仍可达到最大效应，即拮抗作用可以随着激动剂浓度的增加而解除。
非竞争性受体拮抗剂：在任何浓度下都可阻止激动剂在特定受体产生最大效应，使激动剂的量-效曲线向右移，但斜率及最大效应均降低，它与受体结合后，可以妨碍激动剂与受体的结合，或使激动剂与受体结合后不产生生物效应。
因此增加激动剂浓度不能解除非竞争性拮抗剂的拮抗作用。
5、先导化合物：从众多天然来源或化学合成的候选化合物中发现具有进一步研究开发意义的物质，具有特定生理活性的化合物，可作为结构修饰和改造的模型，从而获得预期药理作用的药物称为先导化合物，是新药研究的起始和基础。
6、高通量药物筛选:高通量药物筛选(high throughput screening,HTS)是近年发展起来的新药筛选新方法,主要由自动化操作系统、高灵敏度检测系统、分子细胞水平的高特异性体外筛选模型及被筛样品管理库(即样品库)的建立、数据采集传输处理系统等5个主要部分组成,使实验过程程序化,有合理、科学的管理系统。
由于这些筛选方法是在微量条件下进行,同时采用自动化操作系统,可以实现大规模的筛选,因而称为高通量药物筛选。
生物学在疫苗和药物研发中的应用
疫苗和药物研发中的挑战
病毒变异：病毒不断变异，导致疫苗 和药物研发难度加大
安全性问题：疫苗和药物的安全性是 研发过程中必须考虑的重要因素
临床试验：临床试验耗时长，成本高， 且结果不确定
知识产权保护：疫苗和药物的研发需 要投入大量资金和时间，知识产权保 护是研发过程中必须考虑的问题
生物学技术的未来发展前景
续时间
2
生物学在药物研发 中的应用
药物靶点的生物学基础
药物靶点的发现：通过生物 学研究，如基因测序、蛋白 质结构分析等
药物靶点：在细胞或生物体 内发挥特定功能的蛋白质或 核酸
药物靶点的验证：通过生物 学实验，如细胞培养、动物
模型等
药物靶点的作用机制：药物通 过与靶点结合，改变其功能，
从而影响生物体的生理过程
药物生产和质量控制中的生物学技术
细胞培养技术： 基因工程技术： 发酵工程：用
用于生产生物 用于改造微生 于生产抗生素、
药物，如疫苗、 物，生产新型 维生素等药物
抗体等
药物
蛋白质工程： 用于设计和优 化药物分子， 提高药物疗效
和安全性
药物筛选技术： 药物质量控制：
利用生物学方 利用生物学技
法筛选出有效 术检测药物质
药物设计和筛选中的生物学技术
靶点识别：通过基 因测序和蛋白质结 构分析，确定药物 作用的靶点
药物设计：利用计 算机辅助药物设计 （CADD）技术， 设计出符合靶点结 构的药物分子
药物筛选：通过细 胞培养和动物实验 ，筛选出有效且安 全的药物候选物
临床试验：在临床 试验中，进一步验 证药物的安全性和 有效性，为药物上 市提供依据
基因编辑技术：CRISPR-Cas9等基因编辑技术的发展，为疫苗和药物研发提供了新的手段。
生物技术在医学领域的应用
生物技术在医学领域的应用
生物技术在医学领域的应用非常广泛，包括以下几个方面：
1.药物研发：生物技术是药物研发的重要工具，利用生物反应器和重组DNA技术生产新的治疗药物。
例如，激素、抗体和疫苗等。
2.基因诊断和基因治疗：这是生物技术在医学领域的重要应用之一。
利用分子生物学
技术，可以精确识别疾病基因，并开发出有效的基因诊断和基因治疗方法。
3.人工器官：利用细胞培养和组织工程技术，可以培养出人工心脏、人工肾脏等器官，为病患提供重要的治疗手段。
4.生物芯片技术：生物芯片技术是一种高通量筛选、分析和诊断技术，可以用于疾病
检测、药物筛选、毒理学研究和基因表达分析等方面。
5.夜光细菌：利用夜光细菌制成的荧光药物是一种新的抗癌药物。
它可以利用癌细胞
的代谢途径，直接附着于癌细胞并发出荧光信号，便于检测和治疗。
生物技术在医学领域的应用还有很多，随着技术的不断发展，将为人类健康提供更多
的可能性。
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请同学们阅读课本“从生活中来”，并思考以下问题：
1、我国在这项研究中处于领先地位，国家的高度重视、科学 家的献身精神无疑是重要的因素。还有其他原因吗？
我国是SARS疫情的主要发生地，对于疫苗的研制具有别国所没 有的迫切性；同时在取得毒株、抗血清等方面拥有一定的便利 条件；我国在研制灭活疫苗方面拥有较强的科研和生产能力。
动物细胞融合
动物细胞培养
植物细胞培养
细胞的增殖
细胞的全能性
胚胎或幼龄动物组织或器官 离体植物器官、组织或细胞
液体
固体
天然培养基
合成培养基
葡萄糖、氨基酸、无机盐、 矿质元素、蔗糖、维生素、
维生素、动物血清
植物激素、有机添加物
培养瓶
锥形瓶
原代生长，传代生长
更换培养基，细胞增值分化
贴壁生长，细胞增值不分化
基因工程药物
干扰素生产车间
细胞工程药物
传统动植物药物具有高效、低毒、副作用 少的特点。
植物细胞（组织）培养 动物细胞培养
植物细胞（组织）培养
细胞培养的人参愈伤组织
植物细胞（组织）培养
悬浮细胞培养
提取纯化产物
药物制剂
脱分化：离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间后， 会通过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而 无规则，是一种高度分化的呈无定形状态的薄壁细胞。
（4）理论研究
培养正常或异常细胞用 于生理、病理、药理研究
动物细胞（组织）培养
几个概念：
原代培养：将动物组织用胰蛋白酶处理成单个细胞，配制 成一定浓度的悬浮液，放入培养瓶中在培养箱中培养的过程
传代培养：培养瓶中的细胞越来越多，用胰蛋白酶处理使 细胞从瓶壁上脱离下来，配制成悬浮液，分瓶培养的过程
细胞株：原代培养细胞传至10代左右就不容易传下去，细 胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞能存活传到40~50 代，这部分细胞称为细胞株
诱导形成愈伤组织，细胞增 值分化
细胞进行异养需氧代谢
恒温、无菌、无需光照
常温、无菌、光照条件
细胞株→细胞系
愈伤组织→植株
生物技术疫苗
请阅读P86-87.
疫苗的英文名称vaccine，最初是因牛痘得名。现在将一切通过注射或通 过黏膜途径接种，可以诱导机体产生针对特定致病原的特异性抗体或细 胞免疫，从而使机体获得保护或消灭该致病原能力的生物制品统称为疫 苗。 我国早在宋朝真宗时期(998～1023年)就开始从症状轻微的天花病人身上 取得疱浆，人工接染到健康儿童，使之产生轻微症状的感染，从而获得 免疫力，避免引起严重天花和造成死亡。后来这一方法经阿拉伯人传到 欧洲，1721年传入英国。英国医生詹纳注意到感染牛痘的人不会感染天 花。经过多次实验，詹纳于1796年，从一挤奶女工感染牛痘的豆疱中取 出疱浆，给一个8岁的男孩接种在手臂上。后来再给男孩接种天花疱浆， 这个男孩并没有染上天花，证明该男孩对天花确实具有免疫力。这个牛 痘疱浆就是天花疫苗，它能够有效地预防天花。经过一百多年的努力， 1979年4月，世界卫生组织宣布全球消灭了天花。
基因工程药物生产的基本过程
定义：基因工程技术是指将重组对象的目的基因插入载体， 拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌（或细胞），实 现遗传物质的重新组合，并使目的基因再工程菌内进行复 制和表达。 基因工程药物制造的一般流程：
（1）获得目的基因；（2） 组建重组质粒；（3）构建 基因工程菌；（4）培养工程菌；（5）产物分离纯化；
生物技术药物与疫苗
从社会中来
2003年的“非典”一定给大家留下了很深的印象吧。大家知
不知道“非典型肺炎”元凶是什么呢冠？状病毒
在SARS病毒全基因组的测序中发现，SARS病毒由一种相对稳 定的RNA病毒特有蛋白质和另外五种蛋白质组成。它在人体外一般 存活数小时，但在人类排泄物中存活长达4天，在零摄氏度时甚至 可以无限期存活。
生长特点：
（1）贴壁生长：培养瓶中的悬浮液细胞，紧贴培 养瓶内壁才能生长
（2）接触抑制：当培养瓶中内壁生长细胞彼此紧 密接触时，细胞不再分裂
动物细胞（组织）培养
应用：
（1）生产有重要价值的蛋白质产品 分泌性的蛋白质产品
（2）培养皮肤细胞用于移植
形成组织
（3）检测有毒物质
致癌致畸引起染色体数 目和结构改变
（6）除菌过滤；（7）半成品检定；（8）包装
基因工程药物
干扰素的生产： 什么是干扰素？
传统方法：从人血液中的白细胞内提取 每300L血液才能提取1mg
基因工程：将干扰素基因转移到大肠杆菌中 每千克培养液可提取20-40 mg
干扰素口服无效，须注射给药，最初的主要作用是抗病毒， 后来发现其有很重要的免疫调节作用。
曾有专家预言，芯片技术、医
药和生物工程这三个领域将是21世 纪头30-40年发展最快的领域，是世 界经济发展的火车头。
生物技术药物
生物技术药物
一般是指利用DNA重组技术或其他生物技术生产的药物。
基因工程药物
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酶工程药物
发酵工程药物
细胞工程药物
现实中的问题
请同学们阅读P84 “现实中的问题 ”及P85“基因 工程药物”，并简述基因工程技术生产药物的过程 。
2、SARS疫苗用于人体临床研究还要经过有关伦理委员会的批 准，这是为什么？这是为了保障受试者的权益并确保试验的科 学性和可靠性。
这是为了保障受试者的权益并确保试验的科学性和可靠 性。受试者的权益、安全和健康必须高于对科学和社会利益 的考虑。SARS疫苗用于临床，要经过伦理委员会批准和与 受试者签定知情同意书，是保障受试者权益的主要措施。
动物细胞融合
现在人们所说的生物药物，是泛指包括生物制品在内的生物
体的初级和次级代谢产物及生物体的某一组成部分，甚至整个生 物体用作诊断和治疗疾病的医药品。例如，从动、植物中提取生 化药物，利用微生物发酵或动植物细胞组织培养，转化生产的药 物。而生物技术药物，一般是指利用DNA重组技术，或其他生 物技术生产的药物，包括基因工程药物、酶工程药物、动植物细 胞工程药物等。其品种主要包括用于预防疾病的疫苗、疫情检测 和临床诊断的试剂、治疗疾病的药物等。当然，生物技术药物也 属于生物药物。
动物细胞（组织）培养
动物细胞（组织）培养
培养基：
状态 液体培养液（动物细胞生活的液体环境）
成分 葡萄糖（满足能量需求、作为细胞碳源） 氨基酸（合成蛋白质） 无机盐（重要的细胞组成物质） 维生素、动物血清等 （生长调节作用）
条件 恒温（ 动物细胞生长温度） 无菌条件（防止微生物污染）
动物细胞（组织）培养
生物技术制药与传统的生物制药有内在联系，同时又有明显区别。 传统的生化制药，采用普通技术，从动物或植物中提取药物不属 于生物技术制药，如传统中药和从动物组织、器官或血液中提取 生化药物。但是，利用生物技术也可以生产传统生物制药的产品。
原理
细胞来源
状态
培 养
成分
基 组成
器皿 过程
生长特点
培养条件 培养结果
细胞系：细胞株传到50左右不能再继续传代，部分细胞遗 传物质改变，具有癌变细胞的特点，可以在培养条件下无限制的 传代下去，这部分细胞称为细胞系
动物细胞融合
回忆植物细胞融合过程 中用了什么方法来促使 原生质融合？
物理法：电刺激，振荡 化学法：PEG
（聚乙二醇）
动物细胞融合
动物细胞的融合还 常常用到灭活的病 毒作为诱导剂