生物大分子药物研究前沿课件
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分子靶向抗癌药物的临床应用进展演示精品PPT课件
●效果与不良反应：第一线治疗RR 28%，曲妥珠单抗失败 后第二线治疗RR 8%，为小分子故可通过血脑屏障，治疗脑转 移有效。联合卡培他滨比单用卡培他滨优(TTP 27.1:18.6周， HR 0.57)，皮疹和腹泄，轻微心毒性。
●企业与上市时间：Glaxo Smithkline phama Ltd, 2007.3
分子靶向抗癌药物的临床应用进展
410006，(O) E-mail：`
★抗肿瘤药物研究是肿瘤防治研究中最活跃的领域之一 ★70年来主要是细胞毒药物，临床常用的有70余种 ★分子靶向抗癌药应运而生，近10年来有10余种用于临床
传统化疗药
分子靶向药
作用靶点 DNA、RNA和蛋白质
特定的蛋白分子与核苷酸片段
索拉芬尼、多吉美(Sorafenib, nexavar, BAY 43-9006)
●作用靶点：RAF激酶，VEGFR-2&3，PDGFR-β，KIT， FLT-3和RET等
●基本原理：具有双重抗肿瘤作用，因它既可抑制RAF/ MEK/ERK通路直接抑制肿瘤生长；又可抑制VEGF和PDGF受 体，阻断肿瘤新生血管形成，间接抑制肿瘤生长。在异体移植 模型上证明有广谱抗癌作用与明显的抗血管生成（MVD↓）。
●作用靶点：VEGFR-1&2, PDGFR-α&β, KIT, FLT-3与RET
●基本原理：多靶点酪氨酸激酶抑制剂，有抗肿瘤及抗血管生成双 重作用。主要由细胞色素Cyp3A4引起代谢，有较长的半衰期(41～86h)， 适于单剂每日应用。
●适应证与用法：二线治疗GIST，晚期肾细胞癌，其他
50mg/d，口服连用4周，休息2周，6周为一周期。
疲乏，胃肠道反应：腹泻、恶心、胃炎、消化不良等。皮肤脱色， 一般轻至中度，严重的有肺栓塞(1.1%)，Pt↓(1.1%)，肿瘤出血(0.9%)， 特别是甲状腺功能浅退值得注意。
●企业与上市时间：Glaxo Smithkline phama Ltd, 2007.3
分子靶向抗癌药物的临床应用进展
410006，(O) E-mail：`
★抗肿瘤药物研究是肿瘤防治研究中最活跃的领域之一 ★70年来主要是细胞毒药物，临床常用的有70余种 ★分子靶向抗癌药应运而生，近10年来有10余种用于临床
传统化疗药
分子靶向药
作用靶点 DNA、RNA和蛋白质
特定的蛋白分子与核苷酸片段
索拉芬尼、多吉美(Sorafenib, nexavar, BAY 43-9006)
●作用靶点：RAF激酶，VEGFR-2&3，PDGFR-β，KIT， FLT-3和RET等
●基本原理：具有双重抗肿瘤作用，因它既可抑制RAF/ MEK/ERK通路直接抑制肿瘤生长；又可抑制VEGF和PDGF受 体，阻断肿瘤新生血管形成，间接抑制肿瘤生长。在异体移植 模型上证明有广谱抗癌作用与明显的抗血管生成（MVD↓）。
●作用靶点：VEGFR-1&2, PDGFR-α&β, KIT, FLT-3与RET
●基本原理：多靶点酪氨酸激酶抑制剂，有抗肿瘤及抗血管生成双 重作用。主要由细胞色素Cyp3A4引起代谢，有较长的半衰期(41～86h)， 适于单剂每日应用。
●适应证与用法：二线治疗GIST，晚期肾细胞癌，其他
50mg/d，口服连用4周，休息2周，6周为一周期。
疲乏，胃肠道反应：腹泻、恶心、胃炎、消化不良等。皮肤脱色， 一般轻至中度，严重的有肺栓塞(1.1%)，Pt↓(1.1%)，肿瘤出血(0.9%)， 特别是甲状腺功能浅退值得注意。
生物大分子药物讲课讲稿
生物大分子药物生物大分子药物近年来，生物大分子药物发展迅猛，受到的关注也越来越多。
与传统小分子药物相比，生物大分子药物具有相对分子质量大、不易透过生物膜、给药剂量低、易在体内降解等特点，这导致其具有与小分子药物不同的药代动力学特征。
以蛋白多肽药物、单克隆抗体药物、抗体药物偶联物和核酸药物4 类生物大分子药物为例，综述近年来生物大分子药物的药代动力学研究进展，旨在为生物大分子药物及生物类似药的研发提供参考。
[ 关键词] 生物大分子药物；蛋白多肽药物；单克隆抗体药物；抗体药物偶联物；核酸药物；药代动力学生物大分子药物是指一类利用现代生物技术方法生产的源自生物体内并被用于疾病的诊断、治疗或预防的生物大分子，狭义上也称为生物技术药物。
随着分子生物学、基因工程和基因组学的研究发展，生物技术药物得以迅猛发展，其种类也日趋增多。
目前生物技术药物包括DNA 重组技术生产的蛋白质、多肽、酶、激素、疫苗、单克隆抗体（mono-clonal antibody，mAb）和细胞因子药物，也包括蛋白质工程技术生产的上述产品的各类修饰物，还包括用于基因治疗的基因、反义寡核苷酸和核酶及病毒和非病毒基因递送载体等。
药代动力学研究对于药物的有效性和安全性评估非常重要，如选择合适的给药途径，设定合适的给药频率和给药剂量，明确药物是否可以到达相应的靶器官等。
但不同于传统的小分子化学药物，生物大分子药物具有相对分子质量大、不易透过生物膜、给药剂量低、仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2易在体内降解等特点，使其在生物体内的处置过程变得更为复杂（见表1），也给药代动力学研究提出了新的挑战。
本文将分别围绕蛋白多肽药物、mAb 药物、抗体药物偶联物（antibody-drug conjugate，ADC）和核酸药物，对其药代动力学特点进行分析和讨论。
1 生物大分子药物的体内吸收生物大分子药物包括蛋白多肽药物、核酸药物、ADC 药物和mAb 药物等，与传统小分子药物（相对分子质量为200 ~ 700）相比，其相对分子质量（1 500 ~ 150 000）较大，不易被吸收，同时存在口服后易被消化道酶降解破坏的问题，各种生物大分子药物在吸收方面存在许多相似的特点，在此一并阐述。
生物医药进展 PPT课件
在人乳腺癌的小鼠模型中，组合HDI/TRAIL-R 疗法的效果。 该项研究是与墨尔本大学、德国国立肿瘤疾 病研究中心以及日本顺天大学免疫学部的 研究人员合作完成的。
Vorinostat诱导内源凋亡通路
通过与小鼠单克隆抗体MD5-1（选择性活 化DR5死亡受体）的组合
产生了协同反应 可以在体外和体内快速诱导乳腺癌细胞 的凋亡。
药效和毒性属于分子设计的内在参数，还可以通过改 善化学结构来进行调整
溶解性就是另一回事了，解决化合物溶解性问题的首选方案一般 是让化合物形成盐离子，但这很少能真正起作用。
溶解性太低为给药带来了诸多难题
--如导致口服药的生物药效太低 服用周期内生物药效波动太大
配药麻烦且不容易配成 可能还必须添加强效的助溶剂，这些助溶剂会有不 良的副作用。
不容忽视。
开发基于纳米微粒的给药系统并且成功上市 是这十年中制药界最重要的进步
二十世纪七八十年代
人们对胶囊技术抱有 浓厚的兴趣
凭借脂质体聚合物结构不会引起生物排斥的特点 ，纳米微粒最终脱颖而出
----研究者们逐渐习惯在药物开发早期就开始考虑它们的给药方式 ，这种做法的好处也逐渐显现，特别是对于配药困难的分子，其中 包括完整性极差或者水溶性极低的分子。
实验药ABT-737是一种有前景的组合 HDI疗法的候选药物
前幸存蛋白（pro-survival protein） Bcl-2家族的靶向抑制剂 一些Bcl-2蛋白阻止线粒体膜变得可渗透，导 致胞质内的半胱天冬酶活化，通过切割一 系列胞质蛋白质诱导凋亡。
（二）组合疗法
默克公司新获授权的 HDI Vorinostat
肿瘤学药物的研究人员正在研发利用细胞死 亡途径，如程序性细胞凋亡的方式来杀死 肿瘤细胞的新途径，
《当代药物科学前沿》PPT课件
现代社会人员流动与交往日趋频繁 1918西班牙禽流感(H1N1)爆发 和快捷，传染病的传播具有范围广、 速度快的特点。艾滋病、SARS、 禽流感的流行，是突出的例子
在复杂的国际斗争中，防范生物恐 怖的问题也日益变得重要
整理课件ppt
新的禽流感有爆发的可能
整理课件ppt
23
平台建设不断加强和完善初步建立国家药物 创新体系
“九五”期间 攀登项目 在国家攻关计划和863计划中设立重大专项
➢ “创新药物研究与产业化开发” ➢ “生物技术新型药物及疫苗” ➢ “中药现代化研究与产业化开发”
1035工程（到本世纪末，开发出10个具有专利保护的一类新药；支 持建立5个新药筛选中心、5个药物安全性评价中心、5个药物临床 试验研究中心）：科技部投入1.8亿元，带动地方和企业投入17亿元
欧美日三大医药市场份额
全球医药20强企业市场集中化趋势
整理课件ppt
9
新药研发竞争激烈，研发投入不断增加
2004年全球新药研发投入10强医药企业
整理课件ppt
10
新药研发项目前10强医药企业
2003年9月统计
整理课件ppt
11
R&D投入行业排名
整理课件ppt
12
药品市场结构出现了新的变化，生物药、 天然药物、 新型释药系统的研发受到广泛关注
1900-2003 1990-2003 2000-2010 2000-2030
( TRENDS in Pharmacological Sciences )
基因组研究开启了药物研究的新时代
整理课件ppt
16
创新药物的 研究思路、研究方向、技术路线 都发生了深刻变 化。形成了“从基因到药物”的崭新研究模式。
在复杂的国际斗争中，防范生物恐 怖的问题也日益变得重要
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新的禽流感有爆发的可能
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23
平台建设不断加强和完善初步建立国家药物 创新体系
“九五”期间 攀登项目 在国家攻关计划和863计划中设立重大专项
➢ “创新药物研究与产业化开发” ➢ “生物技术新型药物及疫苗” ➢ “中药现代化研究与产业化开发”
1035工程（到本世纪末，开发出10个具有专利保护的一类新药；支 持建立5个新药筛选中心、5个药物安全性评价中心、5个药物临床 试验研究中心）：科技部投入1.8亿元，带动地方和企业投入17亿元
欧美日三大医药市场份额
全球医药20强企业市场集中化趋势
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9
新药研发竞争激烈，研发投入不断增加
2004年全球新药研发投入10强医药企业
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10
新药研发项目前10强医药企业
2003年9月统计
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11
R&D投入行业排名
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12
药品市场结构出现了新的变化，生物药、 天然药物、 新型释药系统的研发受到广泛关注
1900-2003 1990-2003 2000-2010 2000-2030
( TRENDS in Pharmacological Sciences )
基因组研究开启了药物研究的新时代
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16
创新药物的 研究思路、研究方向、技术路线 都发生了深刻变 化。形成了“从基因到药物”的崭新研究模式。
药学分子生物PPT课件
“Cellular” Genomes
Viruses Procaryotes
Eucaryotes
Nucleus
Capsid
Plasmids
Viral genome
Bacterial chromosome
Chromosomes (Nuclear genome)
Mitochondrial genome
Chloroplast genome
八、原核和真核细胞中基因和顺反子的关系
原核-单顺反子 真核-多顺反子
第三节、基因组
基因组：携带生物体全部遗传信息的核酸量。
基因组就是一个物种中所有 基因的整体组成。人类基因 组有两层意义：遗传信息和 遗传物质。要揭开生命的奥 秘，就需要从整体水平研究 基因的存在、基因的结构与 功能、基因之间的相互关系。
★KpnⅠ家族：
人类和灵长类DNA经KpnⅠ酶解后，产生4个片 段（、、、），这些就被命名为KpnⅠ家族。人 类基因组中的KpnⅠ序列约在3-6%，也是散在分 布的。功能尚不清楚。
2高度重复序列： 高度重复顺序不能转录，它们参与染色体结构 的维持，形成结构基因间隔。分布于着丝点、 端粒区、结构基因两侧
5.细菌中的DNA大部分是用于编码蛋白质，只 有一小部分是不翻译的。
6.结构基因重复序列少，基因组中仅有少数基 因存在基因重叠现象
7. 单个染色体呈环状，染色体DNA并不和蛋白 质固定结合。
五、 真核生物基因特征
基因的不连续性
1.基因家族
真核细胞基因组中有许多来源相同，结构相似， 功能相关的基因，这样的一组基因称基因家族
含量最高的一种染色体蛋 白质，带大量精氨酸和组 氨酸（碱性氨基酸）分为 ，有H1、H2A、H2B、 H3、H4五种
中国药科大学中药分析技术课件-生物大分子分析
化学和生物化学方法
自溶法：自溶法是在一定的pH和温度条件下， 利用组织细胞内自身的酶系统将细胞破碎的方 法。自溶法需要较长的时间，常添加少量的防 腐剂如甲苯、氯仿等防止细菌污染。
酶解法：利用各种水解酶和溶菌酶、纤维素酶、 蜗牛酶、半纤维素酶、几丁质酶和脂酶等专一 性地将细胞壁分解，使细胞内含物释放出来。 适于制备大分子核酸材料的破壁。
所的沉淀溶于少量缓冲液中，或以固体 形式保存，都相当稳定。
有机溶剂沉淀
其它特殊方法
PEG沉淀 以鱼精蛋白沉淀去除核酸 耐热蛋白可以加热处理等。
大分子的层析
凝胶过滤 离子交换 亲和层析 反相层析 疏水层析
凝胶过滤层析原理
样品或溶液进入胶体情形
葡聚糖凝胶
1. Sephadex G系列：是最早推出的介质， 有各种适用分子量范围，如G-10，15， 25，50，75，100，150，200等，数字越 大，表示凝胶孔径越大，使用的分子量 也越大。注意 G-150 以上的凝胶，在高 压下会被压垮而使流速变慢，甚至无法 流通，应改用 Sephacryl 或 Sepharose 系 列。 G-25 以下者，可用作蛋白质的脱盐 (desalting) 用
亲和色谱法由于具有极高的生物特异性，分离 目的物受理化相似杂质的干扰极少，能从比较 复杂的细胞提取液或细菌发酵液中一步分离提 取出所需的物质，提取倍数可达一百倍以上。
总得来说，早期分离提纯的方法，选择的原则一 般是从低分辨率到高分辨率，而且负荷量较大为 合适。
随着许多新技术的建立，一个特异性方法其分辨 率很高，便意味着提纯步骤的简化，提纯步骤减 少，回收率便高，具有生物活性物质变性的危险 性就小，这是所有从事生物分离者所希望的。
难以离心？？？ 过滤，加助滤剂（硅藻土等，小
生物大分子药物研究前沿ppt
近三年主要生物技术药物销售额
销售额（$,billion)
35
33
30
27
25
25
20 20
19
18
2006 2007 2008
15.5 10.6
12.5 11 9
6.77.6 8
6.57.4 8
0
Monoclonal Antibodies
Vaccines Erythropoietin TNF Blockers
（二）生物药物的生产
高效表达系统 生产工艺质量控制
生物制药的生产—表达系统
原核表达 表达系统
真核表达
大肠杆菌 枯草杆菌 青枯病产碱杆菌 假单胞菌 NPro自身蛋白酶融合技术，NAFT(山德士公 司，新微生物表达系统)
酵母 丝状真菌 昆虫/杆状病毒表达系统 植物 哺乳动物细胞表达系统 转基因动物生物反应器
（一）药物设计--药物靶点研究
探讨致病分子机理，寻找合适的药物治疗新靶点 单个靶点的多种生物学功能及精细调控 单个靶点的多种存在形式:亚型 个体化治疗，针对特异人群的靶向诊断试剂和治疗药物 多个信号途径的相互作用：网络病理学 从老药中寻找治疗疾病的新靶点：不明确靶点的老药有17% 发现老药的新型治疗用途
年销售额 40 亿美元的基因工程药物
至2010年底，FDA 共批准250种生物技术药物上市 2007年销售额超过40亿美元的药物有16种，基因工程药物占据7种： 1. 治疗非霍奇金淋巴瘤的 anti-CD20 抗体 Rituxan 2. 治疗乳腺癌的anti-EGFR II 抗体 Herceptin 3. 治疗肿瘤放化疗后出现的白细胞减少的 G-CSF 4. 治疗肺癌、乳腺癌和结直肠癌的 anti-VEGF 抗体 Avastin 5. 治疗类风湿关节炎的 anti-TNFα抗体Enbrel、Remicade
《分子生物工程》课件
05
分子生物工程的挑 战与未来发展
技术挑战与解决方案
技术挑战
分子生物工程技术在应用过程中面临着许多技术挑战，如基 因编辑技术的精确性、基因表达调控的复杂性以及细胞命运 决定的机制等。
解决方案
针对这些挑战，科研人员正在探索新的技术和方法，如开发 更精确的基因编辑工具、深入研究基因表达调控机制以及揭 示细胞命运决定的过程等。
生物能源领域
生物燃料
利用分子生物工程技术，开发新型生物燃料，替代化石燃料，减少碳排放。
生物质能
利用分子生物工程技术，实现生物质的高效转化和利用，提高能源利用效率。
04
分子生物工程的前 沿研究
基因编辑技术
基因编辑技术
CRISPR-Cas9系统是目前最常用 的基因编辑技术，它能够精确地
定位和修改生物体的基因组。
未来发展方向
随着分子生物工程技术的不断进步和 应用领域的拓展，未来发展方向将更 加多元化和个性化，如精准医疗、生 物制药、农业生物技术以及环境生物 技术等。
前景展望
分子生物工程技术将在未来继续发挥 重要作用，为人类带来更多的福祉和 创新。同时，需要加强科研合作和人 才培养，推动技术的可持续发展和广 泛应用。
医药领域
01
02
03
基因治疗
利用基因工程技术修复、 替换或增减人类基因，以 达到治疗疾病的目的。
药物研发
利用分子生物工程技术， 快速筛选和优化药物候选 物，提高药物研发效率。
诊断技术
基于分子生物工程技术， 开发新型诊断试剂和仪器 ，提高疾病诊断的准确性 和灵敏度。
农业领域
转基因作物
通过转基因技术改良作物 ，提高抗逆性、产量和品 质。
历史
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药效更强的蛋白质工程产品 多种表达体系开发应用
重组生物药物的研发过程
活性提高 稳定性增加 半衰期增加 免疫原性减少
真核哺乳动物细胞为主
学习交流PPT
9
➢药物的设计——药物的靶点及药物设计 ➢药物的生产——表达体系和质量控制 ➢药物的评估——药效和毒副作用
学习交流PPT
10
（一）药物设计--药物靶点研究
学习交流PPT
6
生物制药发展迅速
1982-2008年美国FDA批准的新生物产品
学习交流PPT
7
2008年美国处于临床试验的生物技术药物
按产品类型分类
按适应症分类
学习交流PPT
8
一、生物技术药物的研发过程及关键环节
突变技术 融合蛋白质表达
定向进化 基因渗入 基因敲除
各种天然存在的治疗蛋白质 E. coli等微生物表达
学习交流PPT
3
第一部分：生物大分子药物 及其研发现状
学习交流PPT
4
生物大分子药物及其现状
➢生物药物：肽、蛋白质、抗体、核酸（基因）、疫苗、 糖治疗剂、基于细胞或组织的治疗剂
➢已批准的生物药物: 超过250个，包括重组蛋白质、血液 产品、单克隆抗体和重组疫苗
➢药物应用最多的为重组蛋白质和抗体 ➢主要用于治疗癌症、艾滋病、冠心病、糖尿病和一些罕
见的遗传疾病等。
学习交流PPT
5
年销售额 40 亿美元的基因工程药物
至2010年底，FDA 共批准250种生物技术药物上市 2007年销售额超过40亿美元的药物有16种，基因工程药物占据7种： 1. 治疗非霍奇金淋巴瘤的 anti-CD20 抗体 Rituxan 2. 治疗乳腺癌的anti-EGFR II 抗体 Herceptin 3. 治疗肿瘤放化疗后出现的白细胞减少的 G-CSF 4. 治疗肺癌、乳腺癌和结直肠癌的 anti-VEGF 抗体 Avastin 5. 治疗类风湿关节炎的 anti-TNFα抗体Enbrel、Remicade
规模生产
美国FDA倾向在21世纪都采用真核表达系统生产蛋白质药物
学习交流PPT
18
欧美生物制药哺乳动物细胞表达产品
[Ronald A. Rader. Expression Systems for Process and Product Improvement. BioProcess International JUNE 2008]
Expresssion systems and transformed hosts
Number
hamster, Chinese ovary (CHO)仓鼠
50
Mammalian cells, nonprimate
murine myeloma cells鼠科骨瘤
11
murine cells other
学习交流PPT
17
哺乳动物细胞表达系统
➢ 具有准确的转录后修饰功能，表达的蛋白在分子结构、理化特性 和生物学功能方面最接近于天然蛋白分子；
➢ 具有重组基因的高效扩增和表达能力，外源蛋白整合稳定； ➢ 具有产物胞外分泌功能，便于下游产物分离纯化； ➢ 能以悬浮培养方式或在无血清培养基中达到高密度培养，可以大
human cells, unspecified
1
现有的利用哺乳动物细胞表达的药物中有70%是以CHO表达生产的
学习交流PPT
11
学习交流PPT
12
（二）生物药物的生产
➢ 高效表达系统 ➢ 生产工艺质量控制
学习交流PPT
13
生物制药的生产—表达系统
大肠杆菌
枯草杆菌
原核表达
青枯病产碱杆菌 假单胞菌
表达系统
NPro自身蛋白酶融合技术，NAFT(山德士公 司，新微生物表达系统)
酵母
丝状真菌
真核表达
昆虫/杆状病毒表达系统 植物
2. 提取时需破碎细胞，往往会造成核酸、热原、内毒素或脂多糖的释放； 3. 不存在翻译后修饰作用，蛋白质产物不能糖基化； 4. 目的蛋白质的N端常多余一个甲硫氨酸残基，容易引起免疫反应
学习交流PPT
16
真核表达系统--酵母
酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae ——应用最多
限制：糖基化修饰中糖链结构和组成与天然糖蛋白相差甚远， 不适用糖链极大影响生物活性的蛋白质(EPO、治疗性抗体等)
生物大分子药物 研究开发前沿
学习交流PPT
1
内容
第一部分：生物大分子药物 及其研发现状
第二部分：生物大分子药物 传递系统研究进展
学习交流PPT
2
第五讲 复习思考题
• 生物技术药物的研发关键环节有哪些？ • 生物技术药物的翻译后修饰方法有哪几种？ • 蛋白质、多肽药物载体型传递系统有哪些？ • 疫苗载体型传递系统有哪些？
1
Mammalian cells, primate灵长类
monkey cells, diploid, kidney,or fetal lung 4
human cells, transformed with EpsteinBarr virus transformed
1
Human cells
human cells, gene activation by TKT2 2 human kidney cells, embryonic胚胎样 1
哺乳动物细胞表达系统
转基因动物生物反应器
学习交流PPT
14Biblioteka 数量FDA批FD准A批准的的生生物技物术药药物表物达系统表达系统
90
80
70
66
60
50
40
30
20
10
0
bacteria
81, 49%
81
19
yeast
mammal
66, 40%
bacteria yeast mammal
细菌 酵母 哺乳动物
➢ 探讨致病分子机理，寻找合适的药物治疗新靶点 ➢ 单个靶点的多种生物学功能及精细调控 ➢ 单个靶点的多种存在形式:亚型 ➢ 个体化治疗，针对特异人群的靶向诊断试剂和治疗药物 ➢ 多个信号途径的相互作用：网络病理学 ➢ 从老药中寻找治疗疾病的新靶点：不明确靶点的老药有17% ➢ 发现老药的新型治疗用途
学习交1流9,PP1T1%
15
原核表达系统
大肠杆菌 E.coli —安全、经典的标准化表达系统
➢ 成本低廉、工艺成熟、表达量高 ➢ 简单蛋白质药物生产不可或缺的表达系统 ➢ 2000年后，在欧美新药的研究中比例减少 ➢ 2005年至今美国FDA批准的重组蛋白质药物都是真核表达
缺点：
1. 容易形成包涵体（寄主细胞内形成一种蛋白质性质的病变结构），须 变复性处理，易造成活性下降或丧失；
重组生物药物的研发过程
活性提高 稳定性增加 半衰期增加 免疫原性减少
真核哺乳动物细胞为主
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➢药物的设计——药物的靶点及药物设计 ➢药物的生产——表达体系和质量控制 ➢药物的评估——药效和毒副作用
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（一）药物设计--药物靶点研究
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6
生物制药发展迅速
1982-2008年美国FDA批准的新生物产品
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2008年美国处于临床试验的生物技术药物
按产品类型分类
按适应症分类
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8
一、生物技术药物的研发过程及关键环节
突变技术 融合蛋白质表达
定向进化 基因渗入 基因敲除
各种天然存在的治疗蛋白质 E. coli等微生物表达
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3
第一部分：生物大分子药物 及其研发现状
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4
生物大分子药物及其现状
➢生物药物：肽、蛋白质、抗体、核酸（基因）、疫苗、 糖治疗剂、基于细胞或组织的治疗剂
➢已批准的生物药物: 超过250个，包括重组蛋白质、血液 产品、单克隆抗体和重组疫苗
➢药物应用最多的为重组蛋白质和抗体 ➢主要用于治疗癌症、艾滋病、冠心病、糖尿病和一些罕
见的遗传疾病等。
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5
年销售额 40 亿美元的基因工程药物
至2010年底，FDA 共批准250种生物技术药物上市 2007年销售额超过40亿美元的药物有16种，基因工程药物占据7种： 1. 治疗非霍奇金淋巴瘤的 anti-CD20 抗体 Rituxan 2. 治疗乳腺癌的anti-EGFR II 抗体 Herceptin 3. 治疗肿瘤放化疗后出现的白细胞减少的 G-CSF 4. 治疗肺癌、乳腺癌和结直肠癌的 anti-VEGF 抗体 Avastin 5. 治疗类风湿关节炎的 anti-TNFα抗体Enbrel、Remicade
规模生产
美国FDA倾向在21世纪都采用真核表达系统生产蛋白质药物
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欧美生物制药哺乳动物细胞表达产品
[Ronald A. Rader. Expression Systems for Process and Product Improvement. BioProcess International JUNE 2008]
Expresssion systems and transformed hosts
Number
hamster, Chinese ovary (CHO)仓鼠
50
Mammalian cells, nonprimate
murine myeloma cells鼠科骨瘤
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murine cells other
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哺乳动物细胞表达系统
➢ 具有准确的转录后修饰功能，表达的蛋白在分子结构、理化特性 和生物学功能方面最接近于天然蛋白分子；
➢ 具有重组基因的高效扩增和表达能力，外源蛋白整合稳定； ➢ 具有产物胞外分泌功能，便于下游产物分离纯化； ➢ 能以悬浮培养方式或在无血清培养基中达到高密度培养，可以大
human cells, unspecified
1
现有的利用哺乳动物细胞表达的药物中有70%是以CHO表达生产的
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11
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（二）生物药物的生产
➢ 高效表达系统 ➢ 生产工艺质量控制
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生物制药的生产—表达系统
大肠杆菌
枯草杆菌
原核表达
青枯病产碱杆菌 假单胞菌
表达系统
NPro自身蛋白酶融合技术，NAFT(山德士公 司，新微生物表达系统)
酵母
丝状真菌
真核表达
昆虫/杆状病毒表达系统 植物
2. 提取时需破碎细胞，往往会造成核酸、热原、内毒素或脂多糖的释放； 3. 不存在翻译后修饰作用，蛋白质产物不能糖基化； 4. 目的蛋白质的N端常多余一个甲硫氨酸残基，容易引起免疫反应
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真核表达系统--酵母
酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae ——应用最多
限制：糖基化修饰中糖链结构和组成与天然糖蛋白相差甚远， 不适用糖链极大影响生物活性的蛋白质(EPO、治疗性抗体等)
生物大分子药物 研究开发前沿
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1
内容
第一部分：生物大分子药物 及其研发现状
第二部分：生物大分子药物 传递系统研究进展
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2
第五讲 复习思考题
• 生物技术药物的研发关键环节有哪些？ • 生物技术药物的翻译后修饰方法有哪几种？ • 蛋白质、多肽药物载体型传递系统有哪些？ • 疫苗载体型传递系统有哪些？
1
Mammalian cells, primate灵长类
monkey cells, diploid, kidney,or fetal lung 4
human cells, transformed with EpsteinBarr virus transformed
1
Human cells
human cells, gene activation by TKT2 2 human kidney cells, embryonic胚胎样 1
哺乳动物细胞表达系统
转基因动物生物反应器
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14Biblioteka 数量FDA批FD准A批准的的生生物技物术药药物表物达系统表达系统
90
80
70
66
60
50
40
30
20
10
0
bacteria
81, 49%
81
19
yeast
mammal
66, 40%
bacteria yeast mammal
细菌 酵母 哺乳动物
➢ 探讨致病分子机理，寻找合适的药物治疗新靶点 ➢ 单个靶点的多种生物学功能及精细调控 ➢ 单个靶点的多种存在形式:亚型 ➢ 个体化治疗，针对特异人群的靶向诊断试剂和治疗药物 ➢ 多个信号途径的相互作用：网络病理学 ➢ 从老药中寻找治疗疾病的新靶点：不明确靶点的老药有17% ➢ 发现老药的新型治疗用途
学习交1流9,PP1T1%
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原核表达系统
大肠杆菌 E.coli —安全、经典的标准化表达系统
➢ 成本低廉、工艺成熟、表达量高 ➢ 简单蛋白质药物生产不可或缺的表达系统 ➢ 2000年后，在欧美新药的研究中比例减少 ➢ 2005年至今美国FDA批准的重组蛋白质药物都是真核表达
缺点：
1. 容易形成包涵体（寄主细胞内形成一种蛋白质性质的病变结构），须 变复性处理，易造成活性下降或丧失；