现代生物技术发展史

现代生物技术的发展姓名：王利新学号：学院：摘要：现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而快速发展起来的。

医药生物技术起步最早、发展最快，目前世界已有2000多家生物技术公司，其中70%从事医药产品的开发。

生物技术工业总体日趋成熟，正在由风险产业变成以商业为动力，以市场为中心的产业。

应用生物技术已有可能产生几乎所有的多肽和蛋白质，基因工程技术的应用已使新药研究方法和制药工业的生产方式发生重大变革。

该文对现代生物技术在医药和基因工程现代化的应用进行了全面、深入的论述。

【关键词】生物技术；医药；基因工程技术；率高近十几年来，在利用生物技术制取新药方面取得了惊人的成就，已有不少药物应用于临床。

例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素（Epo）、GM－集落刺激因子（GM－CSF）、组织溶纤酶原激活素、白细胞介素－2及白介素－11等。

正在研究的有降钙素基因相关因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子等140多种。

随着生物技术药物的发展，多肽与蛋白质类药物的研究与开发，已成为医药工业中一个重要的领域，同时给生物制剂带来了新的挑战。

在实际应用中，基因工程药物受到一定限制，如口服应用时生物利用度低，会受到消化酶的破坏，在胃酸作用下不稳定，在体内半衰期较短等，因此只能注射给药或局部用药。

为了克服这些缺陷，已开始改为合成这些天然蛋白质的较小活性片段，即所谓“多肽模拟”或“多肽结构域”合成，又叫“小分子结构药物设计”。

这类药物可口服，有利于由皮肤、粘膜给药，用于治疗免疫缺陷症、HIV 感染、变态反应性疾病、风湿性关节炎等，其制造成本也更低。

这种设计思想也已应用于多糖类药物、核酸类药物和模拟酶的有关研究。

小分子药物设计属于第二代结构相关性药物设计，所设计的分子能替代原先天然活性蛋白与特异靶相互作用。

在给药方式的研究方面，对注射用溶液和注射用无菌粉末（目前上市的多肽蛋白质类药物多为此种剂型），除了继续改进其稳定性外，还通过一些其他技术手段，研制出了化学修饰型、控释微球型和脉冲式给药系统。

在非注射途径的给药系统，即包括鼻腔、口服、直肠、口腔、肺部给药方面也已取得重大进展。

国内市场上主要有基因工程乙肝疫苗、干扰素、重组人白介素-2、G-CSF（增白细胞）、重组人红细胞生成素（EPO）等15种自己生产的基因工程药品。

已经批准进入临床的有重组人胰岛素、白细胞介素-3等近十种药；单克隆抗体研制已由实验进入临床，B型血友病基因治疗已初步获得临床疗效，遗传病的基因诊断技术达到国际先进水平；正在进行开发研究的基因工程疫苗或药物还有几十种（见表二），此外还有很多基因工程药物正在进行临床前研究，如IL（interleukin，白细胞介素）-5、IL-15、抗IL-8抗体、抗IL-8受体抗体、神经生长因子、肝细胞生长因子等。

从基因工程技术的发展方向来看，以下几个领域是未来我国研究和投资的主要方向：1、开发针对神经系统、肿瘤、心血管系统、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的多肽、蛋白质和核酸等新生物技术产品。

此方面开发重点将主要是干扰素、生长激素与Ｔ－ＰＡ等2、选择一批市场前景好的生物技术产品及疫苗、诊断用单克隆抗体。

专家认为我国在这方面已有一定基础，开发重点是乙肝基因疫苗与单克隆抗体诊断试剂。

3、开发靶向药物主要是开发抗肿瘤药物。

目前治疗肿瘤药物确实存在一个所谓“敌我不分”的问题。

在杀死癌细胞的同时，也杀死正常细胞。

导向治疗就是针对这个问题提出来。

所谓导向治疗就是利用抗体寻找靶标，如导弹的导航器，把药物准确引入病灶，而不伤及其他组织和细胞。

4、人源化的单克隆抗体的研究开发。

抗体可以对抗各种病原体，亦可作为导向器，但目前的单克隆抗体，多为鼠源抗体，注入人体后会产生抗体（抗抗体）或激发免疫反应。

目前国外已研究噬菌体抗体技术，嵌合抗体技术，基因工程抗体技术以解决人源化抗体问题。

5、血液替代品的研究与开发仍然占重要地位。

血液制品是采用大批混合的人体血浆制成的，由于人血难免被各种病原体所污染，如爱滋病病毒及乙肝病毒等，通过输血而使患者感染爱滋病或乙型肝炎的案例时有发生，因此利用基因工程开发血液替代品引人注目。

专家预计，生物技术制药产业到2003年这一市场可达到600亿美元，占同期世界药品市场总销售额的10％以上。

世界各国都对这个市场表现了极大的野心。

生物技术制药产业已经成为当前世界医药市场上新的增长点。

世界各国都十分重视对它的研究和开发。

虽然生物技术药品目前在全球1500 亿美元的药品市场中仅占8％，但由于其成本低、成功、安全可靠等优点能弥补化学药品的根本缺陷，使之具有极强的生命力和成长性。

有关专家预测，到2003年这一市场可达到600亿美元，占同期世界药品市场总销售额的10％以上。

在主要产品种类中，国际市场销售最好的基因工程药物有促红细胞生长素(EPO)、G-CSF、白介素、干扰素(α、β、γ)、胰岛素、 T—PA等，还有细胞因子、受体类药物、凝血Ⅷ因子等，疫苗以乙肝病毒疫苗为主，此外还有用于检测诊断的PCR技术的试剂、克隆用的探针等实验用品。

目前，国际生物药品市场已呈现出投资热、战略联盟日趋频繁、新药不断出现等突出特点。

虽然目前生物工程药品的销售额占医药市场销售额的比例不算大，但随着生物药品开发的加快和各种疑难病症的出现，生物药品的销售额将会出现较快的增长，上世纪90年代以后，全球生物药品销售额以年均 30％的速度增长，这个速度大大高于全医药行业年均不到10％的增长速度。

另外，生物药品销售额占整个医药行业销售额的比例也不断提高，这个比例已从1995年的不足4％提高到2000年的9％。

从各个具体产品来看，各种产品的销售状况和市场潜力又不一样。

据预测，将来市场销售状况较好的药品将集中在以下5个类别中：单克隆抗体、反义药物、基因治疗药物、可溶性蛋白质类药物和疫苗。

其中单克隆抗体的市场需求最令人注目，当前处于临床试验的各类单克隆抗体约100个，大致占所有正在研制的生物技术药品数目的25％，目前全球单克隆抗体市场销售额已达到40亿美元。

美国是现代生物技术的发源地，又是应用现代生物技术研制新型药物的第一个国家。

多数基因工程药物都首创于美国。

自1971年第一家生物制药公司Cetus公司在美国成立开始试生产生物药品至今，又有1300多家生物技术公司(占全世界生物技术公司的三分之二)，生物技术市场资本总额超过400亿美元，年研究经费达50亿美元以上；正式投放市场的生物工程药物40多个，已成功地创造出35个重要的治疗药物。

目前，美国共有生物制药公司约1400家，其中形成规模生产的有20 多家公司。

日本在生物技术的开发上仅次于美国，目前共有生物制药公司约600家，而且不断加强世界市场的开拓，进入欧洲和亚洲市场。

欧洲在生物技术的开发上稍落后于日本，但近两年来欧洲在生物技术的投入和新公司成立的数量上急速增长，目前欧洲的生物制药公司约有 300 家，但还处于发展的开始阶段。

在美国，一个全新化学药物的开发平均要花10年左右的时间，开发费高达5亿～10亿美元。

作为高技术、高难度的生物药品，开发新药所用的时间周期要长于一般的化学药品，所需的开发费要高于一般化学药品，所以，目前国际上投入市场的生物药品种类并不多。

在欧洲生物技术药物市场上，1995年市场份额最大的是胰岛素，为 38％，但其达到了增长峰值，从增长角度而言，干扰素增长率将由1995 年的2.3％增加到2002年的9.5％，品种由过去的α-干扰素、β-干扰素增加到4个品种，重组DNAb-干扰素在欧洲获得用于多发性硬化症将会提高干扰素总市场份额。

据欧洲Frost＆ Sullivan公司的最新市场研究报告估计，欧洲EPO、集落刺激因子、干扰素、人体胰岛素和人体生长素等领域的生物技术派生市场规模将由1995年的23.4亿美元增加到2002年的41.5亿美元，这主要是由于新产品的不断上市和适应症的增加。

中药是祖国医学防病治病的物质基础，是我国传统药学宝库，包含中药材、药材饮片及中成药。

中药在医疗保健中发挥着越来越大的作用，对进入高龄化社会的21世纪来说，中药制剂作用缓和、对慢性疾病疗效显著，适于老年患者,具有广阔的发展空间。

但在现代主流医学中，中医药仅扮演配角，竞争力明显低于国外同行业。

据统计，日本一家中药企业用中国的“六神丸”配方和地道中药材制成“救心丹”后返销我国，2003年在我国的销售额达1亿美元。

韩国仅“高丽参”一项出口就相当于我国全部中药材出口额的50%，价格比我国人参高出1 0倍左右。

国际市场上中成药的销售额每年约160亿美元，日本占80%，韩国占10%，而我国只占5%左右。

专家认为，“洋中药”疗效稳定，质量可控，特别是在有效成分提纯方面科研创新和技术水平高。

而我国中药还未摆脱传统用药方式，即使是制成的丹、丸、散、片，也有着标准不一、质量不稳的问题。

绝大多数中成药在安全性及有效性方面没有完整的科学数据，从原材料到产品生产缺少可控的质量标准，中药产品与国际药品标准和要求并不接轨。

我国中药资源丰富，历史悠久，但这一优势在竞争激烈的国际医药市场上却没有得到充分体现，在出口及基础研究领域落后于日本、韩国、台湾等国家和地区。

中药材原料生产与质量标准化，是我国中药现代化的最大“瓶颈”。

要改变这种局面，争得世界传统药物市场的一席之地，针对控制标准不科学，生产管理不够规范，药物作用机理和毒理作用不明确以及新药有效成分的筛选缺乏科学性这些弊端，唯有利用现代生物技术改造中药，加快中药现代化进程。

中药现代化关键在“标准”，中药质量标准化是一项复杂的系统工程，涉及药材的种质基因、生态环境、栽培驯化技术及采收、加工、贮运、制剂工艺等复杂因素。

因此，我们要用各种现代分析技术，建立既达到国际标准，又符合中药实际状况，有中药自身特色的质量标准评价体系，使之科学化、标准化，确保临床用药的安全性、有效性，促进现代中药制药工业的发展。

当然，我们不能盲目崇尚化学药品的标准要求，而是应结合西药的高新技术挖掘、加强中药复方的稳定性、可控性。

目前，我国正全面实施中药材生产质量管理规范(GAP)、药品生产质量管理规范(GMP)、药物非临床研究质量管理规范(GLP)、药物临床试验质量管理规范(GCP)和药品经营质量管理规范(GSP)，以规范中药研究、开发、生产和流通各个过程，提高其行业的标准化水平。

上述技术都是从分子水平阐述中药及其复方的作用机理，保护中药的种质资源与基因资源，研发中药新药以及中药材的现代鉴定等。

可以根据不同品种的生产要求，自动化控制和在线监测，利用超临界二氧化碳萃取技术、膜技术、大孔树脂吸附、纳米科技等高新技术实现药品质量的稳定和可控。

另外，还可应用蛋白质重组等高通量技术研究其作用的分子机制，从蛋白质图谱的变化中寻找中药靶点和途径，以利于新药研发和中药的二次开发。