生物技术制药：抗体工程制药-1
生物技术制药名词解释
生物技术制药名词解释生物技术制药是指利用生物技术手段，通过改变细胞或生物体的遗传物质，以生产药物或医疗产品的过程。
这一领域的发展已经取得了巨大的成就，为医疗行业带来了革命性的变革。
以下是一些与生物技术制药相关的名词解释。
1. 生物技术。
生物技术是指利用生物体、细胞或其组分进行实验室操作的一系列技术。
这些技术包括基因工程、细胞培养、蛋白质纯化等，可用于生产药物、治疗疾病、改良农作物等领域。
2. 基因工程。
基因工程是通过改变生物体的遗传物质，来产生特定的性状或产物。
这一技术在生物技术制药中被广泛应用，用于生产重组蛋白、激素、疫苗等药物。
3. 重组蛋白。
重组蛋白是指利用基因工程技术将外源基因导入到宿主细胞中，使其产生特定的蛋白质。
这些蛋白质常被用作药物，如重组人胰岛素、重组干扰素等。
4. 生物制药。
生物制药是指利用生物技术手段生产的药物。
与传统化学合成药物相比，生物制药具有更高的特异性和生物相容性，通常用于治疗癌症、糖尿病、风湿性关节炎等疾病。
5. 生物仿制药。
生物仿制药是指在原研药品专利到期后，其他公司生产的与原研药相似的生物制药产品。
生物仿制药的研发需要严格的生物等效性评价，以确保其与原研药在安全性和有效性上的一致性。
6. 基因治疗。
基因治疗是利用基因工程技术，将外源基因导入到患者体内，以治疗遗传性疾病或其他疾病的一种新型治疗方法。
虽然目前仍处于研究阶段，但基因治疗被认为具有巨大的潜力。
7. 细胞培养。
细胞培养是将动植物细胞在无菌条件下培养、增殖、传代的过程。
这一技术在生物技术制药中被广泛应用，用于生产细胞因子、单克隆抗体等生物制药产品。
8. 单克隆抗体。
单克隆抗体是由单个B细胞克隆产生的抗体，具有高度的特异性和亲和力。
单克隆抗体被广泛应用于肿瘤治疗、自身免疫性疾病治疗等领域。
9. 疫苗。
疫苗是一种预防性的生物制品，通过激活机体的免疫系统，产生特定的抗体或细胞免疫应答，以预防传染病的发生。
生物技术制药中的疫苗包括重组疫苗、DNA疫苗等。
抗体工程制药
Adapted from M
ilstein (1980)
Scientific American
, Oct. p.58
1
2
3
4
m
m
m
m
1
2
3
4
oclonal
antibodies
Cell fusion
Spleen cells
+
Myeloma
x
Antiseum
Antigen
Immunization
1
2
3
4
多克隆抗体和单克隆抗体
Pure single Ab
After immunization, the mouse spleen contains B cells producing
specific antibodies.
Each B cell produces only one kind of antibody, which binds to i
原理：将同位素分析的高灵敏度与抗原抗体反应的特异性相结合，以放射性同位素作为示踪物的标记免疫测定方法。 放射免疫测定原理示意图
2.克隆化 为提高筛选出来的阳性克隆的稳定性，将单个细胞通过无性繁殖而获得细胞集团的整个培养过程。 有限稀释法：通过一系列稀释，使每个细胞培养孔平均只含一个细胞，而分离细胞 软琼脂法：将杂交瘤细胞悬液分散在半固体营养琼脂糖上，使呈单个细胞定位生长繁殖，以达到克隆化的目的。
HAT培养基： H 为次黄嘌呤，是HGPRT的底物，为DNA合成提供原料（核苷酸旁路合成原料） A 可阻断正常的DNA合成（嘌呤及TMP合成受抑制） T 在胸苷激酶（TK）的作用下生成胸腺嘧啶核苷酸，为DNA合成提供原料
生物技术制药：4-抗体工程制药-1
需要解决的问题：
➢ A、降低McAb的免疫源性； ➢ B、降低McAb的相对分子质量。
解决问题的方法或途径—基因工程技术
➢ 1984年报道了人—鼠嵌合抗体，之后制备出 了改型抗体、单链抗体、单域抗体、最小识 别单位等多种类型，基本上消除了抗体的鼠 源性（免疫源性），相对分子质量只有完整 抗体分子的1/80-1/3。
➢ 全世界正在研制的生物技术药品，25%为各类单克 隆抗体。前三大生物治疗药物分别为单克隆抗体、 疫苗和肿瘤坏死因子（TNF）抑制剂.
➢ 抗体市场快速增长的主要推动：一、销售持续攀升； 二、新品种不断上市；三、研发方面的重金投入。
➢ 大型医药公司还会通过收购来获得对抗体新药的控 制权。如最近美国强生公司收购了抗体药物研发的 领头羊Centocor公司。
1.研 究
Werstern Blot 、免疫荧光等 检测 特定抗原
（4）抗体的应用
3.检 验
以 ELISA 侦测特定 病原体
2.医 疗
以毒素连结抗体 攻击 病变細胞
（5）抗体制药发Байду номын сангаас历史
➢ 1890年发现白喉抗毒素，建立了血清疗法，开 抗体制药之先河(马血清多克隆抗体）。
➢ 1937年用电泳法将血清分为白蛋白、甲种、乙种、 丙种球蛋白，并证明抗体活性主要存在于丙种球 蛋白组分。
上海罗氏制药操控着整个国内抗体药物市场。巴 利昔单抗是北京诺华的独家产品
鼠抗人CD3单抗是最早的国产品种，国内企业生 产的该产品在整个抗体药物市场所占的份额不足1 ％。
抗CD3单抗企业份额：武汉生物制品所54.6％、 北京费森尤斯医药公司44.9％、武汉生化制药厂 0.5％。
《抗体工程制药》课件
随着抗体工程技术的发展，新型抗体药物不断涌现，如双特异性抗 体、抗体融合蛋白等。
抗体药物的生产技术的发展
随着生物技术的不断发展，抗体药物的生产技术也不断改进，如细 胞培养技术的优化、基因工程技术的应用等。
抗体工程制药的未来研究方向
新型抗体的研究与开发
研究新型抗体的结构和功能，开发具有新作用机制的抗体药物。
噬菌体展示技术
噬菌体展示技术是一种利用噬菌体展示肽库筛选特异 性抗体的技术。
该技术将外源基因插入噬菌体外壳蛋白基因中，使外 源基因编码的肽段在噬菌体外壳上展示，然后通过筛
选噬菌体展示肽库来获得特异性抗体。
噬菌体展示技术具有筛选效率高、特异性强等优点， 为抗体药物的研究和开发提供了新的工具。
蛋白质工程技术
蛋白质工程技术是通过改变蛋白 质的氨基酸序列和结构来改变其
功能的一种技术。
在抗体工程制药中，蛋白质工程 技术可用于优化抗体分子的结构 和功能，提高抗体的亲和力和稳
定性，降低免疫原性。
蛋白质工程技术为抗体药物的研 发提供了强有力的手段，有助于 推动抗体工程制药领域的发展。
03 抗体药物的药效学研究
CHAPTER
抗体药物的生产技术研究
优化抗体药物的生产工艺，降低生产成本，提高产量和质量。
抗体药物的免疫原性研究
研究抗体药物的免疫原性机制，寻找降低免疫原性的新方法。
谢谢
THANKS
抗体药物的药效学研究进展
1 2 3
新型抗体药物的开发
随着抗体工程技术的发展，越来越多的新型抗体 药物被开发出来，如人源化抗体、单域抗体、双 特异性抗体等。
抗体药物的疗效和安全性
随着临床试验的深入开展，抗体药物的疗效和安 全性得到进一步验证，为抗体药物的应用提供了 更可靠的依据。
生物技术制药题库
生物技术制药题库生物技术制药是一种利用现代生物技术，借助微生物、植物、动物等生物体生产药品的技术。
其中，基因工程制药利用重组DNA技术生产蛋白质或多肽类药物，细胞工程制药则是利用动、植物细胞培养生产药物的技术。
酶工程制药则是将酶或活细胞固定化后用于药品生产，而发酵工程制药则是利用微生物代谢过程生产药物的技术。
抗体工程制药则利用抗原和抗体的特异性结合性质生产药物。
先导化合物是指通过优化药用、减少毒性和副作用，使其转变为一种新药的化合物。
生物药物则是利用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、体液等，综合利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等学科的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的制品。
细胞的生长形态可以分为贴壁细胞和悬浮细胞，其中贴壁细胞需要有贴附的支持物表面，依靠贴附因子生长。
兼性贴壁细胞则生长不严格依赖支持物。
牛痘病毒可以构建多价疫苗腺病毒，逆转录病毒则用于基因治疗，杆状病毒则用于外源基因表达。
生物碱是一种含氮有机化合物，而生理活性物质则对细胞内生化代谢和生理活动起着调节作用。
植物抗毒素是指在植物防御系统内能对抗微生物进攻的某些次级代谢产物，有些时候连续合成，有些时候在被刺激下才会产生抗毒素，或仅在被诱导下其产量才能增加。
生物转化是利用生物离体培养细胞，固定化的植物（或微生物）细胞或从这些有机体中分离得到的酶等，对外源底物进行结构修饰而获得更有价值产物的一种技术。
抗体是B细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白。
免疫球蛋白具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，而多克隆抗体则由多个克隆细胞产生的针对多种抗原决定簇的混合抗体制剂，也称第一代人工抗体。
20、基因工程抗体是一种第三代抗体，利用DNA重组技术对抗体分子进行切割、拼接或修饰，或者直接合成基因序列，再将基因导入细胞表达产生的抗体。
21、药用酶是指可用于预防和治疗疾病的酶。
抗体工程制药
噬菌体抗体库筛选方法
1、利用固相或液相纯化抗原进行筛选 2、全细胞筛选 3、用切片组织进行筛选
人抗体药物研发新技术
抗原特异性抗体分泌细胞高效筛选技术。
优点：在一周内能够生产出具有病毒中和活 性的人抗体
治疗性抗体的作用机制
根据作用机制分类
1、依赖于他们的抗原结合功能
2、除与抗原结合能力有关外，还与抗体的 Fc结构有关
抗体工程制药
目录
1 • 概述 2 • 抗体分子的结构与功能 3 • 抗原和动物免疫 4 • 基因工程抗体 5 • 噬菌体抗体库技术 6 • 人抗体药物研发新技术
概述
抗体：指机体免疫细胞被抗原激活后，由分化成熟的 终末B淋巴细胞----浆细胞合成分泌的，能刺激其产生 的抗原特异性结合的、具有免疫功能的一类球蛋白。
最后一次加强免疫 的小鼠，3天后摘 眼球放血，收集血
清做阳性对照
取出脾脏，用不完全 RPMI-1640培养液洗 一次，在无菌平皿中 将其研磨成细胞悬液
断颈处死，浸泡 75%酒精中消毒
3-5分钟
打开腹腔，分离 脾脏
筛网过滤，台盼蓝 染液作活细胞计数
放入50ml离心 管中，
1200r/min离心 8-10分钟，弃
抗体的基因结构及表达
抗体分子的基因结构模式图
抗体的功能
1、识别并结合抗原。 2、结合后的免疫应答：
在肿瘤细胞的 免疫治疗中有 用
补体依赖性细胞毒作用 抗体依赖性细胞毒作用
抗原
提取纯化天然抗原 用基因工程技术制备重组蛋白抗原 合成多态半抗原 天然小分子半抗原 多肽半抗原与小分子半抗原与载体偶联
动物免疫
轻链：由214个氨基酸残基组成 重链：由450~570个氨基酸残基组成
生物技术制药
生物技术制药生物技术制药是指利用生物学和生物工程学的理论、方法和技术，结合药物学和药剂学的原理，通过生物合成、发酵、分离纯化、逆向设计、基因工程等技术手段，生产包括蛋白质药物、抗体药物、基因治疗药物、细胞治疗药物、疫苗和诊断试剂等多种高效、安全、生物活性好的药物产品。
生物技术制药的发展历程生物制药起源于20世纪中叶，当时主要是利用动物和植物的生物体制生产药物。
20世纪60年代，随着分子生物学和基因工程学的发展，人们开始能够对药物的分子结构进行精确地解析和设计，从而开发出一系列独特的生物化合物药物。
1982年，人类重组蛋白质药物——重组人胰岛素上市，开启了生物技术制药的新时代。
此后，经过不断的发展，生物技术制药已成为当代制药业的重要组成部分，其产品已被广泛用于人类疾病的治疗和预防。
生物技术制药的原理生物技术制药的基本原理是生物合成。
生物合成是利用细胞的代谢、调节和信号传递等生物学过程，使其生产特定的化合物或分子物质的过程。
其基本实现原理是将生产特定的化合物或分子物质的基因DNA插入到细胞内，调节细胞的代谢通路，从而使其生产需要的药物。
为了实现此目的，需要对生产药物的细胞进行改造和筛选。
生物技术制药的主要技术主要技术包括：基因克隆、重组蛋白质工程、细胞培养与生物反应器工程、单克隆抗体技术和DNA疫苗技术。
其中，基因克隆技术是生物技术制药的核心技术之一，它是指将人工合成或从生物体中提取的特定DNA座插入到细胞或生物体中，从而使其产生新的表型和特性。
重组蛋白质工程技术则包括多种蛋白质的表达系统和蛋白质纯化技术，主要用于生产临床上应用的生物类似物和仿生药。
细胞培养与生物反应器工程技术则是指“农业化”的细胞培养技术，它用于大规模、连续、稳定地培养细胞。
单克隆抗体技术和DNA疫苗技术则是生物技术制药的新兴技术。
单克隆抗体技术是指通过对产生单克隆抗体的B细胞进行体外培养，生产大量单克隆抗体。
DNA疫苗技术则是通过轻松、经济和安全的方法来刺激机体的免疫反应，生产抗病毒和抗细菌的疫苗。
生物技术制药（pdfX页）
3、现代生物技术阶段
现代生物技术的标志性工作是1953年Watson和英国的Crick共 同提出的生命基本物质DNA的双螺旋结构模型， 现代生物技术：基因工程诞生为标志，DNA重组为核心
重组人粒细胞集落刺激因子注射液---癌症化疗
生物技术将是未来经济发展的新动力
第一次技术革命 工业革命 第二次技术革命 信息技术 第三次技术革命 生物技术
疫球蛋白分子片段
3. 基因诊断 苯丙酮尿症、珠蛋白合成障碍性贫血、假肥大型肌营养不良、甲 型血友病、乙型血友病、成年型多囊肾、慢性进行性舞蹈病等遗 传病。
4. 基因治疗 因单一结构基因即编码蛋白质的基因缺陷所引起的 遗传病。
治疗:导入正常基因→校正缺陷基因引起的DNA代谢异常及细 胞突变→使之恢复正常功能。
上游工程: 是生物技术的实验室研究阶段, 应用基础研究, 产生三新产品的源泉。
下游工程: 是生物技术的扩大生产, 加工应用阶段, 使三新产品能达到三化: 商品化、
工程化、企业化, 是效益阶段。
生物技术：基因工程 细胞工程 发酵工程
基因工程 微生物 工程菌
发酵工程
动植物细胞
生物反应
器中进行
产
品
细胞融合
这些产品基本上属于微生物的初级代谢产物。
微生物的发酵
乳酸菌、酵母 菌等微生物的细胞 呼吸也称为发酵。
2.乳酸发酵
1.酒精发酵
乳酸菌
酵母菌
2、近代生物技术阶段
1928年，英国Fleming发现青霉菌的效能 微生物发酵技术的发展与抗生素的发展息息相关，其促进了抗 生素工业的发展，可以说其为近代生物技术的基础技术。 近代生物技术时期的特点有： ①产品类型多，不但有生物体的初级代谢产物（氨基酸、有机 酸、酶制剂、多糖等），还有次级代谢产物（抗生素等）、生 物转化（甾体化合物等的转化）、酶反应（如6-氨基青霉烷酸 的酰化反应）等产品。 ②生产技术要求高。主要表现在发酵过程中，要求在纯种或无 杂菌条件下进行运转； ③生产设备规模巨大。技术最高、规模最大的单细胞蛋白工厂 的气升式发酵罐的容积已超过2000m3。 ④技术发展速度快。最突出的例子是青霉素发酵菌种的发酵。
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小分子药物增长率预计仅为0.6%。单克隆抗体药成为增长 最快的药物
➢ 现在有5大单抗药物占据了80%的市场份额， ➢ 1.Remicade(类克,强生公司) ➢ 2.Avastin安维汀、3.Rituxan美罗华 ( Roche和
Geneteck) ➢ 4.Humira(修美乐,雅培公司) ➢ 5.Herceptin (赫赛汀, Roche和Geneteck) ➢ 抗体药物的价格昂贵，治疗乳腺癌的Herceptin，
250mg／支(15000元／支，一个疗程8支)，治疗淋巴瘤
的Rituxan，400mg／支(21000元／支，一个疗程４支)
➢ 全世界正在研制的生物技术药品，25%为各类单克 隆抗体。前三大生物治疗药物分别为单克隆抗体、 疫苗和肿瘤坏死因子（TNF）抑制剂.
➢ 抗体市场快速增长的主要推动：一、销售持续攀升； 二、新品种不断上市；三、研发方面的重金投入。
➢ 大型医药公司还会通过收购来获得对抗体新药的控 制权。如最近美国强生公司收购了抗体药物研发的 领头羊Centocor公司。
➢ 1975年首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出 McAb. 在临床上主要用于诊断和治疗。
➢ 1986年第一个治疗用单抗OKT3上市
McAb 在免疫导向疗法中存在的问题：
➢ A、McAb均是鼠源性抗体，可产生人抗鼠抗体 （HAMA），加速了排斥反应，在人体内的半衰期 只有5-6h，难以维持有效药物作用靶组织时间；
抗体药物销售趋势图 目前是抗体药物的黄金期 ， 增长势头还在持续,市场远未饱和
2009年销售400亿，复合增长率高达55%
➢ 至2010年底，全世界共有34个治疗用抗体药物批准上市。 ➢ 2004年，约占全球药物市场份额的2％ ➢ 2006年，单抗药物的联合销售额为200亿美元。 ➢ 2008年，全球单抗药物市场规模达370亿美元 ➢ 2009年，单抗药物的联合销售额为400亿美元。 ➢ 2010年，全球单抗药物市场规模达480亿美元
（Reslizumab）； ➢ 瑞士罗氏公司的抗膀胱癌治疗药物Tecentriq（Atezolizumab）， ➢ 瑞士罗氏和Biogen的复发缓解型多发性硬化症药物Zinbryta（Daclizumab）； ➢ 美国礼来的抗软组织肉瘤药物Lartruvo（Olaratumab）； ➢ 美国默沙东的降低梭菌毒素B感染风险药物Zinplava（Bezlotoxumab）。
➢ 3.罗氏产品占绝对优势
上海罗氏制药操控着整个国内抗体药物市场。巴 利昔单抗是北京诺华的独家产品
（6）抗体制药－国内生产研究现状
➢ 8年后，FDA批准了第二个抗体药物上市。21世纪后， 抗体药物研发上市速度加快，目前共有150余个抗体药 物正在临床评估中，其中20多个已经上市，超过500种 处于临床前研究阶段。
➢ 1996年开始进入快速发展的轨道。
➢ 2002年治疗类风湿关节炎的完全人源化单抗humira批 准上市，这是抗体药物发展具有里程碑意义大事。
第四章 抗体工程制药
第一节、概述
（1）抗体的产生
M
M
M
祖B细胞
Pro-B cells
前B细胞 不成熟B细胞
（胞浆出现 IgM重链）
Immature B cells
Pre-B cells
B细胞的发育过程
M D
M D G M D A
成熟B细胞
Mature B cells
（2）IgG的结构
（3）抗原抗体反应
（6）抗体制药－国内市场
➢ 1.利妥昔单抗销售额领先 TOP5品种依次是利妥昔单抗、曲妥珠单抗、贝伐 珠单抗、雷珠单抗和重组人Ⅱ型肿瘤坏死因子受体 -抗体融合蛋白，TOP5品种用药金额约占据抗体市 场的近四分之三。
➢ 2.广州地区销量最大 广州是最大的抗体药物市场，占有总市场份额的30 ％，其次是北京和上海。
细胞工程抗体生成技术
单克隆抗体
基因工程抗体生成技术
嵌合抗体、改形抗体 “小型化抗体”（单链抗体）
组合抗体库技术 噬菌体抗体库技术 Ig基因转基因小鼠 抗体真核表达技术
（6）抗体制药的现状
➢ 1986年，美FDA批准上市了第一个用于治疗移植物抗 宿主病（GVHD）抗体药物 Orthoclone OKT3，翻 开了生物医药历史崭新的一页
➢ B、完整的抗体分子的相对分子质量过大，难以穿 透实体肿瘤组织，达不到有效的治疗浓度。
需要解决的问题：
➢ A、降低McAb的免疫源性； ➢ B、降低McAb的相对分子质量。
解决问题的方法或途径—基因工程技术源自➢ 1984年报道了人—鼠嵌合抗体，之后制备出 了改型抗体、单链抗体、单域抗体、最小识 别单位等多种类型，基本上消除了抗体的鼠 源性（免疫源性），相对分子质量只有完整 抗体分子的1/80-1/3。
基因工程包括以下内容
➢ 基因克隆技术将全套抗体Ｈ链和Ｌ链Ｖ区基因 克隆出来，进行原核表达，筛选特异性的基因
➢ 噬菌体抗体库技术 ➢ 含人免疫球蛋白的转基因小鼠
治疗用抗体发展的三个阶段
多克隆抗血清 第一代抗体 单克隆抗体 第二代抗体 基因工程抗体 第三代抗体
整体水平抗体生成技术 多克隆抗体（抗血清）
1.研 究
Werstern Blot 、免疫荧光等 检测 特定抗原
（4）抗体的应用
3.检 验
以 ELISA 侦测特定 病原体
2.医 疗
以毒素连结抗体 攻击 病变細胞
（5）抗体制药发展历史
➢ 1890年发现白喉抗毒素，建立了血清疗法，开 抗体制药之先河(马血清多克隆抗体）。
➢ 1937年用电泳法将血清分为白蛋白、甲种、乙种、 丙种球蛋白，并证明抗体活性主要存在于丙种球 蛋白组分。
2016年，美国FDA批准了22个新药，其中抗体药占七席，31.82%比重。
➢ 美国Elusys Therapeutics公司的抗吸入性炭疽感染的Anthim（Obiltoxaximab）； ➢ 美国礼来公司的抗中重度银屑病药物Taltz（Ixekizumab）； ➢ 以色列梯瓦公司的血液嗜酸性粒细胞水平升高重度哮喘成人患者用药Cinqair