文档介绍：第二章基因工程制药
教学目的:
了解基因工程技术在医药工业中的应用;
熟悉基因工程制药中常用的工具酶、克隆载体;
掌握基因工程药物无性繁殖系的构建过程。
教学重点:
基因工程药物无性繁殖系的构建
计划学时:4
第一节基因工程制药概述
基因工程,又称重组DNA技术,是基因分子水平上的遗传工程,是70年代初期在分子遗传学基础上发展起来的一个崭新领域,是一门能人工定向改造生物遗传性状的育种新技术。
一、基因工程技术在医药工业中的应用
基因工程药物品种的开发
利用基因工程细菌等表达人类—些重要基因片段,可产生具生理活性的肽类和蛋白质类药物,降低生产成本。
如应用传统的技术方法提取1mg生长激素抑制素(Somatostatin)需要用十万只羊的下丘脑,所要耗费的资金大约等于经由人造卫星从月球上搬回1kg石头。而用基因工程方法生产这一激素只需10L大肠杆菌培养液,。
(2) 应用基因工程技术建立新药的筛选模型
应用基因重组技术将各种酶、受体模型筛选所需的靶酶的活性中心或受体的配体、亚基等在微生物中大量表达,有利于采用机器人进行大量筛选。
(3) 应用基因工程技术改良菌种,产生新的微生物药物。
(4)基因工程技术在改进药物生产工艺中的应用
用带关键酶基因的质粒转换菌种,增加菌种中的关键酶基因剂量和转录水平;抑制菌种其它非必要基因的表达,提高相应产量的同时使提取、精制、半合成等后处理工序变得更方便;将血红蛋白基因克隆进菌种后提高对缺氧环境的耐受力,减少供氧这一限制因素的影响并节约能量。
(5)利用转基因动、植物生产蛋白质类药物。
(6)基因工程抗体在医药工业中的应用
它通过原核生物细胞或昆虫细胞表达抗体的小分子有效部位进行大规模廉价生产,可用作导向药物的载体。
二、应用基因工程和蛋白质工程技术开发的新型药物简介
(Insulin)
胰岛素用于临床糖尿病的医治已有近70年的历史,长期以来,其来源仅仅是从动物的胰脏中提取,而动物胰岛素与人胰岛素在氨基酸组成上存有一定的差异,长期注射人体会产生自身免疫反应,影响治疗效果。自80年代初开始用基因工程技术大量生产人胰岛素了。
国外人胰岛素的基因工程生产一般采用两种方式:一是分别在大肠杆菌中合成A链和B链,再在体外用化学方法连接两条肽链组成胰岛素。美国Eli Lilly公司采用该法生产的重组人胰岛素Humulin最早获准商品化;另一种方法是用分泌型载体表达胰岛素原,如丹麦Novo Nordisk工业公司用重组酵母分泌产生胰岛素原,再用酶法转化为人胰岛素。
我国,1993年,北京大学报道了以部分牛凝乳酶原B基因与人胰岛素原基因进行融合,高表达出融合蛋白,经加工后可得到具有天然活性的人胰岛素原纯品。
2 人生长激素(Human growth hormone, hGH)
主要用途是治疗侏儒症,临床试验认为对慢性肾功能衰竭和Turner综合症也有很好疗效。
3 干扰素(Interferon,IFN)
干扰素是一类在同种细胞上具有广谱抗病毒活性的蛋白质,是一种类似多肽激素的细胞功能调节物质,是—种细胞素。干扰素在临床上主要用于治疗恶性肿瘤和病毒性疾病。
4 白细胞介素(Interleukin, IL)
白细胞介素是一类重要的免疫调节剂。目前已发现的白细胞介素已达15种之多,它们的生物学功能十分广泛。白细胞介素在临床上主要用于治疗恶性肿瘤和病毒性疾病(如乙型肝炎、艾滋病等)。
5 集落刺激因子(Colony-stimulating factor, CSF)
集落刺激因子是一类能参与造血调节过程的糖蛋白分子,故又称造血刺激因子或造血生长因子。近年来的研究表明,CSF不仅在造血细胞的增殖与分化中起重要作用,而且也参与对成熟细胞的功能调节,并在宿主抗感染免疫中起着重要作用。CSF在临床上多用作癌化疗的辅佐药物,如化疗后产生的中性白细胞减少症,也用于骨髓移植促进生血作用,还可用于治疗白血病、粒细胞缺乏症、再生障碍贫血等多种疾病。
6 促红细胞生成素(Erythropoietin, EPO)
促红细胞生成素是一种由肾脏分泌的重要激素,在病理状态下,与多种贫血尤其与终末期肾脏疾病贫血密切相关,在生理情况下,它能促进红细胞系列的增殖、分化及成熟。临床上治疗慢性肾功能衰竭引起的贫血和治疗肿瘤化疗后贫血。
7 肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factou, TNF)
TNF除具有抗肿瘤活性外,对多种正常细胞还具有广泛的免疫生物学活性,临床上用于治疗某些恶性肿瘤,用于临床诊断。
8 组织型纤溶酶原激活剂(Tissue-type plasminogen activator, tPA)
tPA是一种丝氨