新藥發(fā)展策略及基本過程2016教材講義

藥物研究與發(fā)展新藥發(fā)展策略及基本過程StrategiesandBasicProcessofNewDrug-Development授課教師:雷林生藥物發(fā)現(xiàn)的基本方式偶然發(fā)現(xiàn)①從食物中發(fā)現(xiàn)藥物有目的尋找②藥物新適應癥的發(fā)現(xiàn)③非常規(guī)過程發(fā)現(xiàn)藥物利用一定的程序和方法①從食物中發(fā)現(xiàn)藥物含有礦物的食物

含有維生素的食物夜盲癥豬肝(維生素A)

(大脖子病)單純性甲狀腺腫海帶(碘)維生素A是構成視覺細胞中感受弱光的視紫紅質的組成成分,視紫紅質是由視蛋白和11–順–視黃醛組成，與暗視覺有關。呋喃唑酮（痢特靈）(治潰瘍)金剛烷胺

(治療帕金森病)Viagra

（sildenafil,西地那非)

②藥物新適應癥的發(fā)現(xiàn)青霉素③非常規(guī)過程發(fā)現(xiàn)藥物偉哥萬艾可美國輝瑞（Pfizer）青霉素的發(fā)現(xiàn)

發(fā)現(xiàn)者:英國細菌學家弗萊明。

1928年的一天，弗萊明休假回到他的實驗室，發(fā)覺棄置在消毒槽中的細菌培養(yǎng)皿瓊脂上附著一塊青霉菌。使弗萊明感到驚訝的是，在青霉菌的周圍，葡萄球菌無法生長。這個偶然的發(fā)現(xiàn)深深吸引了他，他設法培養(yǎng)這種霉菌進行多次試驗，證明其產(chǎn)生的青霉素可以在幾小時內(nèi)將葡萄球菌全部殺死。弗萊明據(jù)此發(fā)明了葡萄球菌的克星—青霉素。青霉素的發(fā)現(xiàn)

由于當時的醫(yī)學界不相信青霉素的治療效果，而且弗萊明所在的研究所的所長也不支持對青霉進行深入研究，弗萊明只好孤軍奮戰(zhàn)。由于缺乏必要的實驗條件、實驗經(jīng)費及合作者，他終究沒有成功地將青霉素分離提純出來，從而未能進行臨床試驗。

1929年，弗萊明發(fā)表了學術論文，報告了他的發(fā)現(xiàn)。青霉素的發(fā)現(xiàn)

直到二戰(zhàn)爆發(fā)(1939)，巨大的戰(zhàn)爭傷亡對抗菌藥物產(chǎn)生了迫切的需求，凡是有可能搶救生命、防止感染死亡的藥物都得到了前所未有的關注與支持，此時青霉素才被人們所重視。英國牛津大學生物化學家錢恩和病理學家弗羅里對弗萊明的發(fā)現(xiàn)大感興趣。錢恩負責青霉菌的培養(yǎng)和青霉素的分離、純化，使其抗菌力提高了幾千倍，弗羅里負責動物試驗。完善的設備、充足的經(jīng)費以及弗洛里和錢恩等20多名病理學家、生物學家、細菌學家、醫(yī)學家一年的分工合作，才奠定了青霉素的治療學基礎。青霉素這種特效藥花了近十年的時間才走完從發(fā)現(xiàn)到臨床應用的過程。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1945

"forthediscoveryofpenicillinanditscurativeeffectinvariousinfectiousdiseases"AlexanderFlemingErnstBorisChainHowardWalterFlorey啟示1.不要放過任何一種實驗異?，F(xiàn)象對異?，F(xiàn)象的深入研究可能導致新的發(fā)現(xiàn)2.合作出效益藥物發(fā)現(xiàn)的基本方式偶然發(fā)現(xiàn)①從食物中發(fā)現(xiàn)藥物有目的尋找②藥物新適應癥的發(fā)現(xiàn)③非常規(guī)過程發(fā)現(xiàn)藥物利用一定的程序和方法第一節(jié)新藥發(fā)展策略一、 篩選二、 先導化合物的結構改造三、 合理藥物設計四、 模仿創(chuàng)新五、 手性均一體創(chuàng)新一、 篩選（一）定向篩選（二）篩選特定樣品（三）比較篩選（四）隨機篩選單一模型篩選多種樣品單一模型篩選某類樣品單一模型篩選性質相似的樣品多模型篩選多種樣品二、先導化合物(LeadCompound)的結構改造對先導化合物進行優(yōu)化，以便進一步提高活性、降低毒性、增加特異性或改善藥代動力學特性等。通過結構改造能夠使其轉變?yōu)橐环N性能更優(yōu)(毒性和副作用更小/少,效應更優(yōu))的化合物(新藥)。舉例喹諾酮類藥物的發(fā)展簡史1962年發(fā)現(xiàn)萘啶酸,合成氯喹的副產(chǎn)物有抗菌作用,抗菌譜窄,毒副作用多。以萘啶酸為先導化合物合成第二代喹諾酮藥物吡哌酸。進一步優(yōu)化成第三代氟喹諾酮類藥物氟哌酸(諾氟沙星)﹑環(huán)丙沙星﹑氧氟沙星。三、合理藥物設計依據(jù)生物化學、酶學、分子生物學及遺傳學等生命學科的研究成果，針對這些基礎研究中所揭示的包括酶、受體、離子通道及核酸等潛在藥物作用靶位的空間結構，再參考其內(nèi)源性配體或天然底物的化學結構特征設計藥物分子，以發(fā)現(xiàn)選擇性作用于靶位的新藥，這些藥物往往具有活性強、作用專一，且副作用較低的特點。

(rationaldrugdesign)

四、模仿創(chuàng)新(me-too)在別人專利藥物的基礎上，對化學結構加以修飾和改造，研究出自己的專利藥物。是當今世界各國廣泛采用的戰(zhàn)略，即使是實力很強的大公司也不例外，因為這種方法投資少，周期短，成功率高，市場回報也很可觀。SmithKline根據(jù)H2-受體拮抗劑理論，成功開發(fā)出西咪替丁(cimetidine)，于1976年投放市場。Glaxo在1981年推出了他們稍加改造的類似物雷尼替丁(ranitidine)

，成為世界最暢銷的藥品，年銷售量達30多億美元。之后，Merk又推出了療效更高的法莫替丁(famotidine)。成功的例子西米替丁雷尼替丁法莫替丁咪唑環(huán)呋喃環(huán)噻唑環(huán)五、手性均一體創(chuàng)新手性藥物是指只含單一旋光異構體(enantiomers)的藥物。手性藥物在藥效學性質上存在四種情形：反應停(thalidomide)的S―構型為鎮(zhèn)靜劑，R―構型無鎮(zhèn)靜作用而有致畸作用；(1)異構體具有完全不同的藥理作用乙胺丁醇(ethambutol)的S，S―構型具有抗結核菌作用，而R，R―構型則可導致失明；例：(2)異構體中一個具有藥理活性，另一個沒有藥理活性甲基多巴(methyldopa)只有S―構型具有抗高血壓作用。例：普萘洛爾(propranolol)，S―異構體的β―受體阻斷作用比R―異構體強約100倍；(3)兩個異構體雖藥理作用類型相同但作用強度不同。例：萘普生(naproxen)，其S―異構體療效為R―異構體的28倍。(4)兩個異構體的藥理作用類型和作用強度完全相同異丙嗪(promethazine)的兩個異構體具有相同的抗組織胺活性和毒性。例：目前世界藥品市場共約1,700種藥物中，含有手性的藥物占57％，但目前僅有20％以單一對映體作為藥用，其余80％仍以外消旋體用于臨床。自1990年初期開始，美國FDA就鼓勵大制藥公司開發(fā)單一異構體藥物，代替消旋體上市。因此,開發(fā)單一異構體藥物的機會越來越少。五種新藥發(fā)展策略一、 篩選二、 先導化合物的結構改造三、 合理藥物設計四、 模仿創(chuàng)新五、 手性均一體創(chuàng)新第二節(jié)新藥研究技術一、組合化學技術組合化學(combinatorialchemistry)是由Furka等于1988年首先提出的，但直至1991年在一次專題討論會上才正式應用這一名詞。在不同結構的構建塊(buildingblock)之間以共價鍵系統(tǒng)、反復地進行連結，從而產(chǎn)生一批不同的分子實體的方法。優(yōu)點：合成路線簡單、產(chǎn)物種類多樣、適合高通量篩選、效率高YYYYYYYYYYZYZYZ組合化學固相合成通常有分混法和平行合成法兩種.分混法(splitmixmethod)即將固相載體等分成幾份,分別與不同反應物作用,然后將鍵合不同反應物的載體先混合,再分組,分別再與某一反應物作用,如此混合、分組逐步進行直到反應結束.例如3個化合物ｘ,ｙ,ｚ經(jīng)三次組合合成,得3組混合物,每組9個化合物,一共產(chǎn)生33即27個化合物(圖2)二、反義技術反義核酸包括反義DNA、反義RNA和酶性核酸三種，它們可特異性地作用于靶基因或其相應的mRNA，從基因復制、轉錄、剪接、轉運和翻譯等各個環(huán)節(jié)上調控基因的表達，從而實現(xiàn)疾病的治療。反義核酸與常規(guī)藥物相比有兩個優(yōu)點：①有關疾病的靶基因mRNA序列是已知的，因此，設計、合成特異性的反義核酸比較容易；②反義寡核苷酸與靶基因能通過堿基配對原理發(fā)生特異和有效的結合，從而調節(jié)基因的表達。天然的寡核苷酸難以進入細胞內(nèi)，而一旦進入又易于被胞內(nèi)核酸酶水解，很難直接用于治療。缺點：為此人們采用藥物化學的原理和方法，對天然寡核苷酸進行化學修飾，以達到治療藥物的要求。修飾工作可以從其骨架、核糖和堿基入手,也可在核酸片段的末端進行偶聯(lián)修飾。其中甲基化和硫代化的反義核酸藥物已進入了臨床試驗。福米韋森(fomivirsen，Vitravene)1998年已由美國FDA批準上市，用于二線治療艾滋病所致巨細胞病毒(CMV)視網(wǎng)膜炎，這是全球獲準上市的第一個反義藥物。成功的例子福米韋森(fomivirsen，Vitravene，21個核苷酸)福米韋森(fomivirsen，Vitravene)硫代核酸三、高通量篩選技術(Highthroughputscreening)是使用機器人和自動化系統(tǒng),從大量的樣品中鑒別出對確定的分子靶標有相互作用的少量活性化合物的一種技術。被篩選出來的化合物可作為先導化合物,進一步研究開發(fā)成為安全、有效的新型藥物。每天可以對數(shù)千至數(shù)萬樣品的藥物活性進行檢測分析。多數(shù)的高通量篩選分析方法是以微孔板為基礎，加上高度自動化的操作設備。具體方法因檢測對象不同而不同，但都是建立在對檢測對象分子或細胞水平的生物學機制基礎之上。(細胞采集設備、樣品轉移、沖洗、孵育、離心等設備、信號檢測及數(shù)據(jù)處理設備等)所使用的技術包括：不經(jīng)過濾分離直接測定信號的“同質”技術，閃爍親近測定法(scintillationproximityassay,SPA),基于熒光、發(fā)光或比色的檢測技術，基于放射性的檢測技術，基于ELISA、報告基因、雙雜交技術等自動化技術，SPAisbasedontheprinciplethatrelativelyweakβemitters,suchas3Hβparticlesand125IAugerelectrons,needtobeclosetoscintillantmoleculestoproducelight,otherwisetheenergyisdissipatedandlosttothesolvent.ThisconcepthasbeenusedbyAmershamPharmaciaBiotechtoproducearangeofhomogeneousimmunoassayproductsbycouplingsecondantibodiesorProteinAtofluomicrospheres.Fluomicrospheresaresolid-phasesupportparticlesorbeadsimpregnatedwithsubstancesthatfluorescewhenexcitedbyradioactiveenergy.Whenaddedtoanantibody/antigenmixturetheantibodyiscapturedonthefluomicrosphere,bringinganyboundradiolabeledantigencloseenoughtoallowtheradiationenergyemittedtoactivatethefluorescentcompoundandemitlightenergy(seetheFigurebelow).包被驢抗兔抗體的螢光微球兔抗被檢測物抗體被檢測物樣品放射物標記的被檢測物樣品結合的放射物標記的被檢測物激活螢光微球未結合的放射物的能量消失在液體中四、基因芯片技術基因芯片上集成了成千上萬的網(wǎng)絡狀密集排列的基因探針,能夠在同一時間內(nèi)分析大量的基因,迅速讀取與生命相關的基因信息。它是受到在固相支持物上合成多肽的啟發(fā)而發(fā)明的。(GeneChip,DNAChip,DNAarray)(一)基因芯片用于尋找藥靶的研究一些慢性疾病為多基因相關疾病,每種這類疾病可能涉及5～10個基因。人類約有3萬種疾病,許多疾病由遺傳因素引起。這些疾病相關基因都有可能成為藥靶(藥物作用靶點)。每一基因產(chǎn)物及與其發(fā)生作用的蛋白質也有可能成為藥靶。利用基因芯片可以比較正常組織(細胞)及病變組織(細胞)中大量(可達數(shù)千)相關基因表達的變化,從而發(fā)現(xiàn)一組疾病相關基因作為藥物篩選靶.(二)ＤＮＡ芯片用于新藥篩選1997年Heller等首次使用cDNA的微矩陣檢測炎癥條件下基因的表達情況,該芯片包含與炎癥有關的部分基因。通過培養(yǎng)關節(jié)炎病人軟骨細胞和滑膜細胞,發(fā)現(xiàn)在TNF和IL-1的刺激下有與炎性組織相似的基因表達圖譜,從而建立以細胞培養(yǎng)為基礎的人類炎癥的模型。對在抗炎藥物作用下表達情況的檢測,發(fā)現(xiàn)氟輕松(fluocinolone)、地塞米松(dexamethasone)、潑尼松

(prednisone)、氫化可的松(hydrocortisone)作用極其相似。提示該模型可作為抗炎藥物的篩選。AB:cDNAmicroarraytechnologyisusedtoprofilecomplexdiseasesanddiscovernoveldisease-relatedgenes.Ininflammatorydiseasesuchasrheumatoidarthritis,expressionpatternsofdiversecelltypescontributetothepathology.Wehavemonitoredgeneexpressioninthisdiseasestatewithamicroarrayofselectedhumangenesofprobablesignificanceininflammationaswellaswithgenesexpressedinperipheralhumanbloodcells.MessengerRNAfromculturedmacrophages,chondrocytecelllines,primarychondrocytes,andsynoviocytesprovidedexpressionprofilesfortheselectedcytokines,chemokines,DNAbindingproteins,andmatrix-degradingmetalloproteinases.Comparisonsbetweentissuesamplesofrheumatoidarthritisandinflammatoryboweldiseaseverifiedtheinvolvementofmanygenesandrevealednovelparticipationofthecytokineinterleukin3,chemokine

Groalphaandthemetalloproteinasematrixmetallo-elastaseinbothdiseases.Fromtheperipheralbloodlibrary,tissueinhibitorofmetalloproteinase1,ferritinlightchain,andmanganesesuperoxidedismutasegeneswereidentifiedasexpresseddifferentiallyinrheumatoidarthritiscomparedwithinflammatoryboweldisease.TheseresultssuccessfullydemonstratetheuseofthecDNAmicroarraysystemasageneralapproachfordissectinghumandiseases.五、生物工程技術利用生物學及工程學原理為人類制造有用產(chǎn)品及提供服務的技術。工程學

研究自然科學應用在各行業(yè)中的應用方式、方法的一門學科，同時也研究工程進行的一般規(guī)律，并進行改良研究。所謂工程學，是指利用我們現(xiàn)在已經(jīng)知道的各種技術，去完成某種任務的學問，比如去完成建設任務、制造任務或共他各種各樣的任務。工程學是指按照某種有價值的實踐目的來控制、改造自然和社會的事物及過程并受到科學方法制約的知識總和。不僅包括了字面意義上的自然科學，如人機工程學、化工工程學等等，還包括社會科學，如社會工程學。如果認為工程學只跟技術相關，那是相當狹義的。上世紀40年代以純種微生物發(fā)酵工藝稱為近代生物工程；發(fā)展可分3個階段：上古時期，用非純種微生物自然發(fā)酵工藝稱為原始生物工程；上世紀70年代以基因工程為標志的生物工藝稱為現(xiàn)代生物工程。一般上古時代是指文字記載出現(xiàn)以前的歷史時代.對世界各地上古時代的定義也因此不同.在中國上古時代一般指夏以前的時代.在兩河流域和埃及一般指公元前5000年以前的歷史時代.因為上古時代沒有當時直接的文字記載.那個時候發(fā)生的事件或人物一般無法直接考證.這些事件和人物也往往帶有神話色彩.中國上古時代傳說的帝王有:炎帝.黃帝.少昊.顓頊(zhuān

xū).帝嚳(kù)

.帝摯.堯和舜.甜酒曲是糖化菌及酵母制劑，其所含的微生物主要有根霉、毛霉及少量酵母。在發(fā)酵過程中糖化菌首先將糯米中的淀粉分解成葡萄糖，蛋白質分解成氨基酸，接著少量的酵母又將葡糖糖經(jīng)糖酵解途徑轉化成酒精。這樣就制成了香甜可口、營養(yǎng)豐富的甜酒釀。

生物工程的內(nèi)容基因工程、細胞工程、酶工程、微生物工程(發(fā)酵工程)、蛋白質工程及生物反應工程等。理論上任何有機物皆可由現(xiàn)代生物工程制造，足見現(xiàn)代生物工程在產(chǎn)業(yè)革命中擁有巨大潛力及發(fā)展前景。生物反應工程:本書內(nèi)容分為生物反應過程動力學和生物反應器兩部分。前者著重討論了酶反應和細胞。反應過程的基本動力學規(guī)律，并重點探討了傳遞因素對反應過程動力學的影響及其處理方法；后者重點討論了不同操作方式反應器的設計方法和優(yōu)化，同時討論了反應器內(nèi)各種傳遞特性及其放大。每章列出了其內(nèi)容要點，并附有例題和習題，以幫助讀者理解和掌握有關概念和方法。（一）基因工程在分子水平上定向改造生物遺傳性的技術。主要環(huán)節(jié)是制備目的基因、基因重組、重組基因轉移、基因工程細胞篩選、鑒定，大規(guī)模陽性細胞培養(yǎng)、產(chǎn)物表達及純化等。主要特點是打破生物種間界限，克服遠緣雜交不親和性，獲得特異功能細胞，生產(chǎn)名貴藥品。人胰島素、人生長激素、人促紅細胞生成素(EPO)、人尿激酶(UK)、組織纖溶酶原激活劑(tPA)、乙肝疫苗、干擾素(IFN)、IL-2，3，6及60多種單克隆抗體(McAb)等。已上市的基因工程藥品（二）細胞工程定向改變細胞遺傳性，創(chuàng)造特異功能細胞，用于生產(chǎn)藥用產(chǎn)品及提供服務的技術稱為細胞工程。主要內(nèi)容有細胞融合、細胞大規(guī)模培養(yǎng)、細胞生物反應器等，并涉及動植物及微生物細胞。

細胞工程學是應用細胞生物學和分子生物學原理與方法，在細胞水平研究改造生物遺傳特性，以獲得具有目標性狀的細胞系或生物體的有關理論和技術的學科。它是一門現(xiàn)代生物科學理論和工程技術相結合的綜合性學科。細胞工程是現(xiàn)代生物技術的重要組成部分，同時也是現(xiàn)代生物學研究的重要技術工具。其研究技術涉及到細胞器、細胞、組織和器官水平利用工程技術原理和手段所進行的各類體外操作。生物細胞反應工程主要研究生物細胞反應工程工藝過程及裝備，強化生物反應過程的控制和優(yōu)化。近幾年來，在生物細胞反應工程領域，進行了生物抗氧化劑蝦青素的開發(fā)研究，生產(chǎn)水平和生產(chǎn)規(guī)模居國際領先；成功開發(fā)了氣升式生物反應器、固態(tài)發(fā)酵工藝和裝備，在國內(nèi)處于領先水平；篩選了能利用淀粉的微生物菌種，優(yōu)化衣康酸的發(fā)酵生產(chǎn)工藝。細胞工程（cellengineering）是指應用現(xiàn)代細胞生物學、發(fā)育生物學、遺傳學和分子生物學的理論與方法，按照人們的需要和設計，在細胞水平上的遺傳操作，重組細胞的結構和內(nèi)含物，以改變生物的結構和功能，即通過細胞融合、核質移植、染色體或基因移植以及組織和細胞培養(yǎng)等方法，快速繁殖和培養(yǎng)出人們所需要的新物種的生物工程技術。干細胞工程是在細胞培養(yǎng)技術的基礎上發(fā)展起來的一項新的細胞工程。它是利用干細胞的增殖特性，多分化潛能及其增殖分化的高度有序性，通過體外培養(yǎng)干細胞、誘導干細胞定向分化或利用轉基因技術處理干細胞以改變其特性的方法，以達到利用干細胞為人類服務的目的。其主要研究內(nèi)容一方面是胚胎干細胞的研究，如建立ES細胞系并利用ES細胞的發(fā)育多能性即環(huán)境因素對細胞分化發(fā)育的影響，定向誘導細胞分化為特定的細胞如肌細胞、神經(jīng)細胞等作為細胞移植的新來源。另一方面成體干細胞的研究主要包括成體組織干細胞的分離培養(yǎng)體內(nèi)和植入體內(nèi)，更新機體病變的組織器官恢復正常功能；并用干細胞作為基因治療的靶細胞；研究體內(nèi)有效活化組織干細胞的方法，增強其功能。分泌人腫瘤壞死因子α的基因工程細胞系的建立

將含有人腫瘤壞死因子α(hTNFα)全長cDNA插入表達載體pSNAV2.0,產(chǎn)生重組質粒pSNAV2.0-TNFα,利用陽離子脂質體介導將其轉染到人HEK-293（腎胚）細胞中,含G418(氨基糖苷類抗生素)培養(yǎng)基篩選陽性克隆hTNF/293,采用ELISA檢測轉染細胞上清中hTNF蛋白的表達。

G418是一種氨基糖苷類抗生素。這種氨基糖類抗生素的結構和新霉素、慶大霉素、卡那霉素相似，在分子遺傳試驗中,是穩(wěn)定轉染最常用的抗性篩選試劑。它通過抑制轉座子Tn601，Tn5的基因,干擾核糖體功能而阻斷蛋白質合成,對原核和真核等細胞產(chǎn)生毒素,包括細菌、酵母、植物和哺乳動物細胞,也包括原生動物和蠕蟲?？剐援a(chǎn)物為氨基糖苷磷酸轉移酶。pSNAV2.0載體質粒的結構特點是在E.coli質粒骨架上含有amp抗性基因或Kan抗性基因、質粒復制起點ori以及neo基因的表達單位（SV40啟動子-neo-SV40或BGHpolyA）。中國在細胞工程方面的研究已進入世界先進行列。不少植物的細胞原生質體部已再生成為完整的植株。突破了水稻、小麥、玉米、棉花和大豆的原生質體再生成株的難關,為利用原生質體融合產(chǎn)生雜種以及向原生質體引入外源基因，從而為達到改良性狀，創(chuàng)建新物種的目的打下了基礎。原生質指的是細胞內(nèi)的生命物質，分化為細胞質、細胞核、細胞膜。一個動物細胞即為一團原生質。

原生質體：植物細胞工程中去掉細胞壁后剩余的植物細胞稱為原生質體，實際上就是植物細胞的原生質。

原生質層：植物細胞中的特有名詞，指的是細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。原生質層具有選擇透過性，當成熟的植物細胞與外界溶液接觸時，如果存在濃度差，細胞液就會和外界溶液發(fā)生滲透作用。

此外，用花粉培養(yǎng)技術已培育出小麥、水稻等的優(yōu)良品種，并大面積進行了推廣，利用組織培養(yǎng)技術生產(chǎn)試管苗木，可大大加快繁殖速度，有些已進入工廠化生產(chǎn)。當前正在研究將組織培養(yǎng)的胚包上外衣，制成人工種子，播種后可發(fā)育成植株。

在動物方面，人或家畜的生殖細胞通過體外受精和胚胎移植技術，已產(chǎn)生了試管嬰兒、試管牛、羊等，利用胚胎分割技術已將牛、羊等的受精卵一分為二或四，并各自發(fā)育成完整的動物，加速了繁殖的速度。此外，向受精卵中注入特定的外源基因，可獲得轉基因動物，如在老鼠受精卵中注入人的生長素基因，可發(fā)育成巨大的超級老鼠。（三）酶工程酶或含某種特定酶的細胞經(jīng)適當加工處理后用于藥品生產(chǎn)與疾病治療的技術稱為酶工程。固定化是指通過物理或化學方法將酶或細胞限制或定位于特定空間范圍內(nèi)的技術，以期反復使用。酶或細胞固定化、生物傳感器及酶反應器。核心內(nèi)容酶工程將生物體內(nèi)具有特定催化作用的酶類分離出來，在體外進行催化反應．酶反應特點是在常溫、常壓下，專一性地快速進行使化反應；但酶不穩(wěn)定，容易失活,為了提高酶的穩(wěn)定性和適于連續(xù)作業(yè)，發(fā)展了酶的固定化技術，將酶固定在特定的載體上，當反應物通過固定化酶時,即可快速催化生成相應產(chǎn)物。當前酶制劑的生產(chǎn)，主要依靠微生物發(fā)酵技術，自微生物發(fā)酵液或細胞中提取有用的酶類，如：α淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、脂酶、果膠酶、纖維素酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖異構酶以及用于DNA重組技術的各種工具酶等。這些酶類已被廣泛用于食品加工、紡織、制革、醫(yī)藥、加酶洗滌劑生產(chǎn)和基因工程中。

從動、植物中提取的酶類尚不多，但也有巨大潛力，如從木瓜中可提取木瓜蛋白酶，用作肉的嫩化和啤酒的防濁，從牛胃中提取的凝乳酶，可用以制作奶酪；從尿或蚯蚓中提取的尿激酶或蚯蚓酶，可用以治療腦血栓等．人們已開始研究來源于動、植物的酶基因，將其引入微生物體進行表達，企圖快速大量地生產(chǎn)廉價的酶。

被稱為第二代生物技術的蛋白質工程的一個重要任務，是將酶分子定向地加以化學修飾和改造，使之成為更有效的酶分子。（四）蛋白質工程采用物理化學或生物學方法制造非天然蛋白質類藥物及制藥工業(yè)用工具酶的技術稱為蛋白質工程。蛋白質分子主鏈切割、連接、分子內(nèi)及分子間再組合、主鏈的部分或全部人工設計、合成與組裝及側鏈修飾。或者人工定向設計非天然基因及基因定點突變制造特定基因，通過宿主細胞表達制造非天然蛋白質及酶類新藥或制藥用工具酶，亦稱為第二代基因工程。研究的主要內(nèi)容克服天然蛋白質和酶類藥物的熱不穩(wěn)定性、高免疫原性及其它缺陷，以獲得高效治療藥物及高效率制藥工具酶，推動醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展。研究目的六、基因轉移技術指將外源基因導入某種細胞或組織，并使其得以表達的技術。它不僅是研究特定基因結構、功能及表達調控的重要手段，而且也是基因治療的關鍵。基因轉移除了確定特異的靶基因和適當?shù)陌屑毎?組織)外，選擇有效的基因轉移方法或基因運載系統(tǒng)(genedeliverysystem)至關重要。理想的基因轉移方法應該是安全、高效、特異、穩(wěn)定、簡便，并具有可控性?，F(xiàn)有的基因轉移方法雖然很多，它們各有優(yōu)缺點，但均不夠理想，因此，發(fā)展更好的基因轉移方法是當前基因治療研究的重要課題。第三節(jié)新藥研發(fā)的基本過程

藥物研發(fā)是一項極其艱苦、需要高科技、高投入、高風險、同時又是高回報的活動。

就美國來說，一種新藥的研制周期為10年左右。一個有臨床應用前景的新藥化合物，要從8,000～10,000個化合物中篩選而得。

一種新藥的開發(fā)投資1987年平均1.25億美元，1991年達2.3億，開發(fā)投資隨時間的推進呈上漲的趨勢。70年代以來，每5年用于開發(fā)研究的費用就翻一番。目前約8億至10億美元?；衔锏钠蘸Y組合化學,高通量篩選天然產(chǎn)物（發(fā)酵產(chǎn)物，植物或海洋生物的提取物）篩選合理藥物設計先導化合物1～2年先導化合物的篩選合成結構衍生物生物活性評價代謝研究計算機輔助藥物設計研究先導化合物臨床候選藥物1～2年先導化合物的優(yōu)化合成工藝研究臨床候選藥物生物活性評價制劑穩(wěn)定性