藥學(xué)中的生物技術(shù)和方法生物制藥

藥學(xué)中的生物技術(shù)和方法生物制藥WhatisBiotechnologyTheuseofcells(suchastissuesormicroorganisms)orbiologicalsubstances(suchasenzymes)toperformspecificindustrialormanufacturingprocesses.Applicationsincludetheproductionofcertaindrugs,synthetichormones,andbulkfoodstuffsaswellasthebioconversionoforganicwaste.第2頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天生物技術(shù)藥物-I生物技術(shù)藥物是指利用基因工程和細(xì)胞工程技術(shù)生產(chǎn)的源自生物體內(nèi)的天然物質(zhì)，用于臨床診斷、治療或疾病預(yù)防。相對(duì)于傳統(tǒng)合成藥物，生物技術(shù)藥物有著突出的療效和社會(huì)效益。特別應(yīng)用于嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的重大疾病的治療，如遺傳性疾病、癌癥、糖尿病等。第3頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天生物技術(shù)藥物-II傳統(tǒng)生物技術(shù)制藥（MedicalBiologicalProducts）用生物發(fā)酵方法產(chǎn)生藥物，如抗生素、維生素、氨基酸、藥酒等直接從動(dòng)物及動(dòng)物毒素制作的免疫制劑，如疫苗等中藥加工工藝加工成的藥材（俗稱(chēng)“生藥”和中成藥等）生化制藥（BiologicalDrugs）從生物（多指動(dòng)物）的組織或分泌物，中提取有效藥用成份，如氨基酸、肽類(lèi)、核酸類(lèi)、酶類(lèi)等現(xiàn)代生物制藥（Biopharmaceuticals）以基因工程技術(shù)為基礎(chǔ)的的生物制備技術(shù)，主要包括：基因重組多肽、蛋白質(zhì)類(lèi)基因藥物，如基因疫苗和反義藥物等干細(xì)胞制劑第4頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天/paike/V8H1BIE6U/VAK4KNNCK.html魏于全院士：生物治療和生物技術(shù)藥物研發(fā)進(jìn)展RMB￥9000第5頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天第6頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天藥物公司分子類(lèi)型批準(zhǔn)說(shuō)明2014全球銷(xiāo)售額($millions)HumiraAbbViemAbRA,juvenileRA,Crohn'sdisease,PA,psoriasis,ankylosingspondylitis,UC,Beh?etsyndrome12,543.00SovaldiGileadSciencesSmallmoleculeHepatitisC(antiviral)10,282.70EnbrelAmgenProteinRA,psoriasis,ankylosingspondylitis,PA,juvenileRA8,940.10Lantus(insulinglargineinjection)SanofiPeptideDiabetesmellitus,typeI;diabetesmellitus,typeII8,411.30Rituxan(rituximab)RochemAbRA,chroniclymphocyticleukemia/smallcelllymphocyticlymphoma,NHL,antineutrophilcytoplasmicantibody–associatedvasculitis,indolentNHL,diffuselargeB-celllymphoma7,543.502015NatureBiotechnology：十大最賺錢(qián)的生物技術(shù)藥物第7頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天藥物公司分子類(lèi)型批準(zhǔn)說(shuō)明2014全球銷(xiāo)售額($millions)Remicade(infliximab)Johnson&JohnsonmAbRA,Crohn'sdisease,psoriasis,UC,ankylosingspondylitis,Beh?etsyndrome,PA7,186.50Avastin(bevacizumab)RochemAbColorectalcancer,breastcancer,non-smallcelllungcancer,renalcellcancer,ovariancancer,braincancer(malignantglioma;AAandGBM),cervicalcancer7,013.60Herceptin(trastuzumab)RochemAbBreastcancer,gastriccancer6,862.10RevlimidCelgeneSmallmoleculeMultiplemyeloma,myelodysplasticsyndrome,mantlecelllymphoma(NHL)4,979.70Gleevec(imatinibmesylate)NovartisSmallmoleculeChronicmyelogenousleukemia,gastrointestinalstromaltumor,acutelymphocyticleukemia,hypereosinophilicsyndrome,mastocytosis,dermatofibrosarcomaprotuberans,myelodysplasticsyndrome,myeloproliferativedisorders4,746第8頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天2015生物技術(shù)藥物行業(yè)趨勢(shì)小公司的研發(fā)投入大并成功率高；生物技術(shù)新藥全球同步臨床試驗(yàn)；表觀(guān)遺傳學(xué)和大數(shù)據(jù)醫(yī)學(xué)：五年內(nèi)潛在市場(chǎng)價(jià)值超過(guò)7.8億美元；臨床組學(xué)和個(gè)性化醫(yī)療：十年內(nèi)成為日常醫(yī)務(wù)活動(dòng)；基因治療技術(shù)的復(fù)興；巨大成功潛力：CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)；腫瘤免疫治療：?jiǎn)慰购突蚬こ碳?xì)胞治療；納米靶向治療方法；合成生物學(xué)；生物仿制藥；第9頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天我國(guó)生物技術(shù)藥物“現(xiàn)代生物制藥”是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，“知識(shí)經(jīng)濟(jì)”的支柱產(chǎn)業(yè)之一2010年，國(guó)務(wù)院就發(fā)布《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》：要求大力發(fā)展用于重大疾病防治的生物技術(shù)藥、新型疫苗和診斷試劑等生物產(chǎn)業(yè)2012年生物制藥實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值1852.7億元，同比增長(zhǎng)20.5%第10頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天現(xiàn)狀：深陷囧境中國(guó)生物藥市場(chǎng)總額僅占全球的2%，在國(guó)內(nèi)整體醫(yī)藥市場(chǎng)的比重近五年來(lái)一直停留在~5%生物仿制藥多，自主和尖端產(chǎn)品少原創(chuàng)（6類(lèi)9支21個(gè)規(guī)格）僅占5.5%（全部13類(lèi)25支382個(gè)規(guī)格僅在低端、制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單的疫苗、細(xì)胞因子等領(lǐng)域占據(jù)一席之地。而在單克隆抗體類(lèi)藥物等高端產(chǎn)品甚少。由于各種原因，中國(guó)在生物制藥方面的投入很多都“打了水漂”2014年《基因工程與生物技術(shù)新聞》（GEN）：中國(guó)以1600億美元的研發(fā)支出位列亞洲第一第11頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天基礎(chǔ)薄弱，各自為戰(zhàn)科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)之間的聯(lián)系不夠缺乏研發(fā)人才和熟練技術(shù)人員研發(fā)投入急功近利歐美國(guó)家經(jīng)驗(yàn)：需要長(zhǎng)期、集中的投入。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備齊全，人員相對(duì)固定，研發(fā)方向相對(duì)集中，堅(jiān)持不懈，才可能有創(chuàng)新突破。成果轉(zhuǎn)化不足政策制約讓企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)不愿在新藥上冒險(xiǎn)，導(dǎo)致一哄而上做生物仿制藥中國(guó)生物醫(yī)藥業(yè)創(chuàng)新不夠是最大弱點(diǎn)第12頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天桑國(guó)衛(wèi)院士：目前我國(guó)醫(yī)藥創(chuàng)新面臨的五大關(guān)鍵問(wèn)題在科學(xué)監(jiān)管方面，臨床準(zhǔn)入時(shí)間長(zhǎng)、過(guò)程管理薄弱、新藥注冊(cè)綁定生產(chǎn)許可；源頭創(chuàng)新能力和轉(zhuǎn)化能力不強(qiáng)，研究平臺(tái)與先進(jìn)生產(chǎn)力聯(lián)盟作用有待發(fā)揮；私有資本不愿投入，早期研究支持不足；招標(biāo)采購(gòu)周期長(zhǎng)、流程不一，創(chuàng)新藥無(wú)法及時(shí)進(jìn)入醫(yī)保或招標(biāo)采購(gòu)目錄；知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制不完善。2015-7?蘇州?“專(zhuān)業(yè)信息引領(lǐng)中國(guó)藥企創(chuàng)新與國(guó)際化——第二屆湯森路透中國(guó)制藥行業(yè)大會(huì)”第13頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天桑國(guó)衛(wèi)院士：2015-2030生物技術(shù)領(lǐng)域展望十二個(gè)前沿重大技術(shù)：科技部“十三五”新藥專(zhuān)項(xiàng)生物藥重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域：新型抗體、Antibody-DrugConjugates、新型疫苗、免疫治療、基因治療非編碼基因及精細(xì)基因組干細(xì)胞與器官再生腦科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)細(xì)胞衰老與調(diào)控蛋白影像技術(shù)合成生物學(xué)細(xì)胞治療與基因治療抗體工程與新型抗體生物大數(shù)據(jù)復(fù)方中藥代謝組學(xué)與中藥現(xiàn)代化表觀(guān)遺傳學(xué)以及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)與健康第14頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天Key#1ofBiotechnology:biotransformationTheuseofenzymes–employedeitherasisolatedenzymes,crudeproteinextractsorwholecells–forthetransformationofnon-naturalorganiccompoundsThetrendofapplyingnaturalcatalyststotransformnon-naturalorganiccompoundswasenhancedbytherecommendationoftheFDA-guidelines(1992)withrespecttotheuseofchiralbioactiveagentsinenantiopureform.第15頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天生物技術(shù)藥物的過(guò)程原料和前體生物反應(yīng)器分離純化產(chǎn)品保存基因工程菌株生物酶原始菌株動(dòng)植物組織基因工程細(xì)胞株第16頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天第17頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天PreparationofL-homocysteine±homocysteineAdenosineSAHhydrolaseAdenosyl-L-homocysteineAdenosineS-homocysteineL-homocysteine+InosineSAHhydrolaseAdenosinedeaminaseAdenosyl-L-homocysteineHPLCInosineL-homocysteineHPLC第18頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天EnzymeforbiotransformationTherearemanyenzymeswhichareverystrictlyboundtotheirnaturalsubstrate(s).Theyplayanimportantroleinmetabolismandtheyaregenerallynotapplicableforbiotransformations.Ontheotherhand,animpressivenumberofbiocatalystshavebeenshowntopossessawidesubstratetolerancebykeepingtheirexquisitecatalyticpropertieswithrespecttochemoregionand,mostimportant,enantio-selectivity.第19頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天Key#2:GeneTech.RecombinantDNAtechnologyIn1973:thefirstgenetransferintoEscherichiacoli.Byusingmolecularbiologicalmethods,specificgeneistransferredinmicrobes,animalandplantcellsinorderto:ImprovementofyieldandproductivityProductionofnovelcompoundsExtensionofsubstraterangeDevelopmentofnovelbiosyntheticroutesthatmayreplacechemicalsynthesisroutesImprovementofcellularproperties第20頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天MetabolicengineeringTheimprovementofcellularactivities

bymanipulating:EnzymaticactivityTransportpropertiesRegulatoryfunctions第21頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天SyntheticBiology合成生物學(xué)是生物學(xué)領(lǐng)域的工程，將以生物學(xué)為基礎(chǔ)或者由生物學(xué)激發(fā)的復(fù)雜系統(tǒng)綜合化，展示出自然界中不存在的功能，能夠以理性化和系統(tǒng)化的方式進(jìn)行‘生物系統(tǒng)’的設(shè)計(jì)。合成生物學(xué)家們已經(jīng)將這項(xiàng)技術(shù)用在生物燃料、疫苗和抗體、植物、工業(yè)酶和生物基化學(xué)品等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)。Implications:Improvingtheunderstandingofexistingbiologicalsystemsthroughreverseengineering.Couldresultinthethirdindustrialrevolutionoverthenext50years第22頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天Cont.Syntheticbiologyinarationalway:ReducebiologicalsystemstotheircomponentpartsBuildnovelsystemsorrebuildexistingonesCreatingnewfunctionsfromnewcombinationsofcomponentpartsSyntheticbiologycanprovidenewprocessesforproducingchemicalsanddrugsTheuseofayeastcellsystemtransformedwithanewenzymepathwaytoproduceArtemisininprecursor第23頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天警告：科學(xué)家要有文化和倫理

克服醫(yī)生的“上帝情結(jié)”抑制化學(xué)家生產(chǎn)“新物質(zhì)”的沖動(dòng)

我們手握巨大能力第24頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天“營(yíng)造學(xué)社”的建筑科學(xué)觀(guān)本社命名之初，本擬為‘中國(guó)建筑學(xué)社’，顧以‘建筑’本身，雖為吾人所欲研究者最為重要之一端，然若專(zhuān)限于建筑本身，則其于全部文化之關(guān)系，仍不能彰顯。夫所以為研求營(yíng)造學(xué)者，豈徒為材木之輪奐，足以炫耀耳目而已哉。吾民族之文化進(jìn)展。其一部分寄之于建筑。朱啟玲梁思成和林徽因第25頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天旗幟鮮明的反對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)≈黃金大米飯配綠菜花咖喱牛肉牛腩飯（抗癌食品）鮭魚(yú)籽蒸米飯（養(yǎng)顏?zhàn)o(hù)膚）<胡蘿卜素含量第26頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天溫嶺殺醫(yī)慘案

和

“空鼻癥”第27頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天Key#3:IndustrialBioreactorsInlaboratory:Smallreactors,spinnerorshakeflasksIndustrialbioreactorsLargesizeExacerbatedturbulenceintensityandlocalshearforcesCausesstresstothemicro-organismsandcells.HigherheterogeneityofthecultivationmediumNormallyuseimmobilizedbiocatalysts第28頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天MethodsofcellimmobilizationMatrix/supportcellgelimmobilizedgelcross-linkingreagent第29頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天Methodsofenzymeimmobilization：microboxmicroboxenzyme第30頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天Methodsofenzymeimmobilization:covalentlinkingMatrix/beadenzyme第31頁(yè),共40