第十七章医药基因工程第十七章医药基因工程
自１９７２年ＤＮＡ重组技术诞生以来，基因工程技术得到飞速发展，并在医疗领域中展露出独特的优越性。基因工程药物就是利用基因工程技术生产的药物。基因工程药物是将药物蛋白或多肽的编码基因通过特定的受体细胞中，通过受体生物或者细胞表达出药物蛋白或多肽，最后将其纯化并制成药剂的过程。基因工程药物生产的过程与其他基因工程产品的基本原理是相通的，基本过程都包括了载体构建，工程菌或细胞培养，目的产物的分离纯化与鉴定等。第十七章医药基因工程
从１９８２年最早的基因工程药物－－胰岛素上市到２００４年底，已经有１００多种基因工程药物通过审查并上市，另外还有３００多种基因工程药物进入二期及三期临床实验，涉及治疗１５０多种疾病。我国于１９９３年批准了第一个基因工程药物重组人干扰素a－１b的生产，标志着我国基因工程药物生产实现了零的突破。我国药品市场上基因工程药品主要有基因工程乙肝疫苗，重组干扰素，重组人红细胞生成素等２２种自主开发的基因工程药物。第十七章医药基因工程
第一节基因工程药物的开发状况第十七章医药基因工程
一.基因工程药物的分类１.按照结构组成不同分类：蛋白多肽类药物，基因工程疫苗和核酸类药物三类。２.按照作用方式分类：基因水平作用药物，转录水平作用药物和蛋白质水平作用药物。第十七章医药基因工程
３.按照药物作用机理分类：其一：蛋白或多肽药物，通过蛋白自身的生理生化特性而抵抗疾病其二：基因工程疫苗，基因工程抗体和ＤＮＡ疫苗，基于抗原抗体反应的原理而抵抗疾病其三：反义核酸，核酶和ＲＮＡi，基于中断基因表达而抵抗疾病。第十七章医药基因工程
二.基因工程药物的发展１.反应器的变迁根据反应器的不同可将蛋白多肽类基因工程药物的发展分为三个阶段：a.早期大多数蛋白多肽类基因工程药物通过细菌和酵母等微生物来表达。b.后来发展了真核生物细胞表达系统，利用离体培养的昆虫细胞和脊椎动物（如哺乳动物和鸟类）细胞表达蛋白多肽类药物。c.近年来发展的动植物生物反应器为基因工程药物的开发带来美好的前途。第十七章医药基因工程
２.从基因工程到蛋白质工程随着技术的进步，人们通过蛋白质工程可获得修改了氨基酸序列的蛋白质或多肽。通过定点突变、功能域的交换、分子进化等手段，已经开发了一些活性提高、适应性改善和专一性增强的蛋白药物。３.从蛋白药物到核酸药物传统药物是通过增加某些人体内源性的有益蛋白多肽或者破坏致病蛋白本身来治疗疾病；而核酸类基因工程药物则是提供产生蛋白的基因，通过破坏或者扩大基因的功能来克服疾病。基因工程药物的开发关键在于探知什么蛋白或多肽、或核酸可以成为药物，已经通过什么样的方式制备药物或通过什么样的方式使用药物。第十七章医药基因工程
三.基因工程药物的产业化状况第一个基因工程药物－－基因工程人胰岛素的问世期间经历了不到十年。至１９７６年第一个以基因工程制药为对象的美国Ｇenentech公司成立以来，有药物进入临床实验的生物技术公司已有约５００个。在２００２年，超过８０种基因工程药物获准在美国和欧盟使用，７５０中正在进行临床实验，市场份额超过１５０亿美元。我国共有２２种基因工程药物和疫苗，其中４种为具有自主知识产权的”一类“新药，进入临床研究的大约有１５０种，销售收入超过３亿人民币。第十七章医药基因工程
表第十七章医药基因工程
第二节基因工程蛋白和多肽药物第十七章医药基因工程
一.基因工程胰岛素１.胰岛素与糖尿病胰岛素（insulin）是一种激素，能够调节糖代谢，促进葡萄糖转变为糖原并储存于肌肉和肝内。当人体胰腺的Ｂ－细胞不能产生足量的胰岛素时，就会导致人体内的葡萄糖浓度增高，并伴随因胰岛素分泌或作用缺陷引起的糖、脂肪和蛋白质代谢紊乱，即糖尿病。而对于胰岛功能完全消失的Ⅰ型糖尿病患者，不注射胰岛素就无法维持生命。第十七章医药基因工程
２.胰岛素的结构胰岛素是一种由两条多肽链（Ａ链和Ｂ链）组成的蛋白质。Ａ链含有２１个氨基酸，Ｂ链含有３０个氨基酸，链间通过二硫键结合。胰岛素在人体内合成的过程中首先合成前胰岛素原（preproinsulin），包括信号肽序列、Ａ链、Ｂ链和连接序列４个部分。胰岛素是经过去掉信号肽序列后形成胰岛素原，去掉连接序列后剩下的Ａ链和Ｂ链通过二硫键结合，形成了胰岛素。（图１８—１）第十七章医药基因工程
第十七章医药基因工程
３.基因工程胰岛素的生产方式主要有两种生产方式：a.利用大肠杆菌为受体，分别表达胰岛素Ａ链和Ｂ链，再分别提取和纯化产生的Ａ链和Ｂ链，最后利用化学方法使两条链之间形成二硫键，从而得到胰岛素。b.以酵母为受体分泌表达人胰岛素。在胰岛素编码基因前段增加一个信号肽编码序列，这个信号肽引导合成的胰