Genetic Engineering Medicine 基因工程药物 Genetic Engineering Medicine 赵小凡

第1章   基因工程药物概况及发展趋势

人类面临各种疾病的威胁 糖尿病 从1991至2000年，我国人群的糖尿病死亡每年以9.8%的比率上升 。没有有效的治疗药物和方法。 糖尿病 从1991至2000年，我国人群的糖尿病死亡每年以9.8%的比率上升 。没有有效的治疗药物和方法。 肿瘤 肺癌、肝癌位居前两位，胃癌第三位。 肺癌近年死亡率上升速度非常快，1996年以来开始在肿瘤死因顺序中排第一。乳腺癌。白血病。 高血脂 高血压 脑血栓 艾滋病

排位   疾病死亡原因           占死亡总λ数 (%) 1          恶性肿瘤                       22.17% 2          脑血管病                       22.63% 3          心脏病                          16.77% 4          呼吸系统疾病               14.09% 5          损伤、中毒                    6.18% 6          消化系统疾病                 3.10% 7          内分泌 , 营养代谢系统    2.66% 8          泌尿、生殖系病             1.49% 9          精神病                          1.16% 10        神经病                          0.97%

疾病的预防及治疗药物 健康的生活方式 1. 饮食习惯 2. 运动 3. 良好的心态 药物治疗 1. 化学药物 2. 生物技术药物—— 3. 基因工程药物——通过基因工程生产的药物

疾病的原因及基因工程药物 疾病的根本原因：体内正常的细胞生命活动紊乱，基因表达异常，蛋白质表达异常。 基因工程药物可以提供正常生理需要的蛋白质，调节细胞的生理功能，实现治疗目的。 与化学药物相比，基因工程药物具有毒副作用小、靶点明确、针对性强、疗效好的特点。

人类基因组测序为我们提供了3000多个基因可以用来制药。 无论是经济发达国家还是发展中国家，都把基因制药产业的发展作为国家经济发展中的增长点之一。 我国是世界上生物技术产品的最大市场，人类医疗产品将占国际贸易市场的30%。 发展中国的基因工程药物，才能在国际生物医药领域占有一席之地。

cDNA克隆库 傲锐东源（OriGene）公司        有超过33,000个适合转染和蛋白表达的人类全长cDNA克隆和超过25,000个带有人ORF克隆标签的TrueORF克隆。 http://www.origene.com/

21世纪是生命科学的世纪 转基因技术、克隆技术、基因组学技术和蛋白质组技术、生物信息技术、生物芯片技术、干细胞组织工程技术等生物技术将深刻地改变人类的医疗卫生、农业、人口和食品状况。 全球视2020年为生物经济时代的临界点。

生物技术是影响国民经济的四大科学支柱之一 微电子技术 生物技术 新材料 航天技术 生物技术是影响国民经济的四大科学支柱之一 微电子技术 生物技术 新材料 航天技术 生物技术是21世纪科学技术的核心技术。

生物技术领域包括: 以基因工程药物为中心的医药生物技术， 是生物技术领域最活跃、发展最快的部分。 基因重组技术 细胞融合技术 动植物细胞大量培养技术 生物反应器 发酵技术 生化工程设备技术 以基因工程药物为中心的医药生物技术， 是生物技术领域最活跃、发展最快的部分。

新药开发是生物技术产业的三座金矿之一 第一座金矿是基因技术，利用转基因技术所得转基因生物正创造新的奇迹。 第二座金矿是新药开发。利用转基因技术开发新药，是目前最为热门也是最为赚钱的领域之一。医药生物技术将从预防、疾病诊断、药物制造、生物治疗等方面全面提升医药卫生科技水平，推进第四次医学科技革命。 第三座金矿是在工业领域的应用：生物技术在工业领域的应用被业界称为“新的工业革命” 。

第1节 基因工程药物史 1973年，Cohen等人构建重组质粒，诞生了“基因工程”。 第1节  基因工程药物史 1973年，Cohen等人构建重组质粒，诞生了“基因工程”。 1976年，美国成立了第一家应用DNA重组技术研制新药的公司——Genetech公司。 1982年，欧洲首次批准应用DNA重组技术生产动物疫苗(抗球虫病疫苗)。 同年，美国和英国首次批准使用DNA重组技术生产人胰岛素(商品名Humulin)。 随后，在美国、欧洲和日本都积极加快研究开发各种基因工程药物，基因工程药物研制生产飞跃发展。

第2节 基因工程药物发展现状 据统计，迄今国际上已取得的生物技术研究成果有60％以上集中在医药工业。 第2节 基因工程药物发展现状 据统计，迄今国际上已取得的生物技术研究成果有60％以上集中在医药工业。 美国有62％的生物技术公司从事医药研究。 日本有65％的生物技术企业从事医药品研究。

世界各国几乎无一例外地将生命科学和生物技术放在重要位置 2002年美国在生物技术领域投入研究开发资金已高达157亿美元 日本政府2002年已明确提出生物技术立国战略。 欧盟用于生物技术的研究费用高达175亿欧元。 新加坡制定了“5年跻身生物技术顶尖行列”的目标。

2002年统计

全球生物技术药物2000年销售额为300亿美圆。 年销售额以30%比例增长。 红细胞生成素（EPO）为22亿美圆 生长激素（rhuGH）为15亿美圆。 胰岛素为14亿美圆。 预测2025年，美国生物技术产品市场（含基因工程药物）将达到2万亿美圆。

我国1993年第一个基因工程药物干扰素上市。 目前批准上市的生物技术药物达20余种。 但大多数药物为仿制。 发展具有自主知识产权的基因工程药物尤为迫切。

第3节 基因工程药物的重点研究方向 1.应用DNA重组技术、细胞工程技术和酶工程技术研究开发： 治疗心血管疾病 糖尿病 肝炎 肿瘤 免疫性疾病 抗感染及抗衰老 计划生育方面的新型药物。

组织纤溶酶原激活剂(tpA), (1)生理活性物质： 人干扰素， 人胰岛素、人生长素, 白细胞介素、肿瘤坏死因子(TNF), 促红细胞生成素(EPO)、集落刺激因子, 表皮生长因子(EGP)， 血小板生长因子(PDCF)， 尿激酶(UK)

(2)疫苗 乙肝疫苗 丙肝疫苗 甲肝疫苗 疟疾疫苗 伤寒及霍乱疫苗 出血热疫苗、艾滋病疫苗、避孕疫苗等。

(3) 单克隆抗体(MCAb)及诊断试剂 前列腺磷酸酶、 T—细胞及其亚群、 狂犬病毒、 T4、 IgE、风疹病毒、 沙眼衣原体、胰岛素及抗肝癌、胃癌、肺癌、白血病等的单克隆抗体及诊断试剂。

(4)导向药物 抗肿瘤药物与单抗的偶合物； 免疫毒素与单抗的偶合物； 同位素标记物与单抗的偶合物。

2. 应用基因工程技术改造传统制药产业 （1）、应用基因工程技术创造自然界没有的新化合物，扩大药物筛选资源。 如CD4、IL-2与毒素结合的杂合蛋白等，这类新型基因工程药物，正在迅速发展。

(2) 应用基因工程技术对生物进行遗传改造以获得新化合物 从微生物、动植物的遗传特征的研究，促进转基因动物和转基因植物技术的快速发展，这将会获得更多的自然界没有的新化合物，以供新药筛选。

(3) 应用基因工程技术制取非常稀少，难于获得的生理活性物质，使之成为新药 已发现的激素有50多种，已发现的细胞生长因子有100多种，它们都是人体或动物体内调控生理机能与代谢的重要物质。这些物质来源困难，产量极低，价格昂贵而无法做为药物用于临床。应用基因克隆技术可以解决这个难题。

生命科学和生物技术是我国经济发展的战略机遇 在近代历史上，中国曾经几次与世界科技革命的发展机遇失之交臂，留下诸多遗憾和教训。 生命科学和生物技术作为新兴的尖端科技领域，对我国来说是十分难得的战略机遇。 基因工程药物将成为生物技术领域中体现“21世纪——生命科学世纪”的重要标志。

中国已经在生物医药领域取得长足进步 一批基因工程药物和疫苗已经从实验室研究走向产业化； 基因工程制药产业已初具规模； 人工血液代用品即将进入临床研究； B型血友病等基因治疗方案已进入临床疗效研究； 肿瘤免疫治疗等技术也取得了重大进展; 批准上市的基因工程药物有20余种,进入一、二期临床的有21种；处于临床前开发的有35种；

α1b干扰素国内市场占有率已达60%； 治疗性乙型肝炎疫苗初露端倪； 人工血液的核心技术已实现重大突破； 基因工程制药业具备一定生产能力的企业已有60多家； 生物技术药物由仿制逐步向创新转变； 在世界前10种销量最大的品种中，我国能生产8种。

未来10年国际生物医药研究开发领域的热点 1. 基因工程药物（蛋白类药物） 2. 人源化治疗单克隆抗体药物 3. 现代中药和基因治疗技术

本课程的主要内容 第1章 基因工程药物的概况及发展趋势 第2章 基因工程基本原理 第3章 基因工程制药的下游技术 第4章 基因重组细胞因子 第1章 基因工程药物的概况及发展趋势 第2章 基因工程基本原理 第3章 基因工程制药的下游技术 第4章 基因重组细胞因子 第5章 基因工程抗体

主要参考书目 1. Molecular Cloning ，Sambrook J， Fritsch E F ，Maniatis T （Bible） 基因工程学原理 基因表达技术，李育阳 基因工程药物，李元 基因工程药物的制备原理与应用, 李校堃

相关网站及常用软件 1、 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

2、http://www.expasy.ch ExPASy Proteomics Server ExPASy (Expert Protein Analysis System)

ASGRYWMHNC… 翻译DNA成蛋白质

分析糖基化位点

计算等电点和分子量

分析三维结构 MNCTYREDFSGFYH

限制性内切酶位点分析软件 http://www.restrictionmapper.org/

DNA序列

蛋白质结构分析 http://smart.embl-heidelberg.de/

工具软件：DNAMAN DNAMAN 是美国 Lynnon Biosoft 公司开发的高度集成化的分子生物学应用软件，可以用于多重序列比对、PCR 引物设计、限制性酶切分析、质粒绘图、蛋白质分析等，几乎囊括了所有日常核酸、蛋白质序列的分析工作。 　　该软件功能强大、操作简单，是所有生物信息学研究人员、分子生物学工作者所必备。

学习方法 1. 认真听讲 2. 记录要点 3. 注意讲课重点 4. 掌握基因工程药物的设计和研发技术 5. 培养研究型人才 6. 考试方式: 基因工程药物研究设计50%。 听课50%（缺席3次考试作为不及格）。