通過人造基因合成新型蛋白質(zhì)，能否帶來制藥業(yè)的突破

通過人造基因合成新型蛋白質(zhì)，能否帶來制藥業(yè)的突破

2016年09月15日訊 眾所周知，DNA的四個堿基編碼是所有生命的通用代碼，但這可能要成為過去式了。一家位于美國加州拉由拉市（La Jolla）的新興生物科技企業(yè)Synthorx，正在設(shè)計一種有著6個基因編碼的微生物，其方法是將人造的X和Y堿基加入到原有的A，T，G，C構(gòu)成的基因系統(tǒng)中去的。

這些微生物在自然界中沒有同類，Synthorx用它們來設(shè)計新型蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)有望成為未來的止痛藥、抗生素和癌癥靶向藥的基石。

Synthorx基于美國圣地亞哥TSRI（斯克利普斯研究所）的化學(xué)家Floyd Romesberg的研究工作成立，Romesberg也是公司創(chuàng)立者之一。Romesberg曾花費了超過15年的時間致力于研究如何使人工DNA和生命體的遺傳機制協(xié)同工作，但這可不是簡單地把新老編碼相混合。

2012年時，Romesberg的實驗室成功創(chuàng)造了X和Y兩種人造堿基編碼。2014年，他證明了，細菌可以復(fù)制和遺傳包含XY編碼的基因給后代。

“人們總是覺得模仿生命體是一件十分復(fù)雜和困難的事”，Romesberg說道，“但其實生命體中的分子和自然界中的其他分子一樣，它們并不享有特權(quán)。”

兩年之前，還沒有人用新合成的X和Y堿基做成任何有用的事情，但Romesberg卻立下了利用傳統(tǒng)的化學(xué)手段來創(chuàng)造新型藥物的目標，這個過程顯然極其復(fù)雜。

“我無法在實驗室中完成這些，”Romesberg說道，“因此成立一個公司是實現(xiàn)這個目標的唯一方式。”

于是，Synthorx應(yīng)運而生。

X和Y的誕生固然是科學(xué)界的里程碑，但Synthorx的真正挑戰(zhàn)在于用這些編碼去產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)。理論上，通過簡單地添加X和Y編碼可以令用以構(gòu)建蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)量提升至172種，而自然狀態(tài)下只有20種。

通過在DNA中增加XY編碼，細胞可以用多達172種氨基酸來構(gòu)建蛋白質(zhì)，這遠超原先的20種。

“氨基酸太多反而是一種累贅，”Romesberg說道，“對于那些一輩子都在和藥物打交道的化學(xué)家來說，控制氨基酸的數(shù)量是必須的?！?/p>

通過使用人造氨基酸，科學(xué)家可以使那些現(xiàn)有的蛋白質(zhì)和其靶物質(zhì)結(jié)合的更牢固，從而使藥物效力更強。還有一種想法是通過人造氨基酸來增強蛋白質(zhì)和靶物質(zhì)的特異性結(jié)合以避免蛋白質(zhì)和非靶物質(zhì)結(jié)合引起的副作用。

目前，Synthorx正有一個項目致力于將一種蜘蛛的毒液轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N非阿片類、無成癮性的止痛藥。

開發(fā)用于治療代謝紊亂的新型抗生素和藥物同樣被提上日程，“胰島素是一種很好的靶物質(zhì)，”Synthorx的CEO Court Turner說道，“雖然大腸桿菌也能生產(chǎn)胰島素，但目前為止我們獲取額外胰島素的唯一方法就是每天注射?！?/p>

將人造氨基酸添加到胰島素分子中能夠使其更為持久，這樣的話，糖尿病患者只須隔幾天注射一次胰島素就可以了。

毫無疑問如果這種技術(shù)可以實現(xiàn)，那這將是一場革命。但現(xiàn)在就開始做著人造基因廣為應(yīng)用的美夢還為時過早，雖然人造基因可以生成氨基酸，但目前我們還沒有能力用人造氨基酸制造蛋白質(zhì)。

華盛頓大學(xué)的合成生物學(xué)家Marc Lajoie說道，“這真的只是一種假想，老實說，別說172種了，即使能利用1種人造氨基酸合成蛋白質(zhì)都聽起來有點瘋狂?！?/p>

名詞解釋

TSRI：The ScrippsResearch Institute，美國斯克利普斯研究所，座落于美國海濱城市圣迭戈，是位居美國前10名的生物醫(yī)學(xué)研究所，也是美國最大的非贏利性質(zhì)的研究所。

非阿片類：指人工合成的鎮(zhèn)痛藥物類型，與阿片類（自然萃取的）相對。

諾貝爾化學(xué)獎蛋白質(zhì)進化，在我們生活中有什么實際應(yīng)用？

G蛋白偶聯(lián)受體：味覺
我們身體內(nèi)分布著數(shù)十億個受體：他們位于細胞質(zhì)膜上，作用是使細胞能夠感知搜尋周圍環(huán)境，并可以與其他細胞進行溝通。G蛋白偶聯(lián)受體是人體感受味道和氣味的探測器。2012年，因為在G蛋白偶聯(lián)受體方面獲得的研究成果，布萊恩·科比爾卡（Brian Kobilka）獲得了諾貝爾化學(xué)獎。

生命工廠
脫氧核糖核酸DNA可組成遺傳指令。而DNA是由微小的工廠核糖體“生產(chǎn)”出來的。每一個核糖體都會生產(chǎn)出上千個不同形式和功能的各種物質(zhì)。而這個工廠的結(jié)構(gòu)如何？三位科學(xué)家文卡特拉曼·拉馬克里希南（Venkatraman Ramakrishnan ）、托馬斯·施泰茨（Thomas Steitz）和阿達·約納特因（Ada Yonath）找到了這個問題的答案，并因此獲得了2009年諾貝爾化學(xué)獎。

基因的奧秘
科學(xué)家經(jīng)過13年的努力共同繪制完成了人類基因組序列圖，結(jié)果是：人類基因組有30億個堿基對，人類基因數(shù)目約為2萬個。弗雷德里克·桑格（Fred Sanger）和吉爾伯特（Walter Gilbert）因為他們的DNA測序方法獲得了1980年的諾貝爾獎

光合作用
每到林間，人們就會贊嘆它的神奇：光合作用，它是世界上最重要的化學(xué)反應(yīng)。植物，藻類和細菌能夠利用太陽光能吸收二氧化碳，釋放氧氣。而細胞內(nèi)某些蛋白復(fù)合物可以讓他們產(chǎn)生光合作用。胡柏（Robert Huber）、米赫（Hartmut Michel）和戴森何佛（Johann Deisenhofer）因為解開了光合作用的結(jié)構(gòu)而在1988年獲得了諾貝爾獎。

黑暗之光
這種發(fā)光的生物是維多利亞水母（Aequorea victoria）。它的綠色熒光蛋白被應(yīng)用在許多生物學(xué)領(lǐng)域中。2008年獲得諾貝爾的查爾菲（Martin Chalfie）就屬于這一技術(shù)的先驅(qū)群體。他把這種發(fā)光的蛋白成功加入到了線蟲細胞內(nèi)，使其產(chǎn)生了美妙的綠色熒光。這是一個巨大的突破：人們可以通過這個方式了解神經(jīng)細胞的運作。

水通道
水管可以把水引入家中使用，也可以起到排放廢水的作用。諾貝爾化學(xué)獎得主阿格雷（Peter Agre）在1988年就發(fā)現(xiàn)，有一種“水通道蛋白”也和水管的作用類似，它可以控制水分子進出于細胞。阿格雷發(fā)現(xiàn)了細胞膜水通道蛋白，一種就像水管一樣通過細胞膜來調(diào)節(jié)運輸水分的蛋白質(zhì)，他獲得了2003年諾貝爾獎。而這種水通道蛋白廣泛存在于人類、動物、植物和微生物中。

三磷酸腺苷
在人體細胞中也有著像煤炭、風能或者是光伏的能量，叫做三磷酸腺苷(ATP)。如果沒有作為細胞內(nèi)能量傳遞的這種“分子通貨”我們就不能做出收緊肌肉之類的動作。一個成年人每天要合成大量的ATP。約翰?沃克因為闡明了構(gòu)成三磷酸腺苷合成基礎(chǔ)的酶的機理，獲得了1997年諾貝爾化學(xué)獎。

綠色化學(xué)
環(huán)保、節(jié)省原材料和能量：這個目標已經(jīng)不再是夢想。三位科學(xué)家羅伯特·格拉布斯(Robert Grubbs)、理查德·施羅克(Richard Schrock)和伊夫·肖萬(Yves Chauvin)在有機化學(xué)領(lǐng)域的成就使得他們共同獲得了2005年諾貝爾獎。他們找到了一種綠色的方式來產(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)化合物，可以在制藥業(yè)進行應(yīng)用：他們開發(fā)出實用有效的新型反應(yīng)催化劑，使得生產(chǎn)更為高效、方便、環(huán)保。

神奇“足球分子”
從來沒有聽說過富勒烯？其實很容易就可以在頭腦中勾勒這些分子的結(jié)構(gòu)：就像一個足球一樣，富勒烯的結(jié)構(gòu)都是以五邊形和六并形面而組成的多面體。柯爾（Robert Curl Jr）、克羅托（Harold Kroto）和斯莫利（Richard Smalley）發(fā)現(xiàn)了由60個碳原子組成的原子簇C60，發(fā)現(xiàn)者們把它稱為“富勒烯”。而這三位科學(xué)家也因此榮獲了1996年諾貝爾獎。

拯救臭氧層
多虧有了臭氧層，我們才能夠放心大膽的在戶外曬太陽（不過防曬霜是必不可少的）。因為絕大部分有害的UV-B輻射可以被臭氧過濾掉。而三位科學(xué)家的成果告訴世人，是什么破壞了臭氧層：氮氧化物和氯氟碳化合物。而這個認知使得保羅·克拉茲（Paul Crutzen）、馬里奧·莫里納（Mario Molina）和舍伍德·羅蘭（Sherwood Rowland）獲得了1995年諾貝爾獎。

醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)
心臟、大腦、骨骼——這些都可以通過核磁共振成像觀察到細節(jié)部分，從而可以幫助醫(yī)生作出檢測腫瘤的診斷。這種診斷方法是建立在高分辨率核磁共振光譜的基礎(chǔ)上。因為恩斯特（Richart Ernst）在核磁共振成像的巨大貢獻獲得了1991年的諾貝爾獎。

科學(xué)就在你身邊
您下次在鍋里煎荷包蛋的時候也許會想到2011年諾貝爾化學(xué)獎得主丹尼爾·舍特曼（Dan Shechtman）的發(fā)現(xiàn)：準晶體。關(guān)于準晶體的存在長期以來都存有爭議。而舍特曼證明了它的確實存在。而今，準晶體就在你的身邊：因為它是一種理想的熱和電的不良導(dǎo)

醫(yī)藥生物屬于藥業(yè)嗎?

醫(yī)藥生物屬于藥業(yè)。制藥產(chǎn)業(yè)與醫(yī)藥生物工程產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的兩大支柱。制藥產(chǎn)業(yè)是多學(xué)科理論及先進技術(shù)的相互結(jié)合，采用科學(xué)化，現(xiàn)代化的模式，研究、開發(fā)、生產(chǎn)藥品的過程。除了生物制藥外，化學(xué)藥和中藥在制藥產(chǎn)業(yè)中也占有一定的比例。

生物制藥專業(yè)就業(yè)現(xiàn)狀

生物制藥專業(yè)就業(yè)現(xiàn)狀在國內(nèi)制藥行業(yè)的就業(yè)現(xiàn)狀良好。

生物制藥是一種利用生物體制造的藥物，包括基因工程制藥、細胞工程制藥、發(fā)酵工程制藥等。生物制藥通常是通過使用生物體制造的生物制品，如蛋白質(zhì)、多糖、核酸等，來治療疾病或改善健康狀況。

國家對生物制藥行業(yè)給予了大力的支持，鼓勵國內(nèi)外生物制藥企業(yè)來華投資，作為一個新興的行業(yè)，隨著科技的進步和社會的發(fā)展，該行業(yè)越來越受到重視，并得到了快速的發(fā)展。隨著人們生活水平的提高和健康意識的增強，對生物制藥產(chǎn)品的需求也在不斷增長，推動了該行業(yè)的進一步發(fā)展。

在生物制藥行業(yè)中，人才需求較大，尤其是高素質(zhì)的技術(shù)和管理人才。生物制藥專業(yè)是培養(yǎng)生物制藥技術(shù)和管理人才的重要專業(yè)。畢業(yè)后可從事生物制藥領(lǐng)域的研究、開發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)量管理等方面的工作。該專業(yè)畢業(yè)生還可以選擇繼續(xù)深造，攻讀碩士、博士學(xué)位，或出國留學(xué)，以提高自己的專業(yè)水平和競爭力。

未來生物制藥的發(fā)展趨勢

1、新技術(shù)的應(yīng)用：隨著科技的不斷進步，生物制藥領(lǐng)域也將應(yīng)用更多的新技術(shù)，如基因編輯、基因治療、細胞治療、納米技術(shù)等。這些新技術(shù)將促進生物制藥的發(fā)展，提高藥物的療效和安全性。

2、生物仿生學(xué)的發(fā)展：生物仿生學(xué)是指通過模仿生物體結(jié)構(gòu)和功能來制造新的藥物和材料。未來生物仿生學(xué)的發(fā)展將在藥物傳遞、診斷和治療方面發(fā)揮重要作用。

3、個性化醫(yī)療的發(fā)展：隨著精準醫(yī)學(xué)的發(fā)展，生物制藥也將更加注重個性化醫(yī)療，制造更加符合患者個性化需求的藥物。

基因工程學(xué)術(shù)論文

　　基因工程是在分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)綜合發(fā)展基礎(chǔ)上于 20 世紀 70 年代誕生的一門嶄新的生物技術(shù)科學(xué)。下面是由我整理的基因工程學(xué)術(shù)論文，謝謝你的閱讀。
　　基因工程學(xué)術(shù)論文篇一
　　摘 要：基因工程是在分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)綜合發(fā)展基礎(chǔ)上于 20 世紀 70 年代誕生的一門嶄新的生物技術(shù)科學(xué)。基因工程是一項很精密的尖端生物技術(shù)?？梢园涯骋簧锏幕蜣D(zhuǎn)殖送入另一種細胞中，甚至可把細菌、動植物的基因互換。當某一基因進入另一種細胞，就會改變這個細胞的某種功能。這項工程創(chuàng)造出原本自然界不存在的重組基因。它不僅為醫(yī)藥界帶來新希望，在農(nóng)業(yè)上提高產(chǎn)量改良作物，并且對環(huán)境污染、能源危機提供解決之道，甚至可用在犯罪案件的偵查?；蚬こ痰陌l(fā)展現(xiàn)狀和前景是怎么樣呢，而又有哪些利弊?

　　關(guān)鍵詞：基因工程;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展前景;基因工程利弊

　　一、基因工程

　　(一)基因工程的概念及發(fā)展

　　1.概念

　　基因工程又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來源的基因按預(yù)先設(shè)計的藍圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品。

　　2.發(fā)展

　　生物學(xué)家于20 世紀50 年代發(fā)現(xiàn)了DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)，從微觀層面更進一步認識了人類及其他生物遺傳的物質(zhì)載體，這是人類在生物研究方面的一次重大突破。60 年代以后，科學(xué)家開始破譯生物遺傳基因的遺傳密碼，簡單地說，就是將控制生物遺傳特征的每一種基因的核苷酸排列順序弄清楚。在搞清楚某些單個基因的核苷酸排列順序基礎(chǔ)上，進而進行有計劃、大規(guī)模地對人類、水稻等重要生物體的全部基因圖譜進行測序和詮釋。

　　(二)基因工程的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

　　1.發(fā)展現(xiàn)狀

　　(1)基因工程應(yīng)用于農(nóng)業(yè)方面。運用基因工程方法，把負責特定的基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物中去，構(gòu)建轉(zhuǎn)基因植物，有抗病蟲害，抗逆，保鮮，高產(chǎn)，高質(zhì)的優(yōu)點。

　　下面列舉幾個代表性方法。

　?、僭黾愚r(nóng)作物產(chǎn)品營養(yǎng)價值如：增加種子、塊莖蛋白質(zhì)含量，改變植物蛋白必需氨基酸比例等。

　　②提高農(nóng)作物抗逆性能如：抗病蟲害、抗旱、抗?jié)?、抗除草劑等性能?br>
　?、凵锕痰幕蚬こ?。若能把禾谷等非豆科植物轉(zhuǎn)變?yōu)槟芡鼍采蚓吖痰芰?，將代替無數(shù)個氮肥廠。④增加植物次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)率。植物次生代謝產(chǎn)物構(gòu)成全世界藥物原料的 25% ，如治療瘧疾的奎寧、治療白血病的長春新堿、治療高血壓的東莨菪堿、作為麻醉劑的嗎啡等。

　?、葸\用轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)，可培育畜牧業(yè)新品種。

　　二、基因工程應(yīng)用于醫(yī)藥方面

　　目前，以基因工程藥物為主導(dǎo)的基因工程應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已成為全球發(fā)展最快產(chǎn)業(yè)之一，前景廣闊。基因工程藥物主要包括細胞因子、抗體、疫苗、激素和寡核甘酸藥物等。對預(yù)防人類腫瘤、心血管疾病、遺傳病、糖尿病、包括艾滋病在內(nèi)的各種傳染病、類風濕疾病等有重要作用。我們最為熟悉的干擾素(IFN)就是一類利用基因工程技術(shù)研制成的多功能細胞因子，在臨床上已用于治療白血病、乙肝、丙肝、多發(fā)性硬化癥和類風濕關(guān)節(jié)炎等多種疾病。 并且應(yīng)用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中試，并進入臨床驗證階段;專門用于治療腫瘤的?腫瘤基因?qū)?也將在不久完成研制，它可有目的地尋找并殺死腫瘤，將使癌癥的治愈成為可能。

　　三、基因工程應(yīng)用于環(huán)保方面

　　工業(yè)發(fā)展以及其它人為因素造成的環(huán)境污染已遠遠超出了自然界微生物的凈化能力，基因工程技術(shù)可提高微生物凈化環(huán)境的能力。美國利用DNA 重組技術(shù)把降解芳烴、萜烴、多環(huán)芳烴、脂肪烴的4 種菌體基因鏈接，轉(zhuǎn)移到某一菌體中構(gòu)建出可同時降解4 種有機物的?超級細菌?，用之清除石油污染，在數(shù)小時內(nèi)可將水上浮油中的2/3 烴類降解完，而天然菌株需 1 年之久。90 年代后期問世的DNA 改組技術(shù)可以創(chuàng)新基因，并賦予表達產(chǎn)物以新的功能，創(chuàng)造出全新的微生物，如可將降解某一污染物的不同細菌的基因通過PCR 技術(shù)全部克隆出來，再利用基因重組技術(shù)在體外加工重組，最后導(dǎo)入合適的載體，就有可能產(chǎn)生一種或幾種具有非凡降解能力的超級菌株，從而大大地提高降解效率。

　　(一)發(fā)展前景

　　基因工程應(yīng)用重組DNA 技術(shù)培育具有改良性狀的糧食作物的工作已初見成效。重組DNA 技術(shù)的一個顯著特點是，它注往可以使一個生物獲得與之固有性狀完全無關(guān)的新功能，從而引起生物技術(shù)學(xué)發(fā)生革命性的變革，使人們可以在大量擴增的細胞中生產(chǎn)哺乳動物的蛋白質(zhì)，其意義無疑是相當重大的。將控制這些藥物合成的目的基因克隆出來，轉(zhuǎn)移到大腸桿菌或其它生物體內(nèi)進行有效的表達，于是就可以方便地提取到大量的有用藥物。目前在這個領(lǐng)域中已經(jīng)取得了許多成功的事例，其中最突出的要數(shù)重組胰島素的生產(chǎn)。 重組DNA 技術(shù)還有力地促進了醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的發(fā)展。它的影響所及有疾病的臨床診斷、遺傳病的基因治療、新型疫苗的研制以及癌癥和艾滋病的研究等諸多科學(xué)，并且均已取得了相當?shù)某删汀?br>
　　(二)基因工程的利與弊

　　1.基因工程的利

　　遺傳疾病乃是由于父或母帶有錯誤的基因?；蚝Y檢法可以快速診斷基因密碼的錯誤;基因治療法則是用基因工程技術(shù)來治療這類疾病。產(chǎn)前基因篩檢可以診斷胎兒是否帶有遺傳疾病，這種篩檢法甚至可以診斷試管內(nèi)受精的胚胎，早至只有兩天大，尚在八個細胞階段的試管胚胎。做法是將其中之一個細胞取出，抽取DNA，偵測其基因是否正常，再決定是否把此胚胎植入母親的子宮發(fā)育。胎兒性別同時也可測知。 基因篩檢并不改變?nèi)说倪z傳組成，但基因治療則會。目前全世界正重視發(fā)展永續(xù)性農(nóng)業(yè)，希望農(nóng)業(yè)除了具有經(jīng)濟效益，還要生生不息，不破壞生態(tài)環(huán)境?；蚬こ陶蓭兔鉀Q這類問題?；蚬こ炭梢愿牧嫁r(nóng)糧作物的營養(yǎng)成分或增強抗病抗蟲特性。可以增加畜禽類的生長速率、牛羊的泌乳量、改良肉質(zhì)及脂肪含量等。

　　2.基因工程的弊

　　廣泛的基因篩檢將會引起一連串的社會問題。雖然基因篩檢可幫助醫(yī)生更早期更有效地治療病人，但可能妨礙他的未來生活就業(yè)。基因工程會產(chǎn)生?殺蟲劑?的作物，也可能對大環(huán)境有害，它們或許會殺死不可預(yù)期的益蟲，影響昆蟲生態(tài)的平衡。轉(zhuǎn)基因食品不同于相同生物來源之傳統(tǒng)食品，遺傳性狀的改變，將可能影響細胞內(nèi)之蛋白質(zhì)組成，進而造成成份濃度變化或新的代謝物生成，其結(jié)果可能導(dǎo)致有毒物質(zhì)產(chǎn)生或引起人的過敏癥狀，甚至有人懷疑基因會在人體內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)移，造成難以想象的后果。轉(zhuǎn)基因食品潛在危害包括：食物內(nèi)所產(chǎn)生的新毒素和過敏原;不自然食物所引起其它損害健康的影響;應(yīng)用在農(nóng)作物上的化學(xué)藥品增加水和食物的污染;抗除草劑的雜草會產(chǎn)生;疾病的散播跨越物種障礙;農(nóng)作物的生物多樣化的損失;生態(tài)平衡的干擾。

　　四、結(jié)束語

　　隨著社會科技的進步，基因工程的發(fā)展將成為必然。盡管它會給我們帶來一些危害但是仍然為我們帶來了很多好處。不僅為我們提供了新的能源而且促進了各國的經(jīng)濟的發(fā)展，所以在我們發(fā)展基因工程的同時應(yīng)該盡力避免一些危害，而讓有利的方面盡可能應(yīng)用。

　　參考文獻：

　　[1]陳宏.2004.基因工程原理與應(yīng)用.北京：中國農(nóng)業(yè) 出版社

　　[2]胡銀崗.2006.植物基因工程.楊凌.西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社

　　[3]劉祥林.聶劉旺.2005.基因工程.北京：科學(xué)出版社

　　[4]陸德如.陳永青.2002.基因工程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社

　　[5]王關(guān)林.方宏筠.2002.植物基因工程.北京：科學(xué)出版社
　　基因工程學(xué)術(shù)論文篇二
　　基因工程蛋白藥物發(fā)展概況

　　【摘要】近些年，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，基因工程制藥產(chǎn)業(yè)突飛猛進，本文就一些相關(guān)的重要蛋白藥物的市場概況和研究進展作一概述。

　　【關(guān)鍵詞】基因工程 蛋白藥物 發(fā)展概況

　　中圖分類號：R97 文獻標識碼：B 文章編號：1005-0515(2011)6-255-03

　　基因工程制藥是隨著生物技術(shù)革命而發(fā)展起來的。1980 年，美國通過Bayh-Dole 法案，授予科學(xué)家 Herbert Boyer 和 Stanley Cohen 基因克隆專利，這是現(xiàn)代生物制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑。1982 年，第一個生物醫(yī)藥產(chǎn)品在美國上市銷售，標志著生物制藥業(yè)從此走入市場[1]。

　　生物制藥業(yè)有不同于傳統(tǒng)制藥業(yè)的特點：首先，生物制藥具有?靶向治療?作用;其次，生物制藥有利于突破傳統(tǒng)醫(yī)藥的專利保護到期等困境;再次，生物制藥具有高技術(shù)、高投入、高風險、高收益特性;此外，生物制藥具有較長的產(chǎn)業(yè)鏈[1]。生物制藥業(yè)這一系列的特點決定了其在21世紀國民經(jīng)濟中的重要地位，歷版中國藥典收錄的生物藥物品種也是逐漸增多[2](圖一)。

　　當前生物制藥業(yè)的發(fā)展趨勢在于不斷地改進、完善和創(chuàng)新生物技術(shù)，在基因工程藥物研發(fā)投入逐年增加的基礎(chǔ)上，我國生物制藥的產(chǎn)值及利潤增長迅猛， 2006-2008年三年就實現(xiàn)了利潤翻番[2](表一)。隨著研究的深入，當前生物藥的熱點逐漸聚焦到通過新技術(shù)大量生產(chǎn)一些對醫(yī)療有重要意義且成分確定的蛋白上。研究表明，在我國的基因工程藥物中，蛋白質(zhì)類藥物超過50%[3]。而這些源自基因工程菌表達的蛋白，如疫苗、激素、診斷工具、細胞因子等在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括4個方面：即疾病或感染的預(yù)防;臨床疾病的治療;抗體存在的診斷和新療法的發(fā)現(xiàn)。利用基因工程技術(shù)(重組DNA技術(shù))生產(chǎn)蛋白主要有三方面的理由：1.需求性，天然蛋白的供應(yīng)受限制，隨需求的不斷增加，數(shù)量上難以滿足，使它得不到廣泛應(yīng)用;2.安全性，一些天然蛋白質(zhì)的原料可能受到致病性病毒的污染，且難以消除或鈍化;3.特異性，來自天然原料的蛋白往往殘留污染，會引起診斷試驗所不應(yīng)有的背景[4]。

　　以下將介紹一些基因工程產(chǎn)物的市場概況和研究發(fā)展。

　　1 促紅細胞生成素

　　是細胞因子的一種，在骨髓造血微環(huán)境下促進紅細胞的生成。1985年科學(xué)家應(yīng)用基因重組技術(shù)，在實驗室獲得重組人EPO(rhEPO)，1989年安進(Amgen)公司的第一個基因重組藥物Epogen獲得FDA的批準，適應(yīng)癥為慢性腎功能衰竭導(dǎo)致的貧血、惡性腫瘤或化療導(dǎo)致的貧血、失血后貧血等[5,6]。

　　2001年，EPO的全球銷售額達21.1億美元，2002年達26.8億美元，2003年全世界EPO的年銷售額超過50億美元。創(chuàng)下生物工程藥品單個品種之最，是當今最成功的基因工程藥物。用過EPO的大多數(shù)病人感覺良好，在治療期間無明顯毒副作用或功能失調(diào)。重組體CHO細胞可以放大到生產(chǎn)規(guī)模以滿足對EPO的需求。

　　2 胰島素

　　自1921 年胰島素被Banting 等人成功提取并應(yīng)用于臨床以來，已經(jīng)挽救了無數(shù)糖尿病患者的生命。僅2000年，胰島素在全球范圍內(nèi)就大約延長了5100萬名I型糖尿病病人的壽命。20世紀80年代初，人胰島素又成為了商業(yè)現(xiàn)實;80 年代末利用基因重組技術(shù)成功生物合成人胰島素，大腸桿菌和酵母都被用作胰島素表達的寄主細胞[7]。

　　國內(nèi)外可工業(yè)化生產(chǎn)人胰島素的企業(yè)只有美國的禮來公司、丹麥的諾和諾德公司、法國的安萬特公司和中國北京甘李生物技術(shù)有限公司等，胰島素類似物也僅在上述4個國家生產(chǎn)，且每個公司只能生產(chǎn)艮效或速效類似物巾的個品種，主要原因是要達到生物合成人胰島素產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)難度特別大，若無高精尖的高密度發(fā)酵技術(shù)、純化技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗是無法實現(xiàn)的[8]。

　　3 疫苗

　　在人類歷史上，曾經(jīng)出現(xiàn)過多種造成巨大生命和財產(chǎn)所示的疫癥，而在預(yù)防和消除這些疫癥的過程中疫苗發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用。所以疫苗被評為人類歷史上最重大的發(fā)現(xiàn)之一。

　　疫苗可分為傳統(tǒng)疫苗(t raditional vaccine) 和新型疫苗(new generation vaccine)或高技術(shù)疫苗( high2tech vaccine)兩類,傳統(tǒng)疫苗主要包括減毒活疫苗、滅活疫苗和亞單位疫苗,新型疫苗主要是基因工程疫苗。疫苗的作用也從單純的預(yù)防傳染病發(fā)展到預(yù)防或治療疾病(包括傳染病) 以及防、治兼具[2]。

　　隨著科技的發(fā)展，對付艾滋病、癌癥、肝炎等多種嚴重威脅人類生命安全的疫苗開發(fā)取得巨大進展，這其中也孕育著巨大的商業(yè)機會[9]， 2007年全球疫苗銷售額就已達到163億美元，據(jù)美林證券公布的一份研究報告顯示，全球疫苗市場正以超過13%的符合增長率增長。而我國是疫苗的新興市場，國內(nèi)疫苗市場發(fā)展?jié)摿薮螅暝鲩L率超過15%。

　　在以細胞培養(yǎng)為基礎(chǔ)的疫苗、抗體藥物生產(chǎn)中，Vero細胞、BHK21細胞、CHO細胞和Marc145細胞是最常用的細胞，這些細胞的反應(yīng)器大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)支撐著行業(yè)的技術(shù)水平[4]。建立細胞培養(yǎng)和蛋白表達技術(shù)平臺，進一步完善生物反應(yīng)器背景下的疫苗生產(chǎn)支撐技術(shù)是當前國際疫苗產(chǎn)業(yè)研究的重點。

　　4 抗體

　　從功能上劃分，抗體可分為治療性抗體和診斷性抗體;從結(jié)構(gòu)特點上劃分，抗體可分為單克隆抗體和多克隆抗體。抗體可有效地治療各種疾病，比如自身免疫性疾病、心血管病、傳染病、癌癥和炎癥等[10,11]?？贵w藥物的一大特點在于其較低甚至幾乎可以忽略的毒性。另外一個優(yōu)勢是，抗體本身也許既可被當作一種治療武器，也可被用作傳遞藥物的一種工具。除了全人源化抗體以外，與小分子藥物、毒素或放射性有效載荷有關(guān)的結(jié)合性抗體也已經(jīng)在理論上顯示出了強大的潛力，尤其是在癌癥治療方面[12]。

　　治療性抗體是世界銷售額最高的一類生物技術(shù)藥物,2008 年治療性抗體銷售額超過了300 億美元,占了整個生物制藥市場40%。在美國批準的99 種生物技術(shù)藥物中,抗體類藥物就占了30 種;在633 種處于臨床研究的生物技術(shù)藥物中, 有192 種為抗體藥物,而在抗癌及自身免疫性疾病的治療研究中,治療性抗體占了一半[2]。截止2007年，美國FDA批準上市的抗體藥物見表二[13]。

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