第十三章 生化药物制造工艺

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1、重要生物药物制造工艺重要生物药物制造工艺E-mail：Tel：13781947346发发酵工程教研室 郭伟伟云第 三 篇1本门课程由以下三大部分内容组成基础篇：生物制药工艺基础1技术篇： 生物分离工程技术2品种篇：重要生物药物制造工艺32生物药物的类别（一）天然生物药药物1.微生物药药物 microbiol medicine2.天然生化药药物 Biochemical medicine3. 海洋生物药药物 marine medicine（二）生物技术药术药 物（新生物制品）1.DNA重组药组药 物（DNA recombinant medicine）基因工程与蛋白质质工程药药物2. 基因药药物（三

2、）合成或半合成生物药物345生化药物制生化药物制 造工艺造工艺第 十 三 章6生化药物的定义、分类、特点定义：具体运用生物化学研究方法，从生物体中经提取、分离、纯化等手段获得的天然存在的生化活性物质或将上述这些物质加以结构改造或人工合成创造出的自然界没有的新的活性物质，通称生化药物（Biochemical medicine）。7重点酶类药物辅酶类药物核苷酸与核酸类药物多肽类药物氨基酸类药物蛋白质类药物多糖类药物脂类药物分 类8生化药物的特性1药理学特性：1药理活性高，针对性强毒副作用少，营养价值高2生理副作用常有发生 免疫原反应，过敏反应39生化药物的特性2理化特性：1有效物质含量低，杂质多，

3、工艺 复杂，收率低，技术要求高结构复杂，生物活性受空间结构 严格限制，稳定性差2生物材料易染菌，腐败310生化药物的特性3天然生物药物是新型药物的先导物通过合理的药物设计，可以创造出疗效更高，作用更专一，更易为机体接受，副作 用与不良反应更小的新药。1170-80年代50-70年代有机溶剂分级分离、等电点沉淀等 -粗提物。离子交换层析、凝胶层析、超滤等技术 -提高了产品的纯度和收率多种层析技术、超速离心等 -高纯度的生化药物生化药物发展概况12生化药物的资源植 物动 物动物脏器血液、分泌物及其它代谢物微 生 物海 洋 生 物13主要从以下脏器中制取生化药物主要从以下脏器中制取生化药物14毒蜥E

4、xendin-4是自毒蜥唾液中提 取的一种多肽，研究发现该多肽与 人体内的GLP-1在序列上有53的 同源性，同GLP-1一样具有促进胰 岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌及 保护胰岛细胞等作用。2005年经 FDA批准用于二型糖尿病的治疗。 Exenatide是Exendin-4的人工合成 品。Exenatide15麻省Transmolecular公司 的科学家将放射性I131附着于自蝎子毒液中提取的一种多肽制 成药物，研究发现该药物具有 靶向性，对晚期神经胶质瘤有 较好疗效，患者只需要从外部 注射这种化合物，而无需再进 行化疗或放射治疗。该药物目 前仍处于临床研究阶段。蝎 毒 肽16生物药物的资

5、源植 物动 物动物脏器血液、分泌物及其它代谢物微 生 物海 洋 生 物17微 生 物1利用微生物作为工具微生物的代谢物 2微生物菌体18生物药物的资源植 物动 物动物脏器血液、分泌物及其它代谢物微 生 物海 洋 生 物19海 洋 生 物1海藻类：已知的海藻有1万多种海洋动物类：腔肠动物类、节肢 动物类、软体动物类、鱼类、爬 行动 物类、海洋哺乳动物类2海洋微生物：320僧袍芋螺齐考诺肽（ziconotide）最初由僧袍芋螺中提取， 现已人工合成，是一种神经 细胞钙通道阻断剂。作为一 种非阿片类镇痛药物，用于 治疗严重的慢性神经性疼痛 ，其鞘内注射剂经FDA批准于 2005年上市。 齐考诺肽（z

6、iconotide）21DidemninB是一种由7个氨基酸和2个羧酸组成的带有分枝的环缩肽，既能 抑制蛋白质的合成,也能抑制DNA、 RNA的合成，对黑色素瘤B16细胞周期作用的研究表明，它可杀伤各期细胞， 尤以G1至S期细胞敏感，它可快速完全 介导HL-60细胞凋亡。目前Didemin B 已能够人工全合成，该药完成了临床期实验，最有希望开发成治疗癌症的新 药。此外第二代didemnins-脱氢 didemnins B(aplidine)现也已进入临床 实验。 海鞘来源的抗癌肽 Didemnin B22海兔体内存在着多种结构 独特、生理功能各异的次生代 谢产物，如萜类、毒素、甾体 、大环内

7、酯及肽类等，其中肽 类化合物尤为引人注目。其中 Dolastatin15和Dolastatin 10已 经完成全合成，并正在美国进 行期和期临床试验，主要 用于小细胞肺癌、卵巢癌、黑 色素瘤和前列腺癌等实体瘤的 治疗。 海兔来源的抗癌作用肽23海 洋 生 物1海藻类：已知的海藻有1万多种海洋动物类：腔肠动物类、节肢 动物类、软体动物类、鱼类、爬 行动 物类、海洋哺乳动物类2海洋微生物：324第一节 氨基酸类药物25本节内容氨基酸的种类氨基酸类药物的制造方法26氨基酸输液氨基酸的分类1蛋白质氨基酸：编码氨基酸非蛋白氨基酸：D型氨基酸、- 氨基酸、-氨基酸等2衍生氨基酸：5-羟色胺、硫酸甘氨 酸、

8、磷葡精氨酸等 必需氨基酸和非必需氨基酸：亮氨酸 、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、甲 硫氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸。2728八种必需氨基酸：携一两本黄色书来携-缬氨酸 一-异亮氨酸 两-亮氨酸 本-苯丙氨酸 黄-甲硫氨酸（硫为黄色） 色-色氨酸 书-苏氨酸 来-赖氨酸氨基酸记忆口诀29六伴穷光蛋：硫、半、光、蛋半胱、光 、蛋（甲硫）氨酸含硫氨基酸 酸谷天出门：酸、谷、天谷氨酸、天门 冬氨酸酸性氨基酸 死猪肝色脸：丝、组、甘、色氨酸一碳 单位来源的氨基酸 只携一两钱：支、缬、异亮、亮缬、异 亮、亮氨酸支链氨基酸 一本落色书：异、苯、酪、色、苏异亮 、苯丙、酪、色、苏氨酸生糖兼生酮 拣来精读之：碱、

9、赖、精、组赖氨酸、 精氨酸、组氨酸碱性氨基酸 芳香老本色：芳香、酪、苯、色酪、苯 丙、色氨酸芳香族氨基酸 不抢甘肃来：脯、羟、甘、苏、赖脯、 羟脯、甘、苏、赖氨酸不参与转氨基的 氨基酸所有氨基酸： 六伴穷光蛋， 酸谷天出门， 死猪肝色脸， 只携一两钱。 一本落色书， 拣来精读之。 芳香老本色， 不抢甘肃来。 蛋白质水解法：胱氨酸、半胱氨酸 化学合成法：甘氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸等发酵法：苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、 精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜 氨酸、赖氨酸、亮氨酸等酶法：丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸等氨基酸类药物的制造方法重点312005版中国药典收载的氨基酸原料药基本原理：

10、以毛发等蛋白质为原料，通过酸、碱或酶水解成多种氨基酸混合物，经分离纯化获得各种药用氨基酸的方法称为水解法。 * 主要过程：水解、分离和结晶精制。蛋白质水解法32酸水解法：水解迅速而彻底，无消旋作用；色氨酸破坏，天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基，且产生大量废液污染环境。碱水解法：水解迅速而彻底，色氨酸不被破坏；含羟基或巯基的氨基酸全被破坏，且产生消旋，工业上多不采用。酶水解法：反应条件温和，无需特殊设备，氨基酸不被破坏，无消旋作用；水解不彻底，产物中除氨基酸外，尚含有多肽。工业上主要用于生产蛋白及蛋白胨。蛋白质水解方法重点33发酵的基本原理借助微生物在有氧或无氧条件下进行生命活动制备微生物菌体或其代谢

11、产物的过程。发酵法34菌 种 诱 变 选 育种 子 培 养发 酵 培 养产 物 分 离 纯 化发酵的基本过程35 缺点 产物浓度低，设备投资大，生产周期长，成本高。 *绝大部分氨基酸可通过发酵法生产 36基本原理： 又称酶工程技术，是在特定酶的作用下使某些有机物转化成相应氨基酸的技术。 * 主要过程前体合成菌体培养转化反应产品纯 化与精 制酶转化法37微生物 植物细胞 动物细胞化学合成，生物 合成，天然存在底 物 （AA前体 ）生物反应器含L-AA反应液L-AAL-AA酶转化法生产L-AA流程38结 构分子量等电点性 质溶解性L-AspL-AlaL-Asp和L-Ala的结构与性质133.108

12、9.092.776.0酸性氨基酸中性氨基酸溶于水和盐 酸，不溶于 乙醇和乙醚在水中有一 定溶解性， 不溶于丙酮 及乙醚39+CO2天冬氨酸酶L-Asp脱羧酶酶转化反应工艺路线固定化 L-Asp脱羧酶转化液B延胡索酸+ NH3固定化 天冬氨酸酶转化液AL-Asp粗品L-Asp精品L-Ala粗品L-Ala精品40泵储罐 反应产物离心机母 液 回 收固定化酶 柱子a晶体 L-AspL-Asp延胡索 酸氨盐工 艺 路 线41* 优点工艺简单，产物浓度高，转化率及生产效率较高，副产物少，固定化酶或细胞可进行连续操作，节省能源和劳务，并可反复使用。* 缺点 固定化细胞或固定化酶代价高。42以酸、醛、酯及某

13、些氨基酸为原料，经氨解、水解、缩和、取代及氢化还原等化学反应合成-氨基酸的方法称为化学合成法。化学合成法43* 特点 理论上所有氨基酸均可由化学合成法制造 ，但只有当采用其他方法生产很不经济时才采 用化学合成法生产。氨基酸输液44氨基酸输输液多种结结晶L-氨基酸依特定比例混合制成的静脉内输输注液称为为氨基酸输输液。当由于疾病等原因，不能经经口摄摄取的时时候，把纯纯度高的氨基酸混合液作为为最合适的氮源，从静脉注入身体是比较较合理的营营养补给补给 方法。 氨基酸输液的组方原理与配方模式45不同类型的不同类型的AAAA输液，根据在临床上的用途不同输液，根据在临床上的用途不同可以分为以下几类：46思考

14、题氨基酸类药物的制造方法有哪些？简述其原理及其过程？蛋白质水解法有哪些？各有何优缺点？47第二节 多肽与蛋白质类药物48本节内容多肽与蛋白质类药物概述多肽与蛋白质类药物的制造方法49重要的多肽与蛋白质类药物的制备50多肽类药物分类 多肽激素垂体多肽激素 促皮质素（ACTH）、促黑激素（MSH）、脂 肪水解激 素（LPH） 催产素（OT），加压 素 （AVP）等下丘脑激素促甲状腺激素释放激素（TRH）、生长素抑 制激素（GRIF）、促性腺激素释放激素（ LHRH）甲状腺激素 甲状旁腺激素（PTH）、降钙素（CT）胰岛激素 胰高血糖素、胰解痉多肽胃肠道激素 胃泌素、胆囊收缩素促胰酶素（CCK-PZ

15、 ）、肠泌素、肠血管活性肽（VIP）、抑胃 素（GIP）、缓激肽、P物质胸腺激素胸腺素、胸腺肽、胸腺血清因子51多肽类细胞生长 调节因子表皮生长因子（EGF），转移因子（TF ），心钠素（ANP）等。含有多肽成分的 其它生化药物 骨宁、眼生素、血活素、氨肽素、妇 血宁、脑氨肽、蜂毒、蛇毒、胚胎素 、 助应素、神经营养素、胎盘提取物 、花粉 提取物、脾水解物、肝水解物 、心脏激素等。多肽类药物分类52蛋白质质激素垂体蛋白质质激素生长长素（GH），催乳激素（PRL），促甲状腺素（ TSH），促黄体生成激素（LH），促卵泡激素（FSH ）。促性腺激素人绒绒毛膜促性腺激素（HCG），绝经绝经 尿促性腺

16、激素 （HMG），血清性促性腺激素（SGH）。胰岛岛素及其他蛋 白质质激素胰岛岛素，胰抗脂肝素，松弛素，尿抑胃素。血浆浆蛋白质质白蛋白，纤维纤维 蛋白溶酶原，血浆纤维结浆纤维结 合蛋白（FN ）,免疫丙种球蛋白，抗淋巴细细胞免疫球蛋白， Veils病免疫球蛋白，抗D免疫球蛋白，抗HBs 免疫球蛋白，抗血友病球蛋白，纤维纤维 蛋白原，抗凝 血酶，凝血因子，凝血因子。蛋白质类药物分类53蛋白质类细质类细 胞 生长调节长调节 因子干扰扰素、（IFN）,白细细胞介素17（IL ），神经经生长长因子（NGF），肝细细胞生长长因子 （HGF），血小板衍生的生长长因子（PDGF） ，肿肿瘤坏死因子(TNF)，集落刺激因子(CSF)， 组织纤组织纤 溶酶原激活因子(