基因工程药物开发利用前景

第一篇：基因工程药物开发利用前景

基因工程药物开发利用前景

摘 要：生物制药是以基因工程为基础的现代生物工程，即利用现代生物技术对DNA进行切割、连接、改造，生产出传统制药技术难以获得的生物药品。而现代生物技术是以基因为源头，基因工程和基因组工程为主导技术，与其他高技术相互交叉、渗透的高新技术。比尔·盖茨预言：下一个首富可能是从事生物技术的投资者。本文简要分析了国内外基因工程药物开发的现状和前景。

以基因工程，细胞工程，发酵工程和酶工程为主体的现代生物技术是70年代开始异军突起的高新技术领域，近一，二十年来发展极为神速，它与微电子技术，新材料和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱，被认为是21世纪世界科学技术的核心。现代生物技术又是一项与医药产业结合极为密切的高新技术，它的发展已带给了某些医学基础学科的革命性变化，并给医药工业开辟了更为广阔的心领域。

自1982年全世界第一个基因重组医药产品“人胰岛素”在美国面市以来，至今已有数十个生物技术药物上市。现代生物技术开辟了人体内源性多肽，蛋白质药物的新天地。于此同时它也正渗透到传统医药的哥哥领域，以抗生素，氨基酸，细胞融合及基因工程菌，化学合成药物的生物转化性，到单克隆抗体靶向制剂等等。不久之前美国的Eli Lilly公司又提出了生物技术在医药上的更大应用，是在新药研究筛选方法上的革命，即用基因工程受体实验代替传统的动物实验，所有这一切都表明了医药产业的技术基础正在发生战略性的变革。世界各大医药企业已瞅准目标，纷纷投入巨资围绕以现代生物技术为核心的产品和技术结构开拓，展开了面向21世纪的空前激烈的竞争。基因药物的前沿技术及部分基因药物

基因药物的直接体内基因治疗发展迅速,新型基因药物不断产生。现着重介绍对效果比较肯定关于基因药物的几项前沿技术，基因疫苗、反义RNA 药物、三链DNA 药物这三种新型基因药物技术的基本方法。1.1基因疫苗

基因疫苗的免疫方法即基因疫苗的给药途径,目前使用的方法有以下几种:（1）裸DNA 直接注射:将裸质粒DNA 直接注射到机体的肌肉、皮内、皮下、粘膜、静脉内。这种方法简单易行。

（2）脂质体包裹DNA 直接注射:包裹DNA 的脂质体能与组织细胞发生膜融合,而将DNA 摄入,减少了核酸酶对DNA 的破坏。注射途径同裸DNA直接注射。

（3）金包被DNA 基因枪轰击法:将质粒DNA 包被在金微粒子表面,用基因枪使包被DNA 的金微粒子高速穿入组织细胞.。

（4）繁殖缺陷细菌携带质粒DNA 法:选择一种容易进入某组织器官的细菌,将其繁殖基因去掉,然后用质粒DNA 转化细菌,当这些细菌进入某组织器官后,由于不能繁殖,则自身裂解而释放出质粒DNA。1.2反义RNA 反义RNA 指与mRNA 互补后,能抑制与疾病发生直接相关基因的表达的RNA。它封闭基因表达,具有特异性强、操作简单的特点,可用来治疗由基因突变或过度表达导致的疾病和严重感染性疾病,反义RNA 治疗的基本方法有： 1)反义寡核苷酸：体外合成十至几十个核苷酸的反义寡核苷酸或反义硫代磷酸酯寡核苷酸序列,用脂质体等将反义寡核苷酸导入体内靶细胞,然后反义寡核苷酸与相应mRNA特异性结合,从而阻断mRNA 的翻译。

2)反义RNA表达载体:合成或PCR 扩增获取反义RNA 的DNA ,将它克隆到表达载体,然后

将表达载体用脂质体导入靶细胞, 该DNA 转录反义RNA ,反义RNA 即与相应的mRNA 特异性结合,同样阻断某基因的翻译。

反义RNA目前主要用于恶性肿瘤、病毒感染性疾病等。有报导，用反义封闭胰腺癌、肺癌的癌基因，对癌细胞具有明显的抑制作用。1.3三链DNA 脱氧寡核苷酸能与双螺旋双链DNA 专一性序列结合,形成三链DNA ,来阻止基因转录或DNA 复制,此脱氧寡核苷酸被称为三链DNA 形成脱氧寡核苷酸(TFO)。为了与作用在mRNA 翻译水平的反义RNA 的反义技术相区别,将三链DNA 技术称之为反基因技术。

基本方法与机理

设计合成15～40个碱基的脱氧寡核苷酸, 这些序列具有较短而兼并性较高的特点, 与双链DNA结合,通常结合在蛋白识别位点处,形成三链DNA ,干扰DNA与蛋白质的结合, 如转录激活因子, 从而阻止基因的转录与复制。1.4部分基因药物

生物技术的开发迅猛异常、日新月异。生物技术的核心是基因工程, 基因工程技术 最成功的是用于生物治疗的新型药物的研制。已有近50 种基因工程药物投入市场, 产生 了巨大的社会效益和经济效益。生物技术用于疾病的预防和疑难病症的治疗已经成为现 实。基因药物主要为以下几个系列：

（1）干扰素系列(IFN)IFN是一类具有广谱抗病毒活性的蛋白质，仅在同种细胞上可发挥作用。根据其来源、理化及生物学性质的不同，可分为IFN-α、IFN-β、IFN-γ 3种干扰素。干扰素具有很强的生物活性，主要表现在：

①抗病毒作用 目前慢性丙型肝炎的治疗以IFN-α为首选。②抗肿瘤作用。③免疫调节作用。

（2）白介素系列 白细胞介素是非常重要的细胞因子家族，现在得到承认的成员已达15个；它们在免疫细胞的成熟、活化、增殖和免疫调节等一系列过程中均发挥重要作用，此外它们还参与机体的多种生理及病理反应。

（3）集落刺激因子类药物(CSF)一些细胞因子可刺激不同的造血干细胞在半固体培养基中形成细胞集落，这些因子被命名为集落刺激因子，根据其作用对象，进一步命名分为粒细胞-CSF，巨噬细胞-CSF，粒细胞和巨噬细胞-CSF及多集落刺激因子。

（4）其他基因工程药物

①促进红细胞生成素 促红细胞生成素(Epo)是一种调节红细胞生成的体液因子，自从成功地克隆人类Epo基因后，其产物重组人促红细胞生成素被成功用于治疗肾性贫血及肿瘤等疾病伴发的贫血。最近的研究认为Epo是一种由缺氧诱导因子(Hypoxia-inducible factor，HIF)家庭诱导产生的多功能细胞因子超家庭成员，对于多种器官都有保护作用。有报导，Epo能通过降低肾IRI时MDA、IL-6水平，增加SOD水平从而发挥保护作用，而最新研究还表明Epo有促进血管生成的作用。

②人生长激素人类的生长激素(Growth hormone，GH)是一条单链、非糖化、191个氨基酸合成的亲水性球蛋白，分子量21700Da，等电点pI为4.9.人生长激素具有促生长、促进蛋白质合成、对脂肪、糖、能量代谢有影响。

③人表皮生长因子 皮肤细胞表达10种以上的生长因子，它们以自分泌和旁分泌的方式对细胞自身和邻近细胞进行多种调节。

④重组链激酶 对心脑血管疾病有一定的疗效。

⑤肿瘤坏死因子 研究表明，巨噬细胞是产生TNF的主要来源。当肝、脾等网状内皮系统受到刺激后，借助于脂多糖的帮助，TNF基因开始转录，产生并释放TNF。同时B淋巴细胞也

产生一种与TNF类似的淋巴毒素，并与TNF享有共同受体。为了便于区分二者，将巨噬细胞产生的毒素称为TNF—α，淋巴细胞产生的毒素称为TNF-β。

TNF-α是迄今为止发现的抗肿瘤作用最强的细胞因子，它能特异性地直接杀伤肿瘤细胞，而对正常细胞无不良影响，能抑制肿瘤细胞的增殖并促使其溶解，还可激活机体的抗肿瘤免疫反应。但是由于TNF-α能被肾快速排泄和各种蛋白酶分解作用，在体内很不稳定，半衰期很短(15～30min)，而杀伤肿瘤细胞需要12～36 h。若希望通过静脉给药获得明显的抗肿瘤效果，则必须频繁大剂量注射，进而导致严重的不良反应。目前国内外学者对其的制剂研究主要集中在高分子化学修饰和药物载体传递系统两方面．无论采取何种手段，其最终目的有二：一是减少RES的摄取，延长药物血中半衰期；二是提高药物的靶向性，降低不良反应.国外基因工程药物研究开发现状和展望

据不完全统计，欧美诸国目前已经上市的基因工程药物近100 种，还有约300 种药物正在临床试验阶段，处于研究和开发中的品种约2 000 个。近两年基因药物上市的周期明显缩短，与一般药物研究开发相比，基因工程药物研究投入较大。

美国作为基因重组技术的发源地和众多基因工程药物的第一制造者，每年在基因工程药物研究方面的投资高达数十亿美元，现已成为国际公认的现代生物技术研究和开发的“带头羊”。日本，欧洲等地也不甘落后，都根据各自的特点，制定出符合本国国情的发展战略和对策，进行着激烈的竞争和角逐，就连亚洲的韩国，新加坡等也野心勃勃地着手这方面的研究和开发。

美国：在基因工程药物的研究和开发方面美国一直保持着世界领先地位。从1971年成立第一家美国生物技术公司到现在已形成拥有1300余家公司（占全世界生物技术公司总数的2/3的令人注目的产业规模，不过短短25年的历史，到1996年8月美国有20多种基因工程药物和疫苗上市。（详见表1）另有113家美国公司的284个产品处于临床试验阶段或等待FDA批准，呈现了强劲的发展势头。

日本：日本在基因工程药品的研究和开发方面也投入了大量资金，并取得了丰硕成果。现已开发出干扰素，乙肝疫苗，人促红细胞生产素，组织纤溶酶原激活剂，人生长激素，人胰岛素，人巨噬细胞集落刺激因子，人粒细胞集落刺激因子等众多产品。国内基因工程药物研究开发现状及展望

我国生物工程药物研究虽起步较晚，基础较差，但一开始就受到党和国家的高度重视。为跟踪世界新技术革命迅猛发展的浪潮，1986年3月我国一批著名科学家倡导起草了“高技术研究计划”——“863计划”，并将现代生物技术列为“863计划”最优先发展的项目和国家“七五”，“八五”攻关项目。经过广大科技工作者的艰苦努力，已取得了鼓舞人心的进展，一批基因工程产品的上游研究正在努力展开；一些产品正逐步进入开发研究阶段，不少产品已步入临床试验阶段或已获新药证书，进入工业化生产，详见表2。

与传统制药相比，生物制药有便于大规模生产、利润高、生产工艺简单、人力投入少、无污染、生产周期短等优点，因此，随着人类基因组计划的实施和科技水平的进一步发展，基因药物在医药市场的比例也将会日益提升，也将越来越影响人类的生活。

基因药物同时具有高投入、高收益、高风险、长周期的特征。Frost&Sullivan公司的一份最新报告指出，2004年，全球生物制药市场的收入为450亿美元。到2011年，其有望达到982亿美元。据预测，全球第一个用转基因植物生产的生物药物可望于2005～2006年上市。随着公众认知度的提高和相关法规的逐步完善，用转基因植物生产生物药物的市场将飞速增长，到2011年，单美国市场就将达到22亿美元。2002年底到2003年5月间一场突如其来的SARS疫情，再加上2005年度禽流感病毒传播，席卷了亚洲及加拿大等地。在紧张而又严肃的应对

这场疫情的过程中，生物制药又成为医药行业人士关注的焦点。

我国生物制品需求巨大，过去的几年我国企业一直能保持年均15％以上增幅，并且近年来销售的增长速度有加快的趋势。据统计，2005年国内生物制品销售收入总额为157．4亿元人民币，销售利润总额为38.7亿元人民币。预计到2006年生物技术工业总产值将达400亿到500亿元，到2015年总产值可达1100亿到1300亿元。我国的生物制药业将进入一个快速发展的阶段,生物医药工业将成为医药产业增长最快的部分。目前,我国许多省市已将生物制药作为本地的支柱产业重点扶持。一大批生物医药科技园相继在各地高新技术开发区建成。面对入世带给我国生物制药业的挑战和机遇,专家们预测,在未来若干年,我国的生物制药业将以超过全球平均增长速度步入高速发展轨道,前景十分广阔。

参考文献

[1] 张骁，束梅英，张韬.中国药房，9（1）：977-978,1998 [2] 张天民，杨钊，谢继青,等.2000 年我国生化药物的研究进展[J].中国药学杂志，2001，36（5）：296-299.[3] 李元，陈松森，王渭川.基因工程药物[M].北京：化学工业出版社，2002,2.[4] 唐冬生，夏家辉，新型基因工程药物[J].生命科学研究，1999,3(2):93.[5] 李拥军,基因工程药物及其产业化发展[J].生产力研究,2003,3：185 [6] 孔秀英 ,孙秀杰，基因治疗，生物学杂志[J].2005,7(2):63.[7] 陈诗书，人类基因治疗研究的新进展，生物工程进展[J].1994,14(1)：30.[8] 张明徽，基因治疗的现状与展望，世界科学[J].1995，10：20-21.[9] 罗登，基因治疗新时期，生物工程进展，1994，14(4)：28-29.[10] 胡蝶，廖静．基因芯片技术在肿瘤研究中的应用[J].首都医科大学学报，2004，25(1)：1 29． [11] 张忠诚,动物乳腺生物反应器的原理及研究进展,中国奶牛,2006,4：29 [12] 安瑞生,陈晓峰，肿瘤基因治疗技术，中国肿瘤，2001，10(10):578-579.[13] P Ghezzi, M Brines,Erythropoietin as an antiapoptotic，tissue-protective cytokine[J]．Cell Death Differ，2004，11(Suppl 1)：37-44．

[14] C23 Erbayraktar S，Yilmaz O，Gokmen N，et a1．Erythropoietin is a multifunctional tissue-protective cytokine[J]．Curr Hematol Rep，2003，2(6)：465-470．

[15] Kang DH，Park EY，Yu ES，et al, Renoprotective effect of erythropoietin(EPO)：Possiblyvia an amelioration of renal hypoxia with stimulation of angiogenesis in the kidney[J]．Kidney Int.2005, 67(5):1683.[16] 人生长激素研究进展，陈蓓，朱威，生物学杂志[J].2004，21（1）：9-10

第二篇：基因工程药物论文

基因工程药物

姓名：陈剑云 学号：U201210914 班级：机械学院测控1204班

摘要：自１９７２年ＤＮＡ重组技术诞生以来，生命科学进入了一个崭新的发展时期。１９８２年美国礼莱公司推出基因工程胰岛素，这是第一个人用基因工程药物。从那时起，以基因工程为核心的现代生物技术已应用到农业、医药、化工、环境等各个领域。基因工程技术的迅速发展不仅使医学基础学科发生了革命性的变化，也为医药工业发展开辟了广阔的前景，以ＤＮＡ重组技术为基础的基因工程技术改造和替代传统医药工业技术，已成为重要的发展方向。

关键词：基因工程制药应用

基因的定义：基因是脱氧核糖核酸（DNA）分子上的一个特定片段。不同基因的遗传信息，存在于各自片段上的碱基排列顺序之中。基因通过转录出的信使使核糖核酸（mRNA），指导合成特定的蛋白质，使基因得以表达。

基因工程定义：基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因(DNA分子)，按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程药物定义:基因工程药物又称生物技术药物,是根据人们的愿望设计的基因,在体外剪切组合,并和载体DNA 连接,然后将载体导入靶细胞(微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞),使目的基因在靶细胞中得到表达,最后将表达的目的蛋白质纯化及做成制剂,从而成为蛋白类药或疫苗。

基因工程药物的发展历程：自1972年DNA重组技术诞生以来,作为现代生物技术核心的基因工程技术得到飞速的发展。1982年美国Lilly公司首先将重组胰岛素投放市场,标志着世界第一个基因工程药物的诞生。美国是现代医药生物技术的发源地,也是率先应用基因工程药物的国家,其基因工程技术研究开发以及产业化居于世界领先地位。美国已拥有世界上一半的生物技术公司和一半的生物技术专利。据1998年美国药学会统计,美国FDA已批准了56种生物技术医药产品上市,其中绝大多数为基因工程药物。此外,还有200多种基因工程药物正在进行临床试验,其中至少有1/5的产品将可能在今后10年内上市。基因工程药物为美国的一些公司创造了丰厚的回报,取得了巨大的经济效益和社会效益。欧洲在发展基因工程药物方面也进展较快,英、法、德、俄等国在开发研制和生产基因工程药物方面成绩斐然,在生命科学技术与产业的某些领域甚至赶上并超过了美国。我国基因工程药物的研究和开发起步较晚,直至20世纪70年代初才开始将DNA重组技术应用到医学上,但在国家产业政策的大力支持下,这一领域发展迅速,逐步缩短了与先进国家的差距。1989年我国批准了第一个在我国生产的基因工程药物———重组人干扰素重组人干扰素αIb,标志着我国生产的基因工程药物实现了零的突破。重组人干扰素αIb是世界上第一个采用基因克隆和表达的基因工程药物,也是到目前为止唯一的一个我国自主研制成功的拥有自主知识产权的基因工程一类新药。从此以后,我国基因工程制药产业从无到有,不断发展壮大。截止1998年底,我国已批准上市的基因工程药物和疫苗产品共计15种，国内已有30余家生物制药企业取得基因工程药物或疫苗试生产或正式生产批准文号。至2000年,我国已有200多家生物技术公司,有20多家生产销售人干扰素、白细胞介素、乙肝疫苗等12种基因工程药物。

基因工程药物的本质是蛋白质，生产基因工程药物的方法是：将目的基因连接在载体上，然后将导入靶细胞（微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞），使目的基因在靶细胞中的到表达，最后将表达的目的蛋白质提纯做成制剂，从而成为蛋白类药或疫苗。若目的基因直接在人体组织靶细胞表达，就称为基因治疗。

基因治疗：基因治疗就是从遗传物质本身，即基因入手，不必产生或纯化基因的最终产物，而是将基因，通常是通过一个载体直接导入人体，再利用人体自身就具有的基因复制、转录与翻译功能来产生这些产物，达到补充正常基因产物或对抗异常基因的目的。将基因导入哺乳类动物细胞的方法有两种，一类是理化方法，一类是病毒介导的DNA转移。

利用基因工程技术生产药品的优点在于：大量生产过去难以获得的生理活性物质和多肽；挖掘更多的生理活性物质和多肽；改造内源生理活性物质；可获得新型化合物，扩大药物筛选来源。

基因药物的发展前景

与传统制药相比，生物制药有便于大规模生产、利润高、生产工艺简单、人力投入少、无污染、生产周期短等优点，因此，随着人类基因组计划的实施和科技水平的进一步发展，基因药物在医药市场的比例也将会日益提升，也将越来越影响人类的生活。

基因药物同时具有高投入、高收益、高风险、长周期的特征。Frost&Sullivan公司的一份最新报告指出，2004年，全球生物制药市场的收入为450亿美元。到2011年，其有望达到982亿美元。据预测，全球第一个用转基因植物生产的生物药物可望于2005～2006年上市。随着公众认知度的提高和相关法规的逐步完善，用转基因植物生产生物药物的市场将飞速增长，到2011年，单美国市场就将达到22亿美元。2002年底到2003年5月间一场突如其来的SARS疫情，再加上2005禽流感病毒传播，席卷了亚洲及加拿大等地。在紧张而又严肃的应对这场疫情的过程中，生物制药又成为医药行业人士关注的焦点。

我国生物制品需求巨大，过去的几年我国企业一直能保持年均15％以上增幅，并且近年来销售的增长速度有加快的趋势。据统计，2005年国内生物制品销售收入总额为157．4亿元人民币，销售利润总额为38.7亿元人民币。预计到2006年生物技术工业总产值将达400亿到500亿元，到2015年总产值可达1100亿到1300亿元。我国的生物制药业将进入一个快速发展的阶段,生物医药工业将成为医药产业增长最快的部分。目前,我国许多省市已将生物制药作为本地的支柱产业重点扶持。一大批生物医药科技园相继在各地高新技术开发区建成。面对入世带给我国生物制药业的挑战和机遇,专家们预测,在未来若干年,我国的生物制药业将以超过全球平均增长速度步入高速发展轨道,前景十分广阔。

基因工程药物的发展概况

20世纪70年代，随着DNA重组技术的成熟，诞生了基因工程药物，高产值、高效率的基因药物给医药产业带来了一场革命，推动了整个医药产业的发展，医药产业进入了新的历史时期。基因药物经历了三个阶段：第一阶段是把药用蛋白基因导入到大肠杆菌等细菌中，通过大肠杆菌等表达药用蛋白但这类药物往往有缺陷，人类的基因在低等生物的细菌中往往不表达或表达的蛋白没有生物活性。第二阶段是人们用哺动物的细胞代替细菌，生产第二代基因工程药物。第三阶段是到了80年代中期，随着基因重组和基因转移技术的不断发展和完善，科学家可以将人们所需要的药用蛋白基因导入到哺乳动物体内，使目的基因在哺乳动物身上表达，从而获得药用蛋白。

基因工程技术制药展望

基因工程技术在医药工业中的应用非常广泛，利用基因工程技术开发药物已成为当前.最为活跃和迅猛发展的领域。随着人类基因组计划的完成，以及基因组学、蛋白质组学、生物信息学等研究的深入，为医药生物技术开拓了一个新的领域，基因工程制药将有更多机会获得突破性进展，为保障人类健康做出更大的贡献。

参考文献：

[1] 张天民,基因工程药物浅释[J].山东肉类科技,1997,1． [2] 李拥军,基因工程药物及其产业化发展[J].生产力研究,2003,3：185.[3] 阚劲松,吴克,基因工程制药研究进展[J].合肥联合大学学报，2000,10(4):108.[4] 唐冬生，夏家辉，新型基因工程药物[J].生命科学研究，1999,3(2):93.[4] 袁建民等,动物乳腺生物反应器研究进展,中国农学通报,2006.22(2):20.[5] 韩玉刚，李建凡，动物生物反应器的现状和进展[J].国外畜牧科技，2002，29(1):30-33

[6] 张忠诚,动物乳腺生物反应器的原理及研究进展,中国奶牛,2006,4：29.[7] 孔秀英 ,孙秀杰，基因治疗，生物学杂志[J].2005,7(2):63.[8] 陈诗书，人类基因治疗研究的新进展，生物工程进展[J].1994,14(1)：30.[9] 张明徽，基因治疗的现状与展望，世界科学[J].1995，10：20-21.[10] 罗登，基因治疗新时期，生物工程进展，1994，14(4)：28-29.[22] 胡蝶，廖静．基因芯片技术在肿瘤研究中的应用[J].首都医科大学学报，2004，25(1)：1 29．

[11] 陆祖宏，何农跃，孙啸．基因芯片技术在基因药物研究和开发中的应用[J].中国药科大学学报．2001，32(2)：81．

第三篇：基因工程药物教学大纲（范文）

基因工程药物教学大纲

课程名称：基因工程药物

课程编号：0235203 学分：1.5 学时数：28

考核方式：N+2。笔记10%，考试成绩占40%，过程成绩N占50%。先修课程：生物化学、微生物学、基因工程等。课程说明：专业选修课。

一、课程的性质

基因工程技术, 不仅使整个生命科学的研究发生了前所未有的深刻变化, 而且也给工农业生产和国民经济发展带来了巨大的经济和社会效益, 给人类进步带来了新的契机。目前，基因工程学正以新的势头继续向前迅猛发展, 成为当今生物科学研究诸领域中最具生命力、最引人注目的前沿学科之一, 特别是基因工程在医药生物技术领域中的研究和应用，其意义深远、潜力之巨大。

二、课程的目的与教学基本要求

课程目的：为了适应生物工程技术的迅速发展、拓宽专业面, 为了使学生对当今世界生物工程领域日新月异地发展的高新技术有更多的了解, 进一步扩大学生的知识面和视野，同时为他们今后从事这方面的工作和研究打下一定理论基础, 特开设该课程。

课程任务: 通过讲授基因工程制药的概貌及国内外研究进展、基因工程制药常用的工具酶和克隆载体、基因工程药物无性繁殖系的组建以及基因工程药物的生产和质量控制等, 使学生对基因工程的基本理论、基本步骤和操作技术以及基因工程药物的生产技术原理和方法有比较系统的了解, 初步掌握基因工程制药有关基本知识。

三、课程适用专业

本课程适用于生物技术专业等相关专业。

四、教学内容、要求与学时分配

第一章 基因工程制药概述(2学时)

第一节：基因工程的概貌 简述基因工程的诞生和兴起，基因工程的定义、特点与基本步骤，基因工程早期的开创性研究成就，基因工程的应用与发展趋势等。

第二节：基因工程与生物制药 简述基因工程药物的研究和发展概况，介绍应用基因工程和蛋白质工程技术研究开发的几种新型基工药物。

第二章 基因工程制药常用的工具酶(2学时)

第一节：限制性核酸内切酶 简述限制酶的发现、限制酶的种类、限制酶的命名和限制酶的特性与用途等。

第二节 DNA连接酶 重点介绍DNA连接酶连接作用的特点，基因工程中常用的连接酶(T4噬菌体DNA连接酶、大肠杆菌DNA连接酶)的酶活性和用途，DNA连接酶连接作用的分子机理。

第三节 DNA聚合酶 重点介绍大肠杆菌DNA聚合酶

1、Klenow大片段酶、T4噬菌体DNA聚合酶、TaqDNA聚合酶及、反转录酶等的酶活性和用途。

第四节 DNA修饰酶 重点介绍末端脱氧核苷酸转移酶、碱性磷酸酶、T4噬菌体多核苷酸激酶等的酶活性和用途。

第五节 单链核酸内切酶 重点介绍S1核酸酶、Bal31核酸酶等的酶活性和用途。

第三章 基因工程制药常用的克隆载体(4学时)第一节 质粒载体 内容：质粒的定义、质粒DNA分子的特性、质粒载体的改造及构建。重点介绍基因工程制药中常用的几种质粒载体的结构和用途，主要包括pBR322及其衍生栽体、pUC系列载体。

第二节 λ噬菌体载休 内容：λ噬菌体的基本特性、λ噬菌体基因组的结构与功能、λ噬菌体DNA的改造及其载体的构建。重点介绍基因工程制药中常用的几种λ噬菌体载体，主要包括 Charon系列载体、EMBL系列载体、λgt系列载体。

第三节 M13噬菌体载体 内容包括：M13噬菌体的基本特性、M13丝状噬菌体载体的构建、常用的M13噬菌体载体，主要包括M13mp18和M13mp19载体。

第四节 粘粒（Cosmid）载体 内容：粘粒载体的构建、常用的粘粒载体。

第五节 哺乳动物细胞载体系统 主要介绍：SV40载体、BPV载体、EBV病毒载体。

第四章 目的基因的制取(2学时)

第一节 目的基因的化学合成 内容：目的基因的设计, 寡聚核苷酸片段的合成, 寡核苷酸片段的分离和纯化, 用寡核苷酸片段组装目的基因, 化学合成寡核苷酸的其它用途。

第二节 构建基因文库法分离目的基因 内容：构建基因文库法分离目的基因的基本步骤, 真核基因组DNA文库的构建过程

第三节 酶促合成法制取目的基因 内容：真核生扬细胞中的mRNA, 从构建 的cDNA文库中筛选目的cDNA, RT-PCR法合成目的cDNA。

第五章 目的基因与克隆载体的体外重组(2学时)

第一节 目的基因与质粒载体的连接 内容：粘性末端连接法, 定向克隆法,平末端连接法, 同聚物加尾法, 加人工接头连接法, 加DNA衔接物连接法, 其它转换末端形式连接法。

第二节 目的基因与噬菌体载体的连接 内容包括：噬菌体载体臂DNA的制备, 噬菌体载体臂与外源目的DNA片段的连接。

第六章 重组克隆载体引入受体细胞(2学时)

第一节 概述 内容：基因工程的受体细胞, 重组体分子导入受体细胞的途径。

第二节 重组体DNA分子的转化或转染 内容包括：用氯化钙制备新鲜的感受态细胞转化法, 用复合剂制备感受态细胞转化法, 高压电穿孔转化法。

第三节 重组噬菌体DNA的体外包装与转染 内容：噬菌体体外包装的基本原理, 噬菌体DNA的体外包装, 包装提取物的制备, 重组DNA的体外包装与感染方法。

第四节 重组克隆载体导入哺乳动物细胞的转染

第七章 含目的基因重组体的筛选、鉴定与分析(6学时)

第一节 重组体(菌)的筛选 内容：抗生素抗性基因插入失活法, b-半乳糖苷酶 基因插入失活法, 快速细胞破碎与凝胶电泳筛选法, 放射性标记核酸探针杂交筛选法, 免疫化学筛选法。

第二节 重组体的鉴定 内容：酶切及凝胶电泳鉴定法, Southern印迹杂交法, 电镜R-环检测法, 基因产物鉴定法。

第三节 重组DNA的序列分析 内容：Sanger双脱氧链终止法DNA测序, Maxam-Gilbert化学修饰法DNA测序。

第八章 目的基因在宿主细胞中的表达(2学时)

第一节 外源目的基因在原核细胞中的表达 内容：原核基因表达载体的构建, 常见的原核细胞表达载体系统, 外源目的基因在原核细胞中的表达形式, 在原核细胞中高效表达目的基因, 基因定点诱变技术。

第二节 外源目的基因在真核细胞中的表达 内容：真核细胞表达载体的功能元件, 酵母菌表达系统, 哺乳动物细胞表达系统。

第九章 基因工程无性繁殖系的组建(2学时)

内容：人胰岛素原融合蛋白重组菌的组建, 人a2b型干扰素工程菌的组建, 集落刺激因子工程菌的组建, 白细胞介素融合蛋白工程菌的组建, 乙型肝炎表面抗原重组酵母的组建, 人组织型纤溶酶原激活剂细胞株的组建, 红细胞生成素CHO细胞株的组建, 人肿瘤坏死因子昆虫细胞株的组建。

第十章 基因工程药物的生产(2学时)

第一节 基因工程菌（细胞）的培养与发酵 内容包括：工程细菌的培养与发酵, 工程酵母的培养与发酵, 工程细胞的培养与发酵。

第二节 基因工程药物的分离纯化 内容包括：影响分离纯化工艺的主要因素, 各种产物表达形式采用的分离纯化方法,。

第三节 基因工程药物的分离纯化实例 内容包括：以包涵体形式表达的rGM-CSF中试分离纯化, 以分泌型表达的人a1-干扰素的分离纯化, 以可溶性形式表达的rhG-CSF的分离纯化, 在酵母中表达的HBsAg的分离纯化。

第十一章 基因工程药物的检验(学生自学)

第一节 基因工程药物的质量控制 内容包括：主要的基因工程药物, 基因工程药物的特点, 基因工程药物的质量要求, 基因工程药物的质控要点, 基因工程药物的制造及检定规程。

第二节 基因工程药物常用的检验方法 内容：化学检定法, 肽图分析法，外源性DNA残留量的测定，宿主细胞蛋白杂质的检测，无菌试验，内毒素试验，异常毒性试验，热原质试验，生物学活性(效价)检定。

第三节 主要基因工程药物的检验 内容：重组人胰岛素的检验，重组人生长激素的检验，重组人干扰素的检验，重组人白细胞介素的检验，重组人红细胞生成素的检验，重组人集落刺激因子的检验，重组人组织型纤溶酶原激活剂的检验, 重组人肿瘤坏死因子的检验，重组乙型肝炎疫苗的检验。

五、教材和主要参考资料

理论教学教材： 《基因工程》, 杨汝德主编，华南理工大学出版社，2006.8 主要参考教材： 《基因克隆技术在制药中的应用》, 杨汝德主编，化学工业出版社，2004.1

执笔人：阚劲松

教研室：

系主任审核签名：

第四篇：基因药物前景

基因药物前景

生物技术有限公司孙娟博士、田文志博士预言，25年后基因药将大行其道，远程诊病将进入千家万户。

拔根头发就知啥病 基因药物度身定制

25年以后，怎么看病，怎么治病？未来的药品产业会是什么样？深圳奥克生物技术有限公司两位长期在美国科研机构从事基础研究的医学家孙娟博士、田文志博士，为记者描绘了一幅幅25年后的欣喜画面——你将粘有你唾液的一个纸条、或者一根头发放入信封寄到医院，医生就能确诊你究竟得了什么病。你只需吃一小粒为你量身订做的基因药，一切就OK了。孙娟断言，25年以后，现行的大多数化学药将被基因药取代，看病治病个性化，远程医疗大大普及，你想多方便就能多方便。

看病不必跑医院

专家们认为，25年后，人们首先受益的是生物工程技术和电子信息技术的结合所带来的巨大变化。人们看病不必跑医院，远程医疗系统将为人类就医条件带来质的飞跃。孙娟说，25年后每个人都可拥有一份自己的全面健康信息电子档案，它将记录你的血型、血压、酶代谢水平、矿物质含量、微量元素水平等等一切基础身体指标。在全市、甚至更大的范围内建立起一个电子健康信息档案网络。田文志认为，25年后，远程医疗网络将延伸到互联网所触及到的任何地方，病人完全不需要挤医院，你只要把粘有你唾液的一个纸条、或者一根头发放入信封寄到医院，或者利用远程诊断系统照一下你的眼睛或舌苔，医生就能断定你得了什么病。远程诊疗系统可以使偏远地区的病人，足不出户即可享受一流专家的服务。

第五篇：基因工程药物的研究热点及发展方向

当代药物科学前沿课程论文

基因工程药物的研究热点及发展方向

周继才

(化学工程学院 制药工程101班 051003135)【摘 要】随着现代生物技术的突飞猛进，基因工程药物在现代生物制药产业中的地位越来越重要。基因工程药物已经成研究生命攸关的关键课题。本文对基因工程药物的研究热点和发展方向颇为关注，并展望了基因工程药物美好的发展前景。

【关键词】基因工程药物；研究；热点；发展方向；前景

Hot Topics and Developmental Direction of Genetically

Engineered Pharmaceutics ZHOU Jicai(Institute of Chemical Engineering Pharmaceutical engineering 101

class

051003135)Abstract: With the rapid development of modern biology technology, Genetically Engineered Pharmaceutics plays an important part in the modern biopharmaceutical industry.The Genetically Engineered Pharmaceutics has gradually become a crucial research subject currently.Therefore, we attempt to expound the hot topics and focused developmental direction of it.Furthermore, its developmental prospects are also viewed in this paper.Key words: Genetically Engineered Pharmaceutics；research；hot topics； direction；prospects 1 前言

以四大科学支柱：微电子、生物技术、新型材料和航天技术【1】。的现代

科学技术在今取得了世人瞩目的成就，而其中以生物技术的发展科学成就尤其突 出，成绩斐然。随着现代生物技术的发展，基因工程药物和人民群众的生产和生

当代药物科学前沿课程论文

活息息相关，关联到人们的生活质量、生存状态和生命意义。面对人们对美好生 活渴望和对生活质量的日益提高的内在追求，面对国内制药行业对基因工程药物 技术行业发展的迫切需要，面对当今社会科学技术发展的时代要求，基因工程药 物在制药业中所占的比例越来越高。《国家中长期科学和技术发展纲要（2006-2020）》【2】。指出，未来15年，中国要在生物技术领域切实掌握一 批前沿技术，包括靶标发现、动植物品种与药物分子设计、基因操作和蛋白质工 程、基于干细胞的人体组织工程和新一代工业生物技术（包括生物催化和生物转 化）等。随着我国的基因工程药物研究深入，为满足经济和文化建设的发展需要, 遵循科学实践发展观的需求，与时俱进，与国际先进技术缩小差距，基因工程药 物与现代科研技术密切结合，将逐渐进入国际市场。基因工程药物在治病救人和 防治疑难重症及抗癌等方面发挥着巨大贡献。

基因工程药物

基因工程药物是指用现代基因重组高科技对基因进行克隆，通过重组DNA 导入大肠杆菌、酵母或动物细胞成功构建工程菌株或细胞株，在工程菌株、细胞 中所表达生产的新型药物包括细胞因子、多肽类激素、溶血栓药物、疫苗、抗体、反义RNA及基因治疗药物等等多种难治疾病的基因工程药物。基因工程药物研究的热点

随着基因工程药物的发展，转基因技术研究的深入，转基因技术在制药业中

具有广阔的发展前景，我国的基因制药行业已初具规模【3】。随着后基因组时 代的逐步深入，生物反应器、反义核酸技术、RNAi技术和siRNA等基因技术的 不断完善，采用小分子干扰手段进行基因治疗极具发展潜力。使用现代生物学、医学、药学最先进的技术设备和方法生产基因工程药物，治疗遗传疾病和肿瘤等 病症引起了全世界更多研究者的高度重视。发展和完善生物药物制剂、大分子药 物吸收、转运机理研究和给药系统研究、代谢工程—组合生物学与新药研发、糖 生物学和糖基化工程与新药研究等成为最热门的研究热点。基因工程药物的生

当代药物科学前沿课程论文

物机理和传导机制及生物信息组学和代谢功能的研究受到了高度关注。而且，生 物信息学和功能基因组学，特别是蛋白质组学、药物基因组学与基因药物研究发 定点突变、DNA洗牌技术和计算机辅助新蛋白质设计等基因工程药物技术的发展 前景广阔，医学应用价值深远。基因工程药物研究未来的发展方向

基因工程药物目前的研究方向是通过关键技术的突破性研究，研发具有自

主知识产权，对治疗人类重大疾病能够产生确切的疗效，毒副作用较小，可以进 行大型规模化生产，质量较为稳定的、功能可控的基因工程药物，并且在原有基 因工程药物的基础上，开发系列制剂，满足不同患者的需求，扩大临床治疗效果 和应用范围。

基因工程药物的未来的发展方向是将针对危害人类健康的重大疾病（创伤 修复、心脑血管疾病治疗、神经系统疾病和肿瘤等方面），在基因工程多肽及基 因治疗药物、疫苗、重大疾病防治药物、药物新剂型、分子诊断技术等方面进行 突破性的研究和发展，并研制和加大力度开发对老年疾病的治疗，研发能够产生 有效作用的新型制剂和特效药物.。前景和展望

基因工程药物的发展给生物医药领域带来了不断的突破。人类基因组计划的

完成更有利于帮助我们确定疾病发生和发展的靶标以及寻找更多的有效治疗药 物【4】随着人类基因组计划的完成，后基因组计划、蛋白质组学研究和RNA的 功能等的不断研究，人体重要器官的生理活动和功能与疾病相关的基因的关系逐 渐研究深入，功能的改变引起了人体生理功能衰退和功能的缺失的基因结构逐渐 被认识清楚，引发众多疑难问题和顽固疾病的机理逐渐研究清晰。基因重组细胞 因子、基因重组激素、基因重组溶血栓药物、基因工程血液代用品、基因工程重 组蛋白药物、反义核酸药物、RNAi基因治疗药物和siRNA基因治疗药物等对抗 病毒感染、抗肿瘤治疗、对基因功能的研究及识别和确认基因靶点等领域的功能

当代药物科学前沿课程论文

研究不断深入，新型基因工程药物的研制不断取得了突破性进展。运用基因工程 药物进行基因治疗，是治疗人类的遗传病症、癌症的转移和扩散等并发症、衰老 疾病、心血管病症、传染性病毒和代谢性疾病等众多疾病治疗的最为有效的治疗 方法。因此，基因工程药物对人类生存和健康具有极其重要的治疗潜力，发展 前景广阔。结语

基因工程药物理论和技术科学的快速发展，工艺和研制等技术不断进步，促进了 人们对基因工程药物认识和理解的加深，基因工程药越来越突显出它在现代生物 技术制药领域的重要性，以及迫切发展基因工程药物的时代紧迫感.随着科技发 展和更新，不断丰富和更新的基因工程药物理论、探索基因工程药物的生物活性、发展基因工程药物的新技术程序和合成途径，加快临床研究和技术开发及应用，对于提高生命的质量和生存的意义、预防衰老、治疗肿瘤等疾病有重要的医学应 用价值。基因工程药物已经成为研究人类生存的生命攸关的重要研究领域，对基 因工程药物的深入研究，可不断促进人类生命的健康发展和社会的和谐进步.。

【参考文献】

[1] 李元主编.基因工程药物[M].北京:化学工业出版社,2007.7 [2]《国家中长期科学和技术发展纲要（2006-2020）》（国发[2005]44号），中共中央国务院，2006年2月9日。

[3] 李哲．转基因技术在我国生物制药领域的应用与发展[J]。中国医药技术经济与理

.2008.Vol.2，No.6，49-52.[4] 兰欣.我国生物制药的开发现状与展望[J].菏泽学院学报，2007，4.Vol 29.No.2.92-95