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生物工程前景展望


生物工程在基因工程药物方面的应用
1113210 廖青 水产与生命学院 11 海生(1)班 凡是以有生命物质作为手段来影响或改变无生命现象, 或用各种自然科学的方法、 技术 来影响或改变有生命现象的自然过程, 以达到为人类服务的目的, 都可以包含在生物工程范 畴之内。 生物工程在人类生活各个方面都有广泛的应用前景, 并且能在各个方面为人类社会、 经济、军事、医药等方面服务。 生物工程, 是利用有生命物质作为手段来参于改造自然现象的过程, 对象可以是无生命 物质,例如发酵工程、酶工程等等;或以生物为对象,人为地改造生命现象的过程,例如医 学工程、农业工程、细胞工程、基因工程等等。仿生学虽然不是利用生物作为手段,但也是 通过深入了解生命现象的规律来解决工程技术问题,也可属于广义的生物工程学范畴之内。 因此生物工程是一门极具发展价值与发展前景的的学科, 将来在为人类做的贡献方面的应用 价值也是无可限量的。 生物工程在医药方面的应用 生物药物 :广义是指所有以生物质为原料只去的各种生物活性物质及其人工合成类似 物、以及通过现代生物技术制的药物,狭义指利用生物体、生物组织、细胞及其成分,综合 应用化学、生物学和医药学各学科原理和技术方法制得的用于预防、诊断、治疗和康复保健 的制品,而这里特指采用 DNA 重组技术或其他现代生物技术研制的蛋白质或核酸类药物。 用传统的化学技术制药,具有要求条件高(如高温,高压,加化学催化剂)、效率低、 环境污染大、危险性大等特点。与之相对,用生物学方法则要温和得多。从实验研究扩展到 规模化生产,就形成发酵工程、细胞工程、酶工程和基因工程,由此而制得的药物称之为生 物技术药物。用生物技术方法研制药物是 21 世纪最新的领域之一。 生物制药有以下优点; 1. 种属特异性 生物技术药物存在着种属特异性。 许多生物技术药物的药理学活性与动物种属及组 织特异性有关, 主要是药物自身以及药物作用受体和代谢酶的基因序列存在着动物种属的差 异。 来源人类基因编码的蛋白质和多肽类药物, 其中有的与动物的相应蛋白质或多肽的同源 性有很大差别,因此对一些动物不敏感,甚至无药理学活性。 2. 安全性较高 生物技术药物由于是人类天然存在的蛋白质或多肽, 量微而活性强, 用量极少就会 产生显著的效应,相对来说它的副作用较小、毒性较低、安全性较高。 3. 来源药物的基因稳定性非常重要 生物技术来源药物的基因稳定性, 生产菌种及细胞系的稳定性和生产条件的稳定性 非常重要,它们的变异将导致生物活性的变化或产生意外的或不希望的一些生物学活性。 4. 具有免疫性 生物技术药物的免疫原性。许多来源于人的生物技术药物,在动物中有免疫原性, 所以在动物中重复给予这类药品将产生抗体, 有些人源性蛋白在人中也能产生血清抗体, 主 要可能是重组药物蛋白质在结构及构型上与人体天然蛋白质有所不同所致。 5. 受体效应 许多生物技术药物是通过与特异性受体结合, 信号传导机制而发挥药理作用, 且受体分 布具有动物种属特异性和组织特异性, 因此药物在体内分布具有组织特异性和药效反应快的

特点。 6. 多效性和网络效应 许多生物技术药物可以作用于多种组织或细胞,且在人体内相互诱生、相互调节, 彼此协同或拮抗,形成网络性效应,因而可具有多种功能,发挥多种药理作用。 总之, 生物工程不仅可大量工业生产天然稀有的药物, 而且其产品具有高效性和对疾病 鲜明的针对性。因而,生物工程药物的发展,给制药工业带来一次革命性飞跃,将使人类的 医疗保健水平进入新纪元。 生物工程在基因工程方面的应用 人们利用基因工程可以生产天然稀有的医用活性多肽或蛋白质。例如,用于抗病毒,抗 肿瘤的药物干扰素和白细胞介素等; 用于治疗心血管系统疾病的药物有尿激酶原及组织型溶 纤蛋白酶原激活因子等;用于防治传染病的有各种疫苗,如乙型肝炎疫苗、腹泻苗等;用于 体内起调节作用的激素有胰岛素和其它生长激素等。自从 1982 年美国首次批准基因工程胰 岛素上市以来, 各国已有十多种基因工程医药产品先后获准上市, 有更多的基因工程产品正 在进行不同阶段的临床试验。基因工程制药产业已经初步形成。 人们通过细胞工程可以生产医药用的单克隆抗体。 利用淋巴细胞杂交瘤株, 通过大量细 胞培养,可制备出高度专一和生物学结构单一的单克隆抗体。它在生物和医学的基础研究、 疾病的诊断、预防和治疗中成为有力工具。 40 年代初,青霉素的大规模液体深层发酵开创了现代发酵工程之先河。50 年代,发酵 产品种类迅速扩大。随着生物化学、基因工程和酶工程的发展,抗生素及其它微生物代谢药 物的生产进入一个新阶段。利用微生物转化反应可以对化学方法难以合成的中间体进行合 成,结合化学方法研制新的合成路线,从而生产活力更强的衍生物,例如更高效的抗肿瘤药 物羟基喜树碱和前列腺素;通过基因诱变,使微生物产生新的合成途径,从而获得新的代谢 产物,例如去甲基四环素等;利用微生物产生的酶,对药物进行化学修饰,例如多种半合成 青霉素的生产。 生物工程的各方面应用都有着广阔的前景,能为人类的疾病治疗、生活改善、科学研究 等各方面的发展做出重大贡献, 酶工程在科学研究中具有众多的优点, 酶工程技术具有快速, 高效,产品回收和提纯工艺简便,操作简单的优点。 总之,生物工程虽然还是一门尚未成熟发展的学科,研究发展的历史也不长,但却是非 常具有发展前景的一门学科,在人类世界各方面的应用价值也是不可限量的。


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