生物制药的研究进展范文

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篇1

生物药物是指利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等科学的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断疾病的药品。

1. 过滤

过滤分为表面过滤和深层过滤，两者的作用机理不同。

表面过滤表面过滤是通过滤材表面对颗粒的捕捉来实现过滤功能，那么就需要统一的布置上下滤材的孔径。其中，滤网、薄膜等是非常有代表性的表面滤材。结合表面过滤理论我们可以得知，过滤介质在对流体中的固体颗粒杂质进行拦截时，依靠的主要是孔径的大小，这样滤材的表面就会停留以及堆积一些料液中的悬浮杂质颗粒[1，2]。

深层过滤一般来说，都是由纤维构成滤材，过滤介质空隙形成的通道往往都十分的曲折和细长，介质内部的空隙要大于被过滤的度上

杂质颗粒，这样滤材就会在纵向深度中捕捉颗粒。要知道，并不是在

介质的外表面发生过滤作用，而是在介质的全部空隙体内发生。在

热运动和流体的动力作用下，通道壁面会流一些料液中的细小杂质颗粒，静电吸附以及表面张力会截留这些杂质颗粒[3-5]。近些年来，随着膜技术的不断发展，目前很多的企业和研究机构都研究出来了高性能过滤膜，这种过滤膜具有很强的深层过滤性能。

2.深层过滤的应用

在生物制药工艺中，企业对于过滤介质的精度有着十分高的要求，那么为了提高过滤产品的精度，过滤产品供应商为了获得较小的孔径，往往采用的方式是增加滤材的密度[6-9]。但是，采用这种方式存在着一些弊端，如果过滤介质有着较高的密度，在过滤过程中，过滤介质就会有较大的压差，降低流速，这样过滤性能就会受到影响，如果介质没有很高的强度，还会出现一些其他的现象，比如滤材击穿等，这样就无法保证下游流体的质量。

基因重组和单克隆抗体是现代生物制药的两大成就，依赖它们，已获得一些用传统方法不能获得的、优良的诊断和治疗疾病的药物，比如胰岛素、生长激素、干扰素、疫苗等。从重组微生物或动物细胞培养液中提取药物比传统产品困难得多，首先在培养液中有效成分的含量很低，但杂质含量却很高。因此，深层过滤去除杂质、内毒素显得尤为重要，深层过滤能够有效去除杂质，提高有效成分含量[10]。

随着膜质量的改进和膜装置性能的改善，在生物制药中下游加工的各个阶段，将会越来越多地使用深层过滤技术。例如，单抗药物开发过程中，利用微滤进行发酵液的初步过滤，利用分离层析去除特定杂质，利用超滤去除蛋白质杂质和色素，利用反渗透进行浓缩，利用色谱进行分离纯化，最终制得成品，成品纯度达到97%以上。

下面以超滤为例，说明深层过滤在生物制药生产中应用的进展情况。

膜分离过程是根据被分离物质的大小来进行的，超滤是最常用的膜分离过程，它借助于超滤膜对溶质在分子水平上进行物理筛分。在工业规模的生产中，膜过滤装置由膜组件构成，密度可达每立方米数百到上万平方米。为了满足不同的生产能力的要求，可使用几个甚至几十个膜组件。膜组件大致有四种形式，分别为管式、中空纤维式、螺旋卷绕式和平板式，不同的形式适合制备不同的产品[11]。

超滤技术具有以下几点优越性：

（1）操作过程不需要热处理，故对热敏感物质是安全的，特别是生物药物。

（2）没有相变化，能耗低。

（3）浓缩和纯化可以同时完成。

（4）分离过程不需要加入化学试剂。

（5）设备和工艺较其他分离纯化方法简单，且生产效果高。

生物药物都是大分子药物，例如酶的分子量在20000-200000之间，因此可以使用MWC10000的膜进行浓缩和去除低分子量的杂质，收率可达到95%以上。

超滤可用于蛋白质物质的浓缩和精制，多糖类物质的精制等。

下面介绍膜色谱分离生物大分子纯化的应用实例：

（1）血浆制品的分离 使用CM250型弱阳离子交换色谱对人血浆进行分离，人血浆中的几种主要蛋白质全部得到分离，蛋白质的总回收率达90%以上。

（2）单克隆抗体的纯化 使用CM250型径向弱阳离子交换柱，成功地纯化了阿达木单克隆抗体。

（3）IGase酶的分离纯化 IGase酶具有治疗口腔疾病功能的一种酶，利用DEAE型径向膜色谱柱进行分离纯化，纯化过程的定性定量及条件优化乃至工业放大生产都非常方便、实用。

（4）人尿激肽释放酶的分离纯化 组织激肽释放酶在生理上具有维持局部血压，稳定血液畅通，参与水和电解质平衡的调节作用，现在国外正用此酶进行高血压基因疗法的研究。由于QAE离子交换色谱技术的应用，省去了盐析和高速冷冻离心步骤，大大节省了时间，证明径向离子交换色谱柱不仅具有分离纯化的功能，同时还具有浓缩的能力[12]。

高效分析膜色谱是对生物活性大分子进行快速成分分析和定量的一种可行的方法，利用这种方法采用不同配基，可在不同条件下对各种生物活性大分子进行定量分析及样品制备，具有速度快、易于定量、非特异性吸附低、柱压低、成本低以及柱体积小等优点。这种分析生物大分子的方法有着极好的应用前景。美国Millipore公司20世纪90年代初期推出了可与高效液相色谱仪器配套使用的分析型离子交换膜色谱柱，主要用于生物大分子的快速分离分析。

生物药物制备工艺中，不同分子量的物质的分离纯化往往使用不同的深层过滤技术。例如，蛋白质分子的形状各异，有细长如纤维状、有些则密实如球形，分子量则从6KD左右至几千KD不等，利用这些差别采用凝胶柱和超滤进行分离；又如，组成蛋白质的某些氨基酸残基侧链基团含有各种可解离的基团，如谷氨酸和天冬氨酸含有羧基，赖氨酸含有氨基，组氨酸含有咪唑基，精氨酸含有胍基酪氨酸含有酚基，色氨酸含有吲哚基等，这些基团数量和分布各异，使得不同的蛋白质表面的带电情况不尽相同，因此可以采用离子交换柱进行深层过滤纯化；又如，利用蛋白质是专一生物功能的物质，通过与其他生物大分子或小分子物质相互结合而发挥功能，可以使用亲和层析进行深层过滤与纯化；又如，利用蛋白质的疏水性不同，疏水相互作用色谱柱进行分离纯化[13]。

3.展望

目前看，膜分离过程可与亲和配基集合，形成了亲和膜分离过程，离心分离与膜分离过程相结合，形成了膜离心分离过程等。这类技术，具有选择性好、分离效率高、节约能耗等特点，是今后深层过滤发展方向。

参考文献

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篇2

中图分类号：R285.6文献标志码：A

文章编号：1007-2349（2013）08-0064-03

药用植物雷公藤（Tripterygium wilfordii Hook f）主要用于治疗类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、银屑病、肾脏疾病等炎性和自身免疫性疾病。雷公藤内酯醇（Triptolide）是从药用植物雷公藤中分离的一种二萜类化合物，因其生物活性较高，具有显著的抗炎、免疫调节、减轻器官移植排斥反应的作用，在研究领域得到广泛关注。本文就近年来对雷公藤内酯醇及其衍生物的药理作用研究做简要综述，希望有助于雷公藤内酯醇及其衍生物的进一步研究。

1雷公藤内酯醇的抗炎症作用

Triptolide的抗炎活性已有很多报道。Shepherd E.G.等[1]以肽聚糖诱导的Raw264.7细胞和腹膜巨噬细胞为模型，发现Triptolide可通过阻断激酶MKP-1功能，诱导P38和JNK活化进而调控TNF-α和IL-1β的表达；刘浩等[2]研究发现它可降低Jurkat细胞中NF-κB的活性，在激活状态下更为显著；另外，Triptolide也可以上调Jurkat细胞中IκBα的mRNA水平，提示其可能在转录水平贡献于该通路的调控。另外，Triptolide能够抑制共刺激因子的表达。在肾脏管状上皮细胞中，Triptolide可显著抑制TNF-α和IFN-γ诱导的MHCⅡ、B7-1和B7-2共刺激因子的表达[3]，却在mRNA和蛋白水平以NF-κB通路依赖性地下调活化细胞中B7-H1的表达[4]。

2雷公藤内酯醇对自身免疫疾病的作用

2.1雷公藤内酯醇治疗类风湿性关节炎Lin.N等[5]首次证实雷公藤内酯醇治疗类风湿性关节炎（RA）作用机制：在IL-1刺激下的滑膜成纤维细胞中，它可上调金属蛋白酶组织抑制剂（TIMPs）的表达，抑制proMMPs1和proMMPs3 的产生。在佐剂诱导的大鼠关节炎模型中，它可以抑制CC-类型趋化因子的表达[6]；而在牛CII 型胶原诱导的大鼠关节炎模型中，联合使用甘草甜素又可以降低血清中抗CII 型胶原的抗体及TNF-α的水平从而缓解病情[7]。随着研究的深入，Wang Y等[8]在大鼠关节炎模型中证实，Triptolide通过抑制IL-17的mRNA水平和IL-6刺激的STAT-3磷酸化而影响CII特异性Th7细胞的分化，进而发挥免疫抑制活性。

2.2雷公藤内酯醇治疗系统性红斑狼疮系统性红斑狼疮（SLE）是由于机体免疫功调节紊乱导致的一种自身免疫性疾病。该病病因不明确，病程反复交替，以中青年女性发病为多见。徐瑞宏等[9]以SLE病人外周血B 细胞为研究对象，观察了Triptolide对SLE 患者外周血B细胞表达CD86的影响，实验结果表明，Triptolide可以显著减少CD86+B细胞的比例，可能通过降低B细胞表面CD86的表达从而减少T-B细胞相互作用所需的共刺激信号，起到缓解狼疮症状的作用。刘立民等[10]考察了SLE患者外周血DC细胞，发现Triptolide降低患者IFN-α、IL-6、TNF-α含量，抑制DC的分化，并使DC在形态上表现为不成熟，提示其可能通过DC途径抑制SLE患者的体液免疫和细胞免疫。

3雷公藤内酯醇的抗肿瘤作用

Triptolide在体内、体外各种肿瘤模型中均具有广谱的增殖抑制、诱导凋亡和抑制迁移等活性。对于前髓细胞性白血病、T淋巴细胞瘤、肝癌、宫颈腺癌、胰腺癌、多发性脊髓瘤、胆管上皮癌、口腔癌等[11]，雷公藤内酯醇显示出促进肿瘤细胞凋亡的作用。目前报道的抗肿瘤作用机制主要包括：

3.1靶向转录因子Kupchan等[12]于1974年提出Triptolide特有的9，11-环氧-14b-羟基结构与其抗肿瘤活性密切相关；Titov等[13]进一步证实Triptolide与转录因子TFIIH亚基XPB结合并抑制其DNA依赖的ATPase活性，进而导致RNA聚合酶II介导的转录和核苷切除修复抑制。Wang等[14]最近又提出新见解：Triptolid诱导Rpb1磷酸化后经由蛋白酶体途径降解导致细胞内基因转录下调，进而发挥增殖抑制、促进细胞凋亡。

3.2靶向激酶Zhou等[15]发现Triptolide可引起AML1-ETO融合蛋白的剪切而导致激酶c-Kit表达下调，进而抑制JAK-STAT信号通路而抑制肿瘤。He等[16]研究发现Triptolide可通过下调Tie2和VEGFR-2的表达抑制新生血管的形成，Zhu等[17]则从配体VEGF下调的角度也证实了该机制。

3.3其他机制Leuenroth等[18]在小鼠多囊性肾病模型中提出Triptolide促进PC2依赖地Ca2+释放可能是治疗ADPKD的新策略。Triptolide抑制胰腺癌细胞增殖是通过抑制5-LOX而干扰花生四烯酸代谢实现的[19]。泛素/蛋白酶体通路是细胞内调控蛋白降解、维持正常细胞稳态的重要通路，近期研究[20]发现Triptolide可以抑制蛋白酶体的糜蛋白酶样活性，引起底物IκB，p27和Bax等富集，进而诱导细胞凋亡。

4雷公藤内酯醇的抗生育作用

Triptolide有降低雄性动物形成与存活、引起生殖器退行性变化等作用，因此将其作为雄性抗生育药已进行了大量研究。Lue等[21]报道将Triptolide用作潜在雄性避孕药，一定剂量内导致受试组成年大鼠不育。徐元萍等[22]选用健康雄性Wistar大鼠，观察Triptolide对其生成及对、附睾和心、肝、肾等的影响。结果表明，Triptolide是一种有效的抗生育药，对组织器官的毒性较小，且避孕作用是可逆性的。

5雷公藤内酯醇衍生物

通过对雷公藤内酯醇结构的改造和修饰，目前已经合成了一些高效低毒、水溶性好的衍生物，研究较多的是F60008和LLDT-8。F60008是雷公藤内酯醇的一种半合成衍生物，在体内可以转化成雷公藤内酯醇，目前处于抗肿瘤作用临床I期研究，但常见血液学不良反应、药动学个体差异大也成为其应用于临床的主要障碍[23]。

另一衍生物LLDT-8具有良好的体内外免疫抑制活性，低毒，安全性好的优势；口服LLDT-8能够阻断T淋巴细胞活化、抑制IFN-γ信号转导途径中相关基因的激活与表达，显著地降低II型胶原诱导的DBA/1小鼠关节炎模型的发病率和疾病严重程度；在实验性自身免疫脑脊髓膜炎动物模型中LLDT-8能够降低疾病发病率和严重程度。此外，LLDT-8对免疫性肝损伤、肺纤维化和移植排斥反应（心肌移植，骨髓移植）等疾病动物具有一定的治疗作用[24]。目前该化合物已进入治疗类风湿性关节炎I期临床试验阶段，有望成为具有我国自主知识产权，用于治疗多种自身免疫性疾病的新型免疫抑制剂。

6展望

雷公藤内酯醇在国内广泛应用于炎症、肿瘤及自身免疫性疾病的治疗，随着研究的深入，对其药理作用、毒理和临床应用的认识也越来越深入和广泛。在关注基础研究的同时，适时拓展Triptolide在其他领域的临床应用很值得探索。值得关注的是，利用现代生物、化学技术手段，目前已有多种Triptolide衍生物已进入或结束临床I期研究，为Triptolide迎来广阔的市场前景拉开了序幕。笔者参与了雷公藤内酯醇衍生物的免疫调节活性及作用机制的研究，发现其衍生物LLDT-8对与人类SLE疾病相似的NZB/W F1疾病动物具有一定的治疗作用。LLDT-8通过对雷公藤内酯醇母核进行-OH结构修饰，降低了雷公藤内酯醇的毒性、增加了化合物的水溶性，这对于药物研究来说是一大突破，提高了化合物成药的可能性，也为进一步提高免疫抑制作用、研究其作用机制奠定基础。提示针对不同的适应症，LLDT-8免疫调节活性作用的机制是否相同？作用靶点又在哪？选用的治疗剂量是否一致？上述这些问题的深入探讨，对确定药物临床适应症、指导临床用药提供一定参考，同时，对弘扬祖国传统中药学具有重要意义。

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中图分类号：S859.79 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2013）-01-0173-1

1 兽药市场抗生素销售情况

21世纪以来，随着科技和医疗水平的提高，大量抗生素被广泛投入于人和动物疾病的治疗及预防，这在保障人类健康和促进畜牧业发展方面起了重要作用。据调查，欧盟国家使用的兽药主要是抗生素和杀寄生虫类药物，兽药类抗生素约占所有兽药用量的70%以上。我国是抗生素的生产大国，2003年仅青霉素的产量就达28000t，占世界总产量的60%；土霉素产量为10000t，占世界总产量的65%；多西环素的产量也为世界第一。

2 禽畜抗生素在土壤中的残留状况

兽药抗生素来源畜牧养殖、水产养殖、宠物的排泄物及使用中的损失。研究表明，兽类抗生素药物只有15%可被吸收利用，大约85%未被代谢而以排泄物的形式直接排放至环境中。土壤中抗生素残留水平差异较大，一般在ug/kg和mg/kg等级。Hamscher等研究发现四环素和氯四环素浓度随着土层深度的增加有增加趋势；Martínez-Carballo等研究表明氯四环素在土壤中有较长持久性，在土壤中残留的水平大约为44.1ug/kg～32.3mg/kg。

3 抗生素对作物毒理研究现状

3.1 形态方面

抗生素对于植物的影响，一定程度上取决于植物对于抗生素的吸收，但是不同种类的抗生素在吸收量上有很大的区别。低浓度的土霉素胁迫对拟南芥幼苗的根长和株高显著抑制，但对其幼苗的侧根数量显著促进[1]；有研究表明在马铃薯组织培养中添加20mg/L氨苄西林钠或硫酸链霉素时，能有效抑制红菌染，提高试管苗生长势，缩短繁殖周期，而硫酸庆大霉素和盐酸林可霉素对马铃薯试管苗的生长有明显抑制作用；浓度为300mg/L的头孢霉素能显著促进阔叶猕猴桃外植体的不定芽分化，而大于200mg/L时显著抑制根的生长，羧苄青霉素对生根没有显著影响，但卡那霉素明显抑制生根。

3.2 生理方面

抗生素会对植物产生毒性胁迫。Farkas等发现杂豆和玉米对金霉素耐受性的差异与过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽转移酶（GST）的表达有关。但现在还缺乏直接证据，对于植物吸收抗生素和毒性机理了解甚少，因此相关研究很有必要。有相关研究用不同浓度的盐酸氧氟沙星溶液处理水稻幼苗，随着盐酸氧氟沙星浓度的增加，胚乳中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性均呈先升后降的变化趋势，CAT活性逐渐降低[2]。有研究指出丙二醛作为脂质过氧化的产物可以很好反映氧化损伤程度。根中MDA对环丙沙星的响应和增加趋势比芽中明显，表示氧化损伤在根内比芽内更加明显，这与之前对根芽的生长抑制相符合。除了对于一些植物体内重要的酶的影响，有许多研究针对抗生素对于植物叶片内叶绿素的含量的影响。由于叶绿素的含量可以直接影响植物的光合作用，进一步作用于重要的农作物如水稻小麦等的产量，具有重要的生产意义。

4 抗生素对土壤微生物的影响

4.1对土壤微生物呼吸作用的影响

土壤呼吸作用可作为土壤微生物总活性的监测指标，以期为抗生素的环境风险提供实际评价依据。Beck和Thiele采用基质诱导呼吸法研究了磺胺间甲氧嘧啶和土霉素对不同土壤种类微生物呼吸强度的影响，结果可能由于土壤因子（如土壤有机质和矿物种类、含量、pH等）不同，使对抗生素的解吸和土壤吸附能力不同，从而影响抗生素的有效性。大部分抗生素都有其作用的标靶微生物，使标靶微生物受到抑制，土壤中的其他微生物就能获得更多的碳源。综上，抗生素对于土壤微生物呼吸强度影响原因可能使标靶微生物活性受到抑制，其他微生物活性反而增强，释放的二氧化碳增多；也可能是随着时间推移，土壤中微生物的耐受性增强。

4.2 对土壤微生物多样性的影响

目前关于农药造成土壤污染的研究已经较多，但有关抗生素对环境污染影响的研究仍较少。研究表明土壤微生物数目较原始土壤相比发生了变化，细菌数目随着抗生素浓度的升高呈整体减少的趋势。维持在较低浓度范围内的恩诺沙星对于微生物群落并无明显影响，随着浓度的增长，降低微生物群落的生物多样性。虽然在土壤中抗生素的残留量并不是特别高，但其对微生物群落、动物以及植物抗药性和生态毒性是绝对不能忽视的。

参考文献

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[中图分类号] R593.22 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2013）09（b）-0015-04

根据临床及文献检索，目前最常见的抗类风湿中草药有雷公藤（Tripterygium wilfordii Hook F.）、芍药（Paeonia lactiflora pallas）等。前期临床研究表明雷公藤提取物能够抑制巨噬细胞、淋巴细胞和成纤维样滑膜细胞分泌促炎细胞因子、促炎介质、黏附分子等；同时其还可以诱导淋巴细胞及成纤维样滑膜细胞发生凋亡并抑制其增殖。对于芍药提取物的前期临床研究发现，其能够通过抑制前列腺素E2、白三烯B4、一氧化氮（NO）、活性氧自由基和促炎细胞因子等的合成，进而延缓炎症发展。同时也发现芍药提取物能够抑制淋巴细胞和成纤维样滑膜细胞的增殖、血管形成以及基质金属蛋白酶（MMP）的合成。另外，其他如葛根、雪里见、多花蔷薇等也被发现具有较强的抗风湿作用。本文就目前中草药治疗类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）的研究进展及分子生物学机制进行综述。

1 雷公藤提取物、雷公藤甲素

传统中医应用雷公藤治疗包括RA、免疫复合物性肾炎、系统性红斑狼疮、强直性脊柱炎、银屑病在内的众多炎症及自身免疫性疾病已经有上百年的历史。研究显示雷公藤的提取物中包含70余种成分，包括二萜类、三萜类、苷类和生物碱等[1-2]。雷公藤甲素是雷公藤提取物的主要有效成分，具有重要的药理作用，然而由于在疾病治疗过程中出现了一些副作用，雷公藤甲素的提取方法也相应地发生了改变[3]。因此，为了最大程度地保留药效和减低副作用，19世纪70年代开始应用乙酸乙酯提取法和氯仿-甲醇提取法[4]。随后，大量体外实验以及动物模型证实了雷公藤甲素的免疫抑制和抗炎作用。

1.1 对促炎介质和促炎细胞因子的作用

雷公藤提取物可抑制脂多糖诱导的前列腺素E2的合成，主要通过抑制环氧酶-2（COX-2）的表达来完成，而在该反应中环氧酶-1（COX-1）的表达不受影响[5]。另外，雷公藤提取物还可通过抑制诱导性一氧化氮合酶（iNOS）的基因转录来抑制NO的合成[6]。另外，雷公藤提取物还发现可抑制基质金属蛋白酶-3（MMP-3）和基质金属蛋白酶-13（MMP-13）的信使RNA转录，并由此抑制两者的合成[7]。实验证实雷公藤提取物或雷公藤甲素抑制COX-2以及iNOS的合成是通过抑制转录因子核因子κB（NF-κB）与DNA的结合或抑制其反式激活作用（transactivation），而p38 MAP激酶通路不受影响[7-8]。

雷公藤提取物还可以抑制抗原及有丝分裂原诱导的T淋巴细胞和巨噬细胞的促炎细胞因子合成，包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、干扰素-γ（IFN-γ）、白细胞介素-2、6、8（IL-2、6、8）等[9-13]。进一步的研究显示，雷公藤甲素对IL-2的抑制作用是通过抑制信使RNA表达并促进信使RNA降解而起作用的[14]。最近的一项研究表明雷公藤甲素还可以抑制脂多糖诱导的树突状细胞促炎蛋白质的合成，包括巨噬细胞炎症蛋白（MIP）、趋化因子RANTES、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）等，其机制可能是抑制信号转导与转录活化因子-3（STAT3）的磷酸化和NF-κB的活化[15]。

1.2 对成纤维样滑膜细胞及软骨细胞的作用

雷公藤提取物可浓度依赖地抑制IL-1β诱导的RA成纤维样滑膜细胞前列腺素E2的合成，其主要通过抑制NF-κB的活化[16]及COX-2合成和其信使RNA的表达而实现，与地塞米松有同样效果。研究显示雷公藤提取物还可降低脂多糖诱导的RA成纤维样滑膜细胞趋化因子CCL5的生成[17]，并可通过激活半胱天冬酶3活化诱导RA成纤维样滑膜细胞的凋亡[18-19]。同样雷公藤甲素也有类似的功效[19]，雷公藤甲素还可特异地抑制COX-2的合成与基因表达，但并不影响COX-1的表达[5，20-22]。研究显示其还可以抑制佛波酯PMA诱导的RA成纤维样滑膜细胞的白细胞介素-18（IL-18）的合成及其受体的表达[23]。进一步研究发现雷公藤甲素可抑制血管内皮生长因子和前基质金属蛋白酶-1、3、9的合成及其基因表达，而增强组织抑制剂金属蛋白酶-1、2的合成与基因表达[20-24]。对于软骨细胞而言，雷公藤提取物及雷公藤甲素均能抑制细胞因子诱导的软骨细胞MMP-3和MMP-13的合成及信使RNA的转录，其机制是抑制激活蛋白-1（AP-1）和抑制NF-κB的结合活性[7，25]。研究表明，低剂量的雷公藤甲素能够抑制体外培养的人和牛软骨的IL-1诱导的MMP-13及聚集蛋白聚糖酶-1的合成[25]。

1.3 对关节炎模型的作用

雷公藤提取物在大鼠胶原诱导的关节炎模型（CIA）和佐剂诱导的关节炎模型（AA）中都有治疗效果[26-27]。在接受雷公藤提取物的治疗后，CIA大鼠淋巴结细胞的增殖反应和干扰素-γ、IL-1β和IL-2、TNF-α的合成都被抑制[26-28]。在AA大鼠中，雷公藤提取物能够降低关节滑膜、软骨下骨以及松质骨的核因子κB受体活化因子配体（RANKL）的表达[29]。研究证实，雷公藤甲素还可以延缓CIA大鼠由胶原引起的细胞免疫，诱导成纤维样滑膜细胞发生坏死，进而降低CIA大鼠足部软骨TNF-α、IL-6和COX-2的表达[30-31]。同时，雷公藤甲素可以抑制AA大鼠单核细胞趋化蛋白-1、巨噬细胞炎症蛋白-1α以及趋化因子RANTES的合成和信使RNA的表达。另外研究还发现雷公藤甲素可通过抑制CIA大鼠2型胶原特异性辅T细胞17来发挥免疫抑制作用。其还可以抑制鼠脾细胞及CD4+ T细胞的IL-17的信使RNA转录和辅T细胞17的增殖，其机制为阻碍由IL-6介导的信号转导与STAT3磷酸化，此过程在辅T细胞17发育过程中至关重要[32]。

1.4 对黏附分子、细胞增殖及凋亡的作用

雷公藤提取物能够降低活化的人成纤维样滑膜细胞和人脐静脉内皮细胞合成的血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）、细胞间黏附分子-1（ICAM-1）和E选择素的表达[33]，同时抑制细胞表面分子CD11C、14和18的表达[12，34]。另外，雷公藤提取物和雷公藤甲素均能显著抑制T和B淋巴细胞的增殖[9，13，21，35]，并诱导T淋巴细胞的凋亡[36]，研究显示其诱导T淋巴细胞的凋亡的机制为启动p38 MAP激酶的磷酸化和树突状细胞的半胱天冬酶3活化[37-38]。

2 白芍总苷、芍药苷

白芍是植物芍药的根部，在传统中医中作为一种重要的药材被用于治疗RA、系统性红斑狼疮、肝炎、痛经、肌痉挛等疾病。白芍总苷（TGP）是白芍的水或乙醇提取物，而芍药苷（PF）是其中含量最丰富的成分（>90%），并且在体外及体内试验中发挥主要药理学作用。研究发现白芍总苷和芍药苷具有抗炎、抗过敏[39]、免疫调节以及镇痛[40]等方面的作用。

2.1 对促炎介质的作用

在体外实验中，白芍总苷能够剂量依赖地抑制卡西霉素诱导的腹膜巨噬细胞白三烯B4和前列腺素E2的合成[41-42]，降低细胞内钙离子浓度[42]。体内实验研究发现，口服TGP能降低AA大鼠腹膜巨噬细胞前列腺素E2合成[42]，并降低CIA大鼠成纤维样滑膜细胞前列腺素E2水平[43]。研究表明，环磷酸腺苷（cAMP）与抑制炎症介质的产生相关。而且TGP能够提高成纤维样滑膜细胞和腹膜巨噬细胞中细胞内cAMP水平[43-44]。同样PF也能够降低由脂多糖诱导的大鼠巨噬细胞系（RAW264.7）[45]和细胞因子刺激的CIA大鼠成纤维样滑膜细胞前列腺素E2的分泌[46-47]，而且能够抑制脂多糖诱导的大鼠巨噬细胞NO的合成[45]，此外PF还能够提高人脐静脉内皮细胞（HUVECs）内源性抗氧化物质的分泌，降低细胞内活性氧自由基的表达[48]。

2.2 对细胞因子和趋化因子的作用

最近一项研究表明，PF可通过抑制NF-κB通路的活化浓度依赖的降低脂多糖诱导的大鼠巨噬细胞IL-6、TNF-α和高迁移率族蛋白1（HMGB1）的表达[49]。口服芍药苷可显著降低AA大鼠的关节滑膜匀浆中IL-1和IL-6、粒细胞集落刺激生物因子（GM-CSF）的表达[50]。体外研究的结果表明，PF能够显著降低人微血管内皮细胞-1（HMEC-1）中趋化因子CCL2、CCL5、CCL20和CXCL8、CXCL16等信使RNA表达。最新研究还发现PF抑制TNF诱导的细胞外调节蛋白激酶（ERK）和核因子κB抑制蛋白（IκB）的磷酸化及核因子κB的核转位[51]。

2.3 对细胞增殖、关节滑膜肥厚和心血管生成的作用

一项体外实验证实，TGP可以抑制从CIA大鼠脾脏分离出的B和T淋巴细胞以及IL-1α诱导的胸腺细胞和脾细胞的增殖[46-52]。PF可诱导人及鼠T淋巴细胞的凋亡，进一步研究显示此过程是通过氧化还原信号通路机制实现的[53]。AA大鼠和CIA大鼠在经过TGP灌胃治疗后，关节滑膜肥厚及血管翳的新生明显减轻[50-54]。同时，TGP还能够抑制成纤维样滑膜细胞的增殖[43，55，56]。此外，在经过白芍总苷或芍药苷的口服治疗后，AA和CIA大鼠的关节滑膜匀浆中血管内皮生长因子（VEGF）的表达水平也明显降低[50-55]。

3 其他中草药

4AC是葛根素的一种衍生物，研究发现其可以显著抑制脂多糖诱导的大鼠巨噬细胞TNF-α的合成，主要是通过对核因子κB表达的抑制和对磷酸化细胞外信号调节激酶（p-ERK）和磷酸化JNK（p-JNK）通路的下调而起作用[57]。CIA大鼠在经过雪里见提取物的治疗后，足和关节肿胀的症状显著减轻，而且脾脏指数降低。此外，雪里见提取物还能够降低血清中炎症因子如TNF-α、IL-1β和IL-33以及类风湿因子（RF）的水平[58]。在CIA大鼠模型中，经多花蔷薇的提取物治疗后，COX-2和NO的合成都被抑制，其机制可能是对iNOS活性的抑制作用[59]。另外研究发现，豨莶草提取物能够明显减轻CIA大鼠足部水肿，可有效保护由胶原引起的原发和继发性损伤[60]。

4 小结

在中国，应用中草药治疗RA有悠久的历史，当今，大量研究证实许多中草药对于RA有显著的效果，近年来，相当数量的临床实验也相继报道了很多中草药的抗风湿疗效。随着科研技术的不断发展，中草药抗风湿作用的分子生物学机制被不断发现、明确，成为其拥有抗风湿治疗效果有力的现代医学证据，也使得中草药抗风湿的应用逐渐走上国际舞台。因此，中草药抗RA作用分子机制的研究对于今后中草药的发展至关重要，必将对中草药的现代化提供重要支持。当然，目前对于抗风湿中草药的分子机制研究还远远不够，这也是以后发展的重要方向。通过对于中草药抗RA机制的研究，结合现代医学发展的新模式可为RA的治疗带来新的借鉴。

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篇5

[中图分类号] R697.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2014）13-38-06

良性前列腺增生症（benign prostatic hyperplasia，BPH）又称前列腺肥大，是多发于50岁以上的人群以前列腺增大为明显特征的常见老年性的疾病。前列腺为男性特有腺体，位于膀胱颈的下方、包绕着膀胱口与尿道结合部位，其异常增生将直接压迫尿道，使膀胱内的尿液排出受阻，引起泌尿系统的一系列病变，例如尿频、尿急、尿流细弱等排尿障碍。这些症状的出现都使得患者的生活质量受到严重影响，最终很可能导致更为严重的并发症，使得患者的生命受到危害[1]。该病在我国发病率较高，并且与年龄密切相关，在31～40岁男性中，BPH发病率约为8%，而在51～60岁男性，其发病率会增加到40%～50%，当男性的年龄在80岁以上时，其发病率则达到83%。随着我国老龄化社会的到来，BHP的患病人数将不断增加，给社会发展带来沉重的经济负担。目前，手术是治疗BPH最有效的手段，但由于该病患者年龄一般过大，生理机能较弱，虽然手术效果好，病死率不高，但仍给患者带来不同程度的损害[2]。因此开发有效又安全的BHP治疗药物将给患者特别是年龄较大的患者带来新的福音。

当前应用较为广泛的BPH治疗药物主要分为两种类型：5α-还原酶抑制剂和α1-肾上腺素（α1-AR）受体拮抗剂。5α-还原酶抑制剂是基于“双氢睾酮学说开发的一类药物”[3]。前列腺作为雄激素主要的依赖性器官，它依靠雄性激素来维持的自身的生长、结构的维持及功能的完整。但当雄激素代谢异常，前列腺基质和上皮细胞则会过度生长，因此导致了排尿困难。5α-还原酶是能将睾酮还原为具有更强活性的双氢睾酮（DHT）的一种酶，抑制该酶能阻止睾酮向双氢睾酮转化。前列腺中的雄激素主要为双氢睾酮，因此5α-还原酶抑制剂可以降低前列腺中双氢睾酮的含量，从而达到缩小前列腺体积、改善排尿困难的治疗目的。目前上市的5α-还原酶抑制剂有非那雄胺（finasteride），度他雄胺（dutasteride）和依立雄胺（epristeride），虽然这些药物能缩小前列腺体积，但一般起效时间较长，并且患者服用周期很长。前列腺增生产生的最主要原因是前列腺的增生压迫尿道产生一系列尿梗阻等下尿路症状（lower urinary tract symptoms，LUST），故对于前列腺增生的治疗的首要原则就是减轻、解除梗阻，从而防止病情的进一步发展。由于α1-AR 在前列腺组织上的分布和功能效应紧密联系着前列腺增生的梗阻，因此α1-AR拮抗剂可以作为减轻括约肌紧张和前列腺增生程度的治疗药物，故作为现在公认的治疗BPH及由其引起的LUTS的首选药物[4-5]。因此，开发和发展活性更强的、新的α1-AR拮抗剂对BPH治疗有着积极的意义。

1 α1-肾上腺素受体

α1-AR作为G蛋白偶联的受体，其中包括7个跨膜螺旋，在组织中分布非常广泛，如血管平滑肌、前列腺平滑肌收缩和大脑微循环等。分子克隆实验和药理学研究发现α1-AR可分为三种不同的类型：α1A，α1B和α1D，其三种类型在组织中的分部和生理功能各不相同。α1A主要分布在人的心脏，肝脏，输精管和前列腺中介导平滑肌收缩。α1B主要分布在肾脏，肺，大脑皮层和血管中同1A一起促进心脏结构生长，α1D主要分布在血小板，大脑大脑皮层，海马组织，同时也分布于前列腺中，主要是调节主动脉和冠状动脉血管的收缩。除了分为这三种类型外，根据对哌唑嗪亲和力大小的不同又分为：α1L，α1H和α1N[6]。

2 α1-肾上腺素受体拮抗剂

近些年来，由于α1-AR在治疗高血压和BPH上的作用，无数的拮抗剂被设计合成，特别是具有亚型选择性的拮抗剂是目前设计合成研究的热点，选择性拮抗剂可以降低非选择性α1-AR拮抗剂带来的副作用，如在治疗BHP中的出现的直立性低血压等，这些亚型选择型拮抗剂同其碱性中心，芳香环上的取代基密切相关。了解其结构可以更好的设计合成高活性、高选择性的α1-AR拮抗剂。按照α1-AR拮抗剂的结构可以大致的将其分为以下几种类型，2，4-双氨基-6，7-二甲氧基喹唑啉类，苯并二恶烷类，N-芳基哌嗪类、二氢吡啶和双氢嘧啶类。

2.1 2，4-双氨基-6，7-二甲氧基喹唑啉类

此类是最有效也是临床上应用最广的一类选择性α1-AR拮抗剂药物。它们α1/α2的亲和力指数很高。其中最为代表性的是哌唑嗪（prazosin），此外还有它的类似物特拉唑嗪（terazosin），多沙唑嗪（doxazosin），硫哒唑嗪（tiodazosin），布那唑嗪（bunazosin），阿呋唑嗪（alfuzosin），曲马唑嗪（trimazosin）等是这类结构（图1-2）。这类药物对微动脉血管床有非常强的作用，并且还能耐受和保持血容量，减少心悸等副作用，使得肾血流量和肾小球滤过率得到保持 [7]。但是由于缺乏对α1-AR的亚型选择性，也表现出了一定的副作用，比如头疼，疲劳，首剂效应（性低血压）等。因此开发亚型选择性α1-AR拮抗剂是α1-AR受体研究的新方向。哌唑嗪作为上市已久药物被广泛的改造以及修饰的研究，现在对于其构效关系已经有很好的研究表明，4位的氨基是作为这类药物的必须基团，因此其结构修饰多集中在嘧啶环（a），哌嗪中间结构（b）和末端呋喃环上（c）（图1-3）。

2.1.1 对嘧啶环上的改造 将喹啉替换为喹唑啉环，得到2个化合物，分别为 1-1 和 1-2，但是这2个化合物的活性并没有减少[8]，但如果将异喹啉环替换喹唑啉环，同样得到2个化合物： 1-3 和 1-4，通过药理实验验证，其活性显著性减少。因此说明 N 1作为保证活性的必须原子，但N 3则不是[9]。

尤其值得关注的是，6，7-二甲氧基对于活性的贡献非常重要，因此上述所有的化合物都含有6，7-二甲氧基这个基团。但如果二甲氧基苯环被二甲基吡啶环替换，将会得到一系列4-氨基-5，7-二甲基-2-（取代的）-氨基-吡啶类的化合物。其中1-7这个化合物的活性将优于哌唑嗪 [12]。

2.1.2 对哌嗪环上的改造 将哌啶环替代哌嗪环，得到化合物1-8，经过药理实验验证发现其活性增加，若把哌啶环上4位的甲氨基移到3位，得到另外一个化合物为1-9，活性却降低了13～100倍，说明末端哌啶环的取代位置对活性有着重要影响[13]。替换哌嗪环为异喹啉环时，得到活性非常好的化合物1-10[14]。

同时也有打开哌嗪环的研究，例如化合物：1-11，经过药理实验验证发现其它体内外活性远远高于哌唑嗪。因此，我们推测：α1-AR在哌唑嗪的喹唑啉环和呋喃环之间存在一个亲脂区域[15]。

因此，为了更好的活性，所以要让化合物的整体构象和哌唑嗪类似。故有研究在化合物 1-11上引入聚合烷基链，得到3个化合物： 1-12，1-13，1-14。经过药理研究表示，这些化合物对于α1-AR的选择性和亲和力都将增加更多。近一步研究发现，1-14不单单对α1-AR有较高的选择性和亲和力，同时在治疗高血压疾病中也产生一定的效果[16]。若在呋喃环的2位引入一个甲基，得到：1-15，药理研究表明它有一定的选择性，对α1B的选择性约是对α1Α的11倍。

2.1.3 对呋喃环的改造 同时为了更好地了解呋喃环在这类化合物中所起的作用，因此1-16被设计合成：2-（4-六元芳环哌嗪-1-基）喹唑啉类衍生物 [17]，其中药理研究表明此化合物与哌唑嗪有相同的活性，但研究表明1-17的活性至少增加了100倍，其主要原因为是1-17上未被取代的2-哌嗪-1-基喹唑啉。这说明取代基在化合物与α1-AR的亲和力方面有着至关重要的作用。

2.2 苯并二恶烷类及其类似物

苯并二恶烷类作为最主要的α1-AR拮抗剂之一，其中1，4-苯并二烷-2-基是起主要的基团。1-18作为这类化合物的代表，药理研究揭示其中1，4-苯并二恶烷和2，6-二甲氧基苯基至对于活性起着主要贡献作用。所以有许多的改造围绕这两个基团。因此以1-18为代表对这类化合物的构效关系进行分析。对1-18的结构修饰主要也集中在三个部分（图1-4），1，4-二恶烷部分，中间连接链和末端2，6-二甲基苯酚[18-19]。

2.2.1 1，4-二恶烷的结构改造化合物 二恶烷的改造主要通过几个方面，（1）对1，4位氧的改变，将1位氧原子替换为S或者羰基，将4位氧变为羰基，S或者CH2；（2）在三位引入苯环或者取代的苯环。结果表明1位氧原子或者是羰基是保持其活性的关键基团，改变3位苯环的立体构型可以影响对亚型的选择性。如1-20显示出了高的α1A选择性[20]。

2.2.2 中间链的改变 中间链的变化主要集中在改变中间链的柔性方面，通过引入一些闭环的结构来调查对活性的影响。这其中较为典型的例子是将一个已知的α1-AR拮抗剂的中间连接链替换化合物1-18的氨基链。例如将化合物1-26中的环戊醇引入到1-18中得到的1-27，表现出了强的α1D-AR拮抗活性[21]。

2.2.3 末端2，6-二羟基苯酚 末端修饰主要是通过引入不同的取代基，一系列化合物1-28被设计合成。结果显示，末端苯环上的取代对活性有着明显影响，尤其对于α1A-AR和5-HT1A受体的作用方式[22]。

2.3 N-芳基哌嗪类

芳基哌嗪是一类经典的α1-AR拮抗剂，近年来被研究最为广泛，一些芳基哌嗪类化合物，如5-Methylurapidil，WAY-100635，REC-15/2739 和 RA36表现出了很好的α1-AR拮抗活性。

芳基哌嗪类化合物主要特点是芳基哌嗪的N-4位通过一个柔性亚甲基链同一个芳香杂环相连接，芳基哌嗪中芳基上的取代基及中间链长对活性有着显著影响，但基本骨架变化较小，最为主要的变化是同哌嗪相连的芳香杂环，其结构的不同对α1-AR的选择性和活性有着本质的影响。无数的含有不同结构的芳香杂环被引入到芳基哌嗪结构中作为α1-AR拮抗剂。

Valeria Pittalà等[23]设计合成了一系列含有吡咯并嘧啶双酮结构的苯基哌嗪衍生物1-29，1-30， 1-31，α1-AR结合能力显示大部分化合物表现出了纳摩尔级活性，并且对比D1，D2和5-HT1A表现出了很好的选择性。尤其是1-31不仅显示出了纳摩尔的活性在结合实验中，而且也表现出了好的活性在机能实验中。同时还显示出了对α1A-AR的亚型选择性。

Abou-Seri等[24]将喹唑啉酮结构同芳基哌嗪通过不同的链长连接起来，设计、合成了一系列喹唑啉酮-芳基哌嗪类衍生物1-32，并且通过引入不同大小和位置的取代基到末端杂环上，考察其对活性的影响。在对大鼠体内高血压活性评价中，大部分都表现出了体内抗高血压活性，在随后的离体大鼠主动脉环α1-AR活性评价中发现4个化合物表现出了高的活性对比哌唑嗪，尤其是化合物1-33表现出了最高的活性，2倍高于哌唑嗪。对这类化合物的构效关系研究发现，同芳基哌嗪类一般构效关系相似，链长是关键的活性决定因素，芳基哌嗪中苯基的邻位甲氧基取代要好于无取代苯基和对取代苯基。

Jadwiga Handzlik等[25]按照报道的N-哌嗪类α1-AR拮抗剂药效团设计合成了一系列含有二苯异内酰脲结构的苯基哌嗪类化合物，其中化合物1-34和化合物1-35是其中最好的活性化合物显示出了纳摩尔级的活性，在体外机能实验中其PKB值分别达到了7.79和7.44。

Giuseppe Romeo等[26]通过在α1-AR拮抗剂RN5上的结构改造设计合成了一系列新的含有嘧啶并吲哚的苯基哌嗪衍生物1-36。其结构改造主要是考虑了一下几个方面：（1） 增加苯基哌嗪中苯环上的位阻；（2） 延长其中间碳链到3碳原子； （3） 将原有的pyrimido [5，4-b]indole-2，4-dione中的羰基去掉或者是电子等排为benzothieno[3，2-d]pyrimidine -2，4-dione。活性结果显示，所有的化合物都表现出了强的α1D-AR选择性。构效关系研究发现，嘧啶酮上的羰基为必须基团，替换掉后活性下降，链长对α1D-AR的活性至关重要。

Laura Bett等将黄酮片段同芳基哌嗪连接起来设计合成了一类含黄酮母核的芳基哌嗪衍生物1-37。在芳基哌嗪的芳基选择上考察了苯基和哒嗪酮对活性的影响。结果显示，苯基哌嗪类表现出了好的活性，特别是苯环上为邻位大取代基时，活性有显著上升。

3 结语

α1-AR拮抗剂在治疗良性前列腺增生中扮演着重要的角色，是一类快速有效的治疗药物，对前列腺早期发病治疗及控制病情发展有着独特的治疗作用。α1-AR拮抗剂的研究从来没有间断过，很多不同类型的拮抗剂被设计、合成，但由于这些分子在亚型选择性及药物代谢动力上的缺点，仍需要继续优化设计，不断的发现新的高活性、高选择性分子，为人类的生命健康提供更好的保障。

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篇6

一、前言

采用现代生物技术人为的创造或者改变自然条件，以微生物或动植物细胞为载体生产医用药物的过程，称为生物技术制药。生物制药的飞速发展在治疗癌症、神经退化性疾病、自身免疫性疾病、冠心病、银屑病等方面发挥着重要的作用[1]，解决了大量传统药物无法解决的困难。

二、 基因工程制药

2.1 基因工程制药的原理。基因工程制药是指先确定治疗某种疾病的关键性蛋白质，通过获取该蛋白质的编码基因，对其基因进行改造或大规模扩增，然后转入到相应的可以大规模表达的受体细胞中去，在细胞的繁殖过程中大量生产这一药用蛋白的过程。

2.2 基因工程制药的简要流程。基因工程制药的主要流程为[2]：目的基因的获得、组建重组质粒、构建基因工程细胞体、培养工程细胞体、分离纯化表达产物、除菌和质量检测、包装上市。

2.3 基因工程制药的应用。基因工程制药在医药领域最重要的应用是新药的研究开发以及传统药物的改进。主要应用于激素、细胞因子、溶血栓类生理活性物质的生产，抗体和疫苗的生产。例如α-重组人干扰素、白介素、转化生长因子、核酸疫苗、转基因疫苗等。[3]

三、动、植物细胞工程制药

3.1 动物细胞工程制药的相关技术。目前用于生物制药的动物细胞有四类[4]：原代细胞、二倍体细胞系、融合或重组的工程细胞系、转化细胞系。原代细胞指直接取自动物器官的细胞。二倍体细胞系是指取自动物胚胎并经过传代筛选克隆，具有一定特性的细胞。工程细胞系则指通过细胞融合或基因重组，对细胞遗传物质进行改造，使其具有稳定遗传的独特性状的细胞。转化细胞系是由某个转化过程得到的具有很强增殖能力的细胞。

动物细胞工程制药的主要技术有：细胞融合技术、细胞器移植技术、染色体改造技术、转基因技术、细胞大规模培养技术。[5]

3.2 植物细胞工程制药的研究进展。植物细胞工程制药是利用现代生物工程手段对植物细胞体系进行大量培养，并直接获得有用化合物或以其提取物为底物合成其他物质的过程。现今植物细胞工程制药的研究技术主要包括[6]：大规模植物细胞培养生产药用成分、植物生物反应器、细胞级微粉碎加工技术、生物酶解技术、转基因植物生产药物、植物细胞生产有用次级代谢产物。例如[7]通过建立红豆杉细胞系，采用生物反应器培养生产抗癌药物紫杉醇。

3.3 动植物细胞工程制药的应用。我国现阶段细胞工程制药的应用重点在于[8]：人源化抗体的研制和生产、“分子药田”工程、“动物药厂”计划。其中，人源化抗体的研究是利用噬菌体抗体技术、嵌合抗体技术等生产疗效更好，更适合于人使用的单克隆抗体。“分子药田”和“动物药厂”则是利用转基因技术以植物和动物细胞为载体大量生产医用蛋白。

四、抗体制药

4.1 抗体制药技术。抗体制药领域的主要技术有[9]：抗体高通量大规模制备技术、动物细胞表达抗体产品大规模培养技术、人源化抗体的构建及优化技术、抗体工程药物标联及增效技术。高通量大规模制备技术的常见方法是利用杂交瘤快速筛选、工程抗体库和人记忆B细胞，大规模快速高效的制备单克隆抗体。动物细胞表达抗体大规模培养则是利用细胞表达体系和体外翻译系统，生产外源抗体蛋白。人源化抗体则属于基因工程抗体范畴，抗体的亲和力显著提高。抗体药物标联增效则是利用抗体的靶向作用，标记同位素、化学药物或毒素，以提高抗体疗效，降低抗体用量。

4.2 代表性抗体药物。目前出现的具有代表性的抗体药物主要有：抗CD20单抗、抗HER2单抗、抗肿瘤坏死因子单抗、抗VEGF单抗、抗EGFR单抗和抗HAb18G/CD147抗体。

五、酶工程制药

5.1 药用酶的来源。药用酶作为具有催化功能的大分子蛋白质，可以直接从生物体中分离也可以化学合成。但目前最主要的获取方式仍为从生物体中提取以及发酵生产。[10]随着动植物细胞大规模培养技术的发展，通过培养动植物细胞获得药用酶蛋白的方法成为了最主要的手段。

5.2 酶工程制药在医药领域的应用。酶工程制药在疾病的诊断和治疗方面有着广泛的应用。由于酶的高效催化特性，使其有着可靠便捷又迅速地诊断和治疗特点，在临床上广泛应用。酶学诊断包括两方面：一是利用体内原有酶活的变化诊断；二是利用酶反应测定体液中物质含量变化诊断。而在治疗方面则有着各种各样的药用酶类，包括：蛋白酶、溶菌酶、超氧化物歧化酶、尿激酶等。

酶工程制药在生产方面也有着广泛的应用。例如利用青霉素酰化酶制造半合成青霉素和头孢霉素、利用β―酪氨酸酶制造多巴等。酶工程制药在分析检测方面的应用则包括酶法检测和酶法分析。

六、总结

随着生物技术的发展以及生物技术制药在应用方面的深入研究，生物技术药物将不仅仅局限于“疑难杂症”的治疗，其使用的广泛性和普遍性将得到大大提高。各种生物技术药品的发展成熟将极大地改善人类的生活水平和对疾病的治疗能力。

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中图分类号：R97 文献标识码：B 文章编号：1005-0515（2011）6-255-03

基因工程制药是随着生物技术革命而发展起来的。1980 年，美国通过Bayh-Dole 法案，授予科学家 Herbert Boyer 和 Stanley Cohen 基因克隆专利，这是现代生物制药产业发展的里程碑。1982 年，第一个生物医药产品在美国上市销售，标志着生物制药业从此走入市场[1]。

生物制药业有不同于传统制药业的特点：首先，生物制药具有“靶向治疗”作用；其次，生物制药有利于突破传统医药的专利保护到期等困境；再次，生物制药具有高技术、高投入、高风险、高收益特性；此外，生物制药具有较长的产业链[1]。生物制药业这一系列的特点决定了其在21世纪国民经济中的重要地位，历版中国药典收录的生物药物品种也是逐渐增多[2]（图一）。

当前生物制药业的发展趋势在于不断地改进、完善和创新生物技术，在基因工程药物研发投入逐年增加的基础上，我国生物制药的产值及利润增长迅猛， 2006-2008年三年就实现了利润翻番[2]（表一）。随着研究的深入，当前生物药的热点逐渐聚焦到通过新技术大量生产一些对医疗有重要意义且成分确定的蛋白上。研究表明，在我国的基因工程药物中，蛋白质类药物超过50%[3]。而这些源自基因工程菌表达的蛋白，如疫苗、激素、诊断工具、细胞因子等在生物医学领域的应用主要包括4个方面：即疾病或感染的预防；临床疾病的治疗；抗体存在的诊断和新疗法的发现。利用基因工程技术（重组DNA技术）生产蛋白主要有三方面的理由：1.需求性，天然蛋白的供应受限制，随需求的不断增加，数量上难以满足，使它得不到广泛应用；2.安全性，一些天然蛋白质的原料可能受到致病性病毒的污染，且难以消除或钝化；3.特异性，来自天然原料的蛋白往往残留污染，会引起诊断试验所不应有的背景[4]。

以下将介绍一些基因工程产物的市场概况和研究发展。

1 促红细胞生成素

是细胞因子的一种，在骨髓造血微环境下促进红细胞的生成。1985年科学家应用基因重组技术，在实验室获得重组人EPO（rhEPO），1989年安进（Amgen）公司的第一个基因重组药物Epogen获得FDA的批准，适应症为慢性肾功能衰竭导致的贫血、恶性肿瘤或化疗导致的贫血、失血后贫血等[5,6]。

2001年，EPO的全球销售额达21.1亿美元，2002年达26.8亿美元，2003年全世界EPO的年销售额超过50亿美元。创下生物工程药品单个品种之最，是当今最成功的基因工程药物。用过EPO的大多数病人感觉良好，在治疗期间无明显毒副作用或功能失调。重组体CHO细胞可以放大到生产规模以满足对EPO的需求。

2 胰岛素

自1921 年胰岛素被Banting 等人成功提取并应用于临床以来，已经挽救了无数糖尿病患者的生命。仅2000年，胰岛素在全球范围内就大约延长了5100万名I型糖尿病病人的寿命。20世纪80年代初，人胰岛素又成为了商业现实；80 年代末利用基因重组技术成功生物合成人胰岛素，大肠杆菌和酵母都被用作胰岛素表达的寄主细胞[7]。

国内外可工业化生产人胰岛素的企业只有美国的礼来公司、丹麦的诺和诺德公司、法国的安万特公司和中国北京甘李生物技术有限公司等，胰岛素类似物也仅在上述4个国家生产，且每个公司只能生产艮效或速效类似物巾的个品种，主要原因是要达到生物合成人胰岛素产业化的技术难度特别大，若无高精尖的高密度发酵技术、纯化技术和工业化生产经验是无法实现的[8]。

3 疫苗

在人类历史上，曾经出现过多种造成巨大生命和财产所示的疫症，而在预防和消除这些疫症的过程中疫苗发挥了十分关键的作用。所以疫苗被评为人类历史上最重大的发现之一。

疫苗可分为传统疫苗(t raditional vaccine) 和新型疫苗(new generation vaccine)或高技术疫苗( high2tech vaccine)两类,传统疫苗主要包括减毒活疫苗、灭活疫苗和亚单位疫苗,新型疫苗主要是基因工程疫苗。疫苗的作用也从单纯的预防传染病发展到预防或治疗疾病(包括传染病) 以及防、治兼具[2]。

随着科技的发展，对付艾滋病、癌症、肝炎等多种严重威胁人类生命安全的疫苗开发取得巨大进展，这其中也孕育着巨大的商业机会[9]， 2007年全球疫苗销售额就已达到163亿美元，据美林证券公布的一份研究报告显示，全球疫苗市场正以超过13%的符合增长率增长。而我国是疫苗的新兴市场，国内疫苗市场发展潜力巨大，年增长率超过15%。

在以细胞培养为基础的疫苗、抗体药物生产中，Vero细胞、BHK21细胞、CHO细胞和Marc145细胞是最常用的细胞，这些细胞的反应器大规模培养技术支撑着行业的技术水平[4]。建立细胞培养和蛋白表达技术平台，进一步完善生物反应器背景下的疫苗生产支撑技术是当前国际疫苗产业研究的重点。

4 抗体

从功能上划分，抗体可分为治疗性抗体和诊断性抗体；从结构特点上划分，抗体可分为单克隆抗体和多克隆抗体。抗体可有效地治疗各种疾病，比如自身免疫性疾病、心血管病、传染病、癌症和炎症等[10,11]。抗体药物的一大特点在于其较低甚至几乎可以忽略的毒性。另外一个优势是，抗体本身也许既可被当作一种治疗武器，也可被用作传递药物的一种工具。除了全人源化抗体以外，与小分子药物、毒素或放射性有效载荷有关的结合性抗体也已经在理论上显示出了强大的潜力，尤其是在癌症治疗方面[12]。

治疗性抗体是世界销售额最高的一类生物技术药物,2008 年治疗性抗体销售额超过了300 亿美元,占了整个生物制药市场40%。在美国批准的99 种生物技术药物中,抗体类药物就占了30 种;在633 种处于临床研究的生物技术药物中, 有192 种为抗体药物,而在抗癌及自身免疫性疾病的治疗研究中,治疗性抗体占了一半[2]。截止2007年，美国FDA批准上市的抗体药物见表二[13]。

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双水相萃取技术是一项较为先进的生物技术，这一技术继基因工程的建设、蛋白质技术的研究以及细胞培养体系的构建等建设性技术推广体系的完善而出现，改变了当今的生物制药格局，因此被广大科研型医疗人员所发现并广泛实践在生物制药领域，在经过了一段时间的发展之后相应的应用成果已经对生物制药这一产业起到了较具革新意义的改变，但是作为一种新型技术体系，双水相萃取技术在实际的应用环节还是存在一定的弊端，因此需通过一定的解决措施将其顺利规避，但我们首先要对这一技术体系以及其与生物制药的结合情况有一个全方位的了解。

1 双水相萃取技术概述

双水相萃取技术是指把两种聚合物或一种聚合物与一种盐的水溶液混合在一起，由于聚合物与聚合物之间或聚合物与盐之间的不相溶性形成两相，是近年来引人注目，极有前途的新型分离技术。双水相萃取是1896年由Beijerinck最早发现的，1956年瑞典Lund大学的Albertsson第一次用来提取生物物质，1979年德国的Kula等人将双水相萃取用于生物产品分离纯化。此后，双水相体系的研究和应用逐步展开，并取得很大进展。该技术由于操作方便，分离效率高，不会导致被分离物质的破坏和失活，目前广泛应用于生物大分子物质的分离和纯化，相信随着该技术的进一步完善，其应用将更加广泛。

被分离物质进入双水相体系后由于表面性质、电荷间作用和各种作用力等因素的影响，在两相间的分配系数不同，导致其在上下相的浓度不同达到分离目的。常见的双水相体系主要有五类：聚合物/聚合物/水；高分子电解质/聚合物/水；高分子电解质/高分子电解质/水；聚合物/低分子量组分/水；聚合物/无机盐。目前应用最广泛的的双水相体系是聚乙二醇/无机盐体系。双水相体系萃取分离技术具有其独特的特点。首先反应条件比较温和，因此对被分离物质不会起到破坏作用，特别适合对具有生物活性的物质进行分离提纯。其次，双水相萃取技术操作方便，设备简单，并且能够直接与后续提纯工艺连接，不用进行特殊处理。双水相萃取技术的回收率也比较高，如果选择的体系合适，能够达到百分之八九十以上，并且分离速度也十分迅速。

2 双水相萃取技术在生物制药领域的具体应用

2.1 分离提纯蛋白质、酶

双水相萃取技术这一技术能够切实地将纯度极高并且具备一定的生物活力的蛋白质切实地从实体中分离出来，而在此之前，这一类蛋白质的分离性提取一直是较为艰巨的，而蛋白质作为一种商品，其在市场上的价值极为昂贵，因此相关的提纯工序所产生的经济效益是十分巨大的。而双水相萃取技术对于高纯度蛋白质的分离来说具备强而有力的优势。这一体系是在液态化的环境进行，此环境的含水量极高，而这刚好符合蛋白质的存活所需的环境条件，而双水相萃取技术的执行条件并不粗暴，反之极度温和，因此在这一操作环境下的实际操作过程中蛋白质的活性能够得到充分的保证。而双水相萃取技术的实际执行层面的张力还能够进一步降低，而这一张力越低对于物质之间的质量传递的阻力就越小，有助于传递的进行，而双水相萃取技术还能够使相应执行体系之间的联系更为紧密，并在此基础上使实际操作的步骤放大，进而有助于操作的顺利进行。

2.2 从天然物中提取成分

天然的产物是制药系统的重要资源，因此需要对天然产物进行一定程度的培养，并且保证在实际的制药体系中能够依据需要而取用相关的资源。但是天然产物的弱势在于其内部的成分的稳固性差，所以经过传统的萃取的天然产物的所的物质的大半成分都已经被破坏，不能起到萃取的作用。而双水相萃取技术经前文分析其实际的操作环境要比传统的萃取大环境温和，进而在此基础上所进行的萃取工作有利于天然产物中的成分保持，进而保证天然产物萃取物的活性，并且使天然产物经过萃取之后的利用率达到最大化。而双水相萃取技术体系内部的相也尤为重要，通过对相这一部分的结构性变化调整能够改变所得萃取物的质量，而这也是在对萃取物进行精度要求时的必备控制环节。这一技术在对植物类精油质、酶类物质、黄酮素、以及皂苷的萃取环节中得到了广泛而深入的使用。

2.3 推动抗生素的制备

双水相萃取技术对抗生素的适用性较强，在实际的抗生素萃取层面双水相萃取技术几乎可被运用于各类抗生素的实际萃取，而传统的萃取方法在对抗生素进行萃取时工作效率低下，并且实际的萃取率也不理想，因此双水相萃取技术与传统的萃取方式相较而言，更具高效性，并且还能够进一步对双水相萃取技术的执行环节所使用的能源进行较为合理的节约。与此同时，这一做法还在手性药物的的过的层面起到了一定的进展。手性药物的获得一般能够通过手性源合成法、不对称合成法和外消旋体拆分法。现有的各种分离方法成本较高且繁琐，探索新的方法具有十分重要的意义。研究人员利用双水相手性萃取技术拆分扁桃酸外消旋体；邢建敏利用双水相体系为手性识别体系，研究了异丙醇/盐和TritonX-114温度双水相体系中扁桃酸的分配行为，通过以L-酒石酸正戊酯和环糊精作为手性识别剂，优选出了最佳的分离体系。

结束语

总而言之，双水相萃取技术这一类新型萃取技术在实际的药品萃取层面的优势明显，并且效率极高同时还能够对能源进行较为深入的节约，但实际的工业化应用层面依旧存在这一定的问题，因此需要在实际的应用环节通过一定的研究将这些问题进行全面的规避，进而在此基础上，使双水相萃取技术有一个更具前景的发展方向，并在此基础上，以之进一步推动我国的生物制药技术的发展与进步，以此来引领全新时代下的经济发展潮流。

参考文献

[1]兰立新，胡莉蓉，杨孝辉，肖怀秋.双水相萃取技术在生物制药中的应用[J].轻工科技，2012.

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中图分类号：R9文献标识码：B文章编号：1005-0515（2011）3-249-02

Pharmaceutical Biotechnology Progress

【Abstract】Biotechnology drugs are the current and future important areas of drug development, including biotechnology, genetic engineering, application of drugs is a very important area. Biotechnology will be biotech drugs pharmaceutical technology innovation and development have an important influence and role. Snatch scientific high ground that gave birth to science growing point, the strategic focus shifted to achieve pharmaceutical research, will be the way of the development of the pharmaceutical industry.

【Keywords】Biopharmaceutical technology study

生物制药是指借助生物工程来合成制备有药物活性的蛋白质产品并应用于制药工业部分的技术和过程。目前,生物制药产业已经成为世纪最具前途的产业之一, 是生物工程应用研发中最活跃和进展最快的领域。世界上许多国家都把生物技术产业作为优先发展的战略性产业之一,不断加大对生物制药产业的政策扶持与资金投入。

1 全球新药研发现状

1.1 科技发展成为强大动力

科技发展是医药行业快速成长的强大动力。随着现代生活方式和疾病发生情况的改变, 研发工作有了相应调整,生物技术、纳米技术和计算机技术等在医药产品研发和医药产业中的应用日益显著, 以高通量筛选技术为基础, 综合采用计算机处理、新型分析手段、先进设备和快捷的信息技术己经使新药先导物质的发现时间大大缩短。研发和技术创新日趋全球化, 传统的研发、生产、销售模式仍将继续, 但电子商务、企业客户管理和信息技术的交流融通持续带来医疗市场的革命, 对医药营销模式影响深远。

1.2 药品消费变化使新药研发更具挑战性

全球经济发展不均衡导致药品消费不均衡, 目前全球药品消费有85％以上集中于美、欧、日等几个发达国家和地区。随着发展中国家经济的发展, 其用药水平将随之提高, 这为药品市场日后增长提供了机会, 但各国政府为增进人民健康福利, 势必大力推广价格相对便宜的非专利药物, 或者对于专利药物采取不甚严格的专利保护手段, 这对制药企业的研发来说将是一大挑战。

2 生物工程制药研究进展

生物医药领域涵盖化学制药、生物工程制药、生物技术制药、生物医药工程、医疗仪器等方面。近年来, 美、英、法、日等国一些生物技术公司和制药公司在基因工程、重组疫苗、单克隆抗体、诊断试剂、生物芯片、人造器官、新型给药系统、新型医疗器械等领域进行了大量积极的研究, 已取得显著进展。天然植物药的研究越来越受到重视, 新的用药选择极大地推动着植物药的发展。

2.1 基因工程

基因工程又称遗传工程, 即重组DNA 技术的实际应用。它是把在体外重新组合的DNA 引入到适当的细胞中进行复制和表达。利用基因工程细菌等表达人类一些重要基因片段, 可产生具有生理活性的肽类和蛋白质类药物。这一技术可以大量廉价生产以前不敢想象的医药产品[1]。应用基因工程技术改造产生新的杂合抗生素, 为微生物药物提供了一个新的来源。

现代重组DNA 技术特别是基因显微注射技术的发展,奠定了转基因动、植物发展的基础。转基因动、植物将发展成为生物药品的新一代药厂, 具有光明的前景和广阔的市场。

此外，1990 年以来利用转基因植物生产基因工程疫苗的研究得到了迅速发展。利用转基因植物生产基因工程疫苗, 是将抗原基因导入植物, 让其在植物中表达, 人或动物摄入该植物或其中的抗原蛋白质, 以产生对某抗原的免疫应答。转基因植物生产疫苗的研究主要集中在烟草、马铃薯、蕃茄、香蕉等植物。

2.2 细胞工程

细胞工程是在细胞水平上的生物工程。细胞工程是在对细胞结构的深入认识和细胞遗传学的研究基础上发展起来的。DNA 分子的双螺旋结构弄清了许多遗传学原理, 还是从分子水平上揭示结构同机能关系的一个极好例证。这奠定了细胞培养和细胞融合技术的理论基础[2]。人们认识到培养的动、植物细胞可以通过无性繁殖扩大群体数量同时保持本身遗传性状一致; 融合细胞通过容纳2 种亲本细胞的基因载体-染色体而具有亲本双方的优良性状。通过细胞融合技术发展起来的单克隆抗体技术取得了重大成就, 该技术被誉为免疫学中的“革命”。细胞培养技术亦取得了丰硕成果。细胞工程同基因工程结合, 前景尤为广阔。现在应用较广泛的有单克隆抗体技术、植物细胞培养生产次生代谢产物、动物细胞培养。另外, 细胞培养技术也是基因工程中利用转基因动、植物生产蛋白质类药物的基础技术之一。

2.3 微生物工程

微生物工程也称发酵工程, 它在原有发酵技术的基础上又采用了新技术使工艺水平大大提高。所采用的新技术主要应用于3 个方面[3]: 工艺改进、新药研制和菌种改造。工艺改进主要依赖于计算机理论及技术的发展。新药研制则得益于医学研究中对疾病机理的深入了解。菌种改造主要利用基因工程原理及技术。正是由于采用其它学科的理论和新技术成果, 使得微生物工程成为一高新技术。

现酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包, 而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物, 生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料, 在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。

近年来, 随着基础生命科学的发展和各种新生物技术的应用, 由微生物产生的具有除抗感染、抗肿瘤作用以外的其它活性物质的报道越来越多, 如酶抑制剂、免疫调节剂、受体颉颃剂和抗氧化剂等, 其生物活性超过了传统抗生素所包括的范围。

2.4 酶工程

酶工程就是利用酶的催化作用进行物质转化,生产人们所需产品的技术, 是将酶学理论与化工技术结合起来的一项高新技术。酶工程技术的应用范围大致有[4]：对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；自然酶的分离纯化及鉴定技术；酶的固定化技术；固定化酶和固定化细胞技术；酶反应器的研制和应用；与其它生物技术领域的交叉和渗透。

酶工程对医药、医疗方面贡献巨大。现在, 菠萝蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、胃蛋白酶等十几种可以进行食物转化的酶都已进入食品和药物中, 以解除许多有胃分泌功能障碍患者的痛苦, 此外还有抗肿瘤的L-天冬酰胺酶、白喉毒素, 用于治疗炎症的胰凝乳蛋白酶, 降血压的激肽释放酶, 溶解血凝块的尿激酶等。另外, 新型青霉素产品及青霉素酶抑制剂等也都是酶工程在医药医疗领域的成功应用实例。

2.5 蛋白质工程

蛋白质工程也称“第二代基因工程”。蛋白质工程主要包括通过基因工程技术了解蛋白质的DNA编码序列、蛋白质的分离纯化、蛋白质的序列分析和结构功能分析、蛋白质结晶和蛋白质的力学分析、蛋白质的DNA 突变改造等过程[5]。蛋白质工程为改造蛋白质的结构和功能找到了新途径, 推动了蛋白质和酶的研究, 为工业和医药用蛋白质(包括酶) 的实用化开拓了美妙前景。

第二代基因工程药物是根据内源性多肽蛋白的生理活性, 应用基因工程技术大量生产这些极为稀有的物质, 以超正常浓度剂量供给人体, 以激发它们的天然活性作为其治疗疾病的药理基础, 生物制药作为生物工程研究开发和应用中最活跃、进展最快的领域, 被公认为是21 世纪最有前途的产业之一。生物技术是令人瞩目的高新技术, 为人类解决疾病防治、人口膨胀等一系列问题带来了希望。目前生物新技术的研究取得重大突破, 产生大量有益于人类健康的生物医药产品。可以预测, 申报、临床试验、使用的生物技术新药将会越来越多, 生物工程制药产业不仅将成为利润丰富的支柱产业, 也将为人类健康提供更多更好的保障。

参考文献

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21世纪是海洋的世纪。“海洋生物资源丰富，向海洋要药”是医药行业不断发展的重要抉择和肩负的历史重任。为了更好地推动生物技术在海洋生物制药上的应用，我院为生物技术专业开设了“海洋生物制药”专业选修课。这门课程以多学科为基础，培养复合型人才，发展潜力巨大。

但是海洋生物技术制药这个学科在我国高校开展的时间较短，开展课程积累的经验较少。如何上好这门课？我们在教学过程中不断探索完善，初步总结出一套适合我国高校本科生物技术专业学生学习海洋生物制药课程的教学模式。

一、优化教学内容，选择合适的教材

海洋生物制药是生物技术制药的一个分支，发展成为一个独立学科的历史较短，教材较少。但是，随着我国经济实力和科技实力的提高，大规模发展海洋生物制药成为可能。目前海洋生物制药发展迅速，有关海洋生物制药的科研成果大量涌现，为我们选择海洋生物制药的教学内容和教材提供了空间。

根据生物技术专业的专业特点，我们首先确定了教学内容和重点。海洋生物制药的主要内容包括三部分：第一部分，海洋生物制药概述，内容包括海洋生物制药的发展和现状，海洋药用生物的类别。第二部分，海洋生物活性物质与生物技术制药，内容包括海洋生物活性物质的有效化学成分及其研究方法，海洋生物新药的生物技术及其筛选与评价。第三部分，海洋生物新药的药学评价，包括药理学、制备工艺、药物动力学、临床前安全性评价等。重点是学习和掌握海洋生物活性物质的有效化学成分及其分离结构鉴定的方法，掌握海洋生物新药的生物技术方法，海洋生物样品活性筛选方法。

由许实波主编，化学工业出版社出版的《海洋生物制药》至今已出版2版。经过对比，我们采用第2版作为教材。教学内容加入第1版海洋药用生物部分。“海洋生物活性物质的分离纯化和结构鉴定”参照李八方主编，中国海洋大学出版社2007年出版的《海洋生物活性物质》；“海洋生物制药的生物技术研究方法”和“海洋生物样品活性筛选”参考焦炳化和易杨华主编，科学出版社2005年出版的《现代海洋药物》。这样一来，重点更加突出，掌握更加牢固。

二、改革教学方法

（一）注重课堂互动式教学

传统教学活动往往以教师为中心，单纯进行灌输式或说教式教学。这不利于教学活动的顺利进行。教学活动是“教”与“学”两个方面的活动，教师是教的主体，学生是学的主体。如果忽略了学生这个主体，势必会让学生感觉教学内容单调枯燥，毫无兴趣，增加学习的难度。互动式教学是“二元双向式”教学模式［1］，由教师主导教学，通过师生互动促进学生知识、能力和素质的协调发展［2］―［3］。互动式教学可以活跃课堂气氛，使学生有深刻的印象，从而更牢固地掌握知识，充分调动学习的积极性，积极思考，激发创新思维。

（二）讨论式教学

专题报告讨论会可以在较短时间内让参与者接触较大知识量，并针对热点问题进行探讨，完成对知识的深入了解和掌握。本课程中“海洋生物活性物质具有明显药理作用的研究进展”一章举例丰富，引起学生极大的兴趣，同时本章与科技发展密切相关，我适合以报告讨论会的形式进行教学。具体方法是：学生5―6人结成一组，针对感兴趣的药理作用方面查找文献，归纳总结，制成多媒体课件。讨论会每组派出1人报告本组的总结成果，其他同学就报告中的问题参与提问和讨论。然后由教师总结汇总，指出学生的优点和不足。该教学模式培养了学生获得相关文献的能力，知识归纳总结的能力，口头表达的能力和团体协作的精神［4］。

（三）多媒体教学

多媒体教学根据教学目标和对象的特点，通过教学设计，将文字、图形、动画与影音等组合并加工制作成教学课件，通过计算机和投影机作用于学生来实现教学活动，达到最优化的教学效果［5］，具有生动、直观、形象的特点。海洋药用生物的形态采用多媒体教学可以加深印象，掌握生物的特征。多媒体教学通过教师备课可以把大量信息补充进课堂，开拓学生视野。对非重点内容，通过简单列出标题，使讲课和学习思路顺畅，可以提高效率，节省时间。对“海洋生物活性物质筛选”一章，我们总结补充了大量活性筛选的方法，顺序也进行整理。学生反映较好。而对“海洋药物的质量管理与控制”一章，除了对基本的方法和参照指标进行重点讲解，其余采用小标题形式，使学生了解质量管理与控制基本过程。

三、注重学科前沿

海洋生物制药是一门快速发展的学科，每天都有大量研究成果涌现。所以不拘泥于课本，给学生最前沿的科研成果，使学生掌握本学科的研究现状和梳理产业的发展方向，对他们以后从事与之相关的工作有重要意义。通过我们的教学实践活动，学生学习本课程的兴趣大大提高，对海洋生物制药的产业发展也有了自己的看法，有些同学更是把海洋生物制药作为自己以后从事工作的方向。

四、改革考核方式

考核不是目的，考核的目的是督促学生全面复习搭建知识构架和掌握本门课程基本理论和方法，同时也是反映教师教学质量的重要方法。对学生成绩的评定，采用了百分制，总评成绩由平时成绩和期末成绩组成。平时成绩占30%，期末成绩占70%。平时成绩由回答问题、讨论报告等课堂表现组成。平时成绩是为了防止学生临考突击，通过死记硬背通过考核。期末成绩主要是笔试本门课程的主要理论和方法以及占总成绩14%的发挥提高题。

五、提高教师自身修养

教师是一个受人尊重的职业，担负着“传道、授业、解惑”的重任，起到知识传承和教书育人的作用。在教学过程中教师的言行对学生起到潜移默化的作用。一句话，或者一个动作，都可能对学生产生莫大的影响。我们在教学过程中言行一致，带有良好的情绪，努力营造轻松、活跃的课堂气氛；不断更新教学观念，树立以人为本的教学思想；多和学生沟通，倾听他们的观点，及时回答他们提出的问题，对他们提出的意见虚心接受；不断加强科研工作，关注学科的发展，不断提高自身专业知识和水平。

六、结语

我们采取上述的教学方法、手段，提高自身综合能力，海洋生物制药课程受到了学生的普遍欢迎，学校督导组的肯定，获得学校青年教师授课比赛的优胜奖。

虽然海洋生物制药课程的教学改革取得了一些成绩，但是由于开课时间较短，经验相对不足。科技水平的提高和学生的求知欲的增强对我们提出的要求也越来越高。我们要在教学中不断吸收其他课程的教学经验，不断尝试新的教学方式，继续加强课程组建设深化教改，不断发展完善，以不断提高教学水平，加快课程建设。

参考文献：

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篇11

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）17-0038-03

一、生物医药及其相关产业的高速发展需要高质量的生物药学类人才的支撑

医药行业的发展与每一个人的生命健康紧密关联，被称作“朝阳产业”，“生物制药”更是医药产业中的一颗明珠。而中国国务院2013年《生物产业发展规划》这一份指导性文件，以及国家“十二五规划纲要”都将“生物制药”作为创新型国家建设的重要突破点，在国家层面上对其给予大力支持，由此可以想见，生物制药产业将会获得高速发展，也会带动整个医药产业以及其他相关的产业的发展，这对我国药学类尤其是生物药学类专业人才的数量有了迫切的要求，也对毕业生的质量提出了更高的要求。在基础学科知识教育中结合最新生物药物信息分析将有助于解决这一问题。

二、目前的高校毕业生就业的多元化现象非常明显

近年来，医药产业以及其他相关产业的发展带动了药学类本科生的多方面需求。以上海本地复旦大学药学院和上海交通大学药学院本科生毕业流向为例，2009年复旦大学药学院本科生的流向已经呈现多元化趋势，考研30%，出国20%，医药行业30%，事业单位6%，其他行业10%等。具体分布于国内外医药企业、医疗设备企业、国家药品检验部门、国内外药物研究机构、制药厂、社会药房和医院、高校等事业单位，除此之外，也有不少学生毕业之后进入了金融行业、咨询行业、审计行业、快速消费品行业、食品行业和国家机关等，或多或少地从事与医药行业相关的工作。交通大学药学院2006～2009届本科毕业生也体现相似的趋势，从事非医药行业人数比值呈现逐年上升的趋势，从11.1%上升到17.4%。2011年徐喜林等作者对江苏省药学类高校毕业生的流向进行了分析，从事医院药房、制剂、配置中心等部门工作的药学毕业生占5.4%，从事卫生服务站、红十字中心等乡镇社区医疗体系工作者占7.9%，另外还有部分毕业生选择了灵活就业，占1.1%。[1]2012年谭雄斯等作者对广东肇庆高等专科学校药学类毕业生流向的调查报告显示，2010年毕业生中，医院/社区卫生院占38.3%，医药经营企业就业比例39.1%，制药企业就业比例3.8%，其他就业比例18%。[2]综上，上海、江苏、广东三省部分调研结果都显示了目前高校毕业生流向的多元化，以及基础学科偏重型的生产行业如药厂就业人数下降的现象，这对毕业生的知识结构和应用能力有了更高的要求。

三、高校课程设置结构以基础知识框架为主

目前医药类高校在本科教学的课程设置上具有一定程度的统一性，由于其各自发展方向，以及传统优势并不完全一致。分析上海地区两所综合性高校药学院专业课程设置情况。复旦大学药学院以药学、化学、生物学为主干，主要课程有机化学、分析化学、物理化学、生物化学、分子生物学、微生物学、药理学、药用植物学、生药学、药物化学、药物分析、药剂学和药事管理学等。上海交通大学药学院设置主要有药剂学、药物化学、药理学、药物分析、生药学、生物技术药物等。专业类药学院校则在包含上述课程之外，各有自身的特点。如中国药科大学课程综合程度高，相比沪上两所综合高校药学院，它还开设的各类中医药相关学科课程及工程类课程；吉林化工学院则开设了化工原理、生物制药工程、生物制药工艺学等课程，定位在服务生产企业的“一线工程师”。[3]与前文所述的国家和社会需求的多样化以及现今毕业生就业流向的多元化相比，目前高校教学的课程知识内容单线化，偏理论化，缺乏与现实药物市场信息的互动。导致在生物药物大发展的社会现实下，许多药学类毕业生甚至不知道一些常规的生物药物种类，例如单抗药物、促红细胞生成素EPO等，更谈不上最新的生物药物的发展现状了。如何贴近现实社会药物市场现状，对现有的本科知识进行有机串联、整合，那是高校教师必须思考的问题。

四、药学类本科教育如何进行新的适应性改革

针对药学类本科教学的创新性的改革有很多。赵卓等作者[4]对生物制药课程实验课程进行探索性改革，希望进行“一体化”教学，实现产学研相结合的思想。周鸿立等作者[3]准备构建生物制药专业课程体系，提出“重下游、重工程、重实践”的“三重”培养模式。宋凯等作者[5]对现代生物制药工艺学进行有效教育改革，实行“能力本位”课程教学模式。时小燕作者[6]对教学方法进行了新的探索，如互动式与启发式教学结合，多媒体方法的应用，课堂教学与实验教学结合等。但是很多课改都关注在药品生产领域，而对于整个社会需求的多样化还是有所欠缺。我国药学人才培养工作应明确自身定位，明确培养层次；药学人才培养定位应该满足社会对不同层次药学人才的需求。

五、生物药物信息日新月异

最近二十年中我国的现代生物制药技术的到了非常迅速的发展，基因工程技术、酶工程技术、发酵工程技术、细胞工程技术等现代生物技术都被广泛应用到制药行业，对于药物的生产工艺和药效都有很大的提升，在目前我们的制药工业中大部分都是来自生物制药。[7]根据全球顶尖的杂志Nature Biotechnology2009年公布的调查数据[8]，显示了最新的生物药物信息及生物药物种类的动向。如单克隆抗体是2007～2008年美国销售的最大组成，每年超过130亿美元的份额，以每年10%速度递增，而单抗药品中最大的3个药物是Remicade、Rituxan、Avastin。而生长因子的销售额虽然每年还超过110亿美元，但是呈现逐年下降的趋势，2007～2008年的以10%左右的趋势下降。而我们目前本科教学中虽然有部分的生物药物知识的章节，但是都是相对比较老旧的药物品种，也基本没有侧重点，无法反映现今的生物药物的最新的研究热点和社会需求。

六、最新生物药物信息课程的设置构思

该门课程的设置时间应在本科生接受相关的基础知识传授以后（如大二或大三阶段），有了这些前置的基础，更有利于知识的整合和串联，否则要花大量的时间去补充前置的基础知识。课程的内容将从最新国内外生物药物获得，可对药物进行分类：单克隆抗体、生长因子、激素、融合蛋白、细胞因子、治疗性酶、重组疫苗、血液因子、抗凝血剂这九大类。然后从每个大类精选近年来最热门的生物药物，进行介绍。如单抗药物可选择市场份额最大的3个药物Remicade、Rituxan、Avastin进行跟踪，综述从原理、药效、药理、药代等相关的信息及最新的研究进展。授课形式将以研讨型教学模式为主。教师主要起引导作用，负责跟踪介绍最新最热的生物药物。学生根据自己的兴趣从该生物药物各个环节介入，检索从最初的开发到最新的研究成果，以多媒体汇报的形式进行20～30分钟介绍。由指导教师对其中涉及的各个知识点进行梳理，帮助学生对所学知识进行有机的整合。

最新生物药物信息课程将有助于本科学生开阔科学视野，了解整个科学研究发展的热点问题及社会最大的需求问题，对药学类本科学生的无论考研、出国或者选择就业都是极有裨益的。此外课程将可以有效的锻炼本科生的文献检索能力、表达组织能力及知识点的有机整合，提高学生的综合素质。同时也对授课教师提出了极高的要求，不仅要及时的更新现有的药物知识，还必须对药物涉及的各个领域知识进行整合，最后达到“教学相长”效果。

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篇12

2课程设置与课程建设要体现培养目标

生物工程课程设置分为公共必修课,专业基础课,专业主干课,选修课(必选课和自修课)。公共课程英语、体育、计算机、数学等外。生物工程专业基础课程群包括生物化学、分子生物学、生化与分子生物学实验技术、微生物学、化工原理、机械制图、基因工程等专业基础课。生物学师资力量雄厚,依托生物化学与分子生物学学位点进行课程建设。生物工程专业主干课程群包括发酵工程、酶工程、生物制药工程、生物分离工程和相应的实践教学等课程。依托生物工程与技术硕士学位点进行课程建设。生物工程专业基础课有深厚的生物学学科作为建设后盾。“生物化学、分子生物学”已建成湖南省精品课程,“细胞工程”以及“基因工程”已建设成校级精品课程;“微生物学”得到学校教学改革课题和多媒体制作经费资助,多媒体制作获得“优秀奖”。

“分子生物学概论”和“生物化学与分子生物学实验技术”已分别成为全校本科生和硕士研究生的热门公选课。生物工程专业主干课程设置我们体现两个模块:以发酵工程为技术核心课程模块和以生物制药为核心的课程模块,以两个模块方向的理论知识要求和技能实践要求制定其他课程,并依托学科建设课程。该课程群是生物工程专业重点建设内容,也是最能体现专业特色的课程群。虽然师资年青,但力量较强、思维活跃,充满创造力,教师大多来自外校,学缘丰富。课程建设卓有成效,专业特色明显。为加强专业特点,专业发挥教师学术特长,根据发酵工程技术和天然产物开发与综合利用两个科学研究分向,建设了专业发酵工程与生物制药工程两个专业方向的课程体系,进行专业实验内容和生产实践内容的建设,将两个方向的理论课程进行整理和更新。以发酵工程为核心的课程群包括发酵工程、酶工程、微生物育种与变异、氨基酸发酵等;以天然产物开发与利用的课程群包括生物工程制药实验技术、药理学、药物分析和天然产物化学。现在发酵工程、酶工程、生物制药工程、微生物实验技术已建成校极精品课程,生物分离工程、药理学同样得到院级的课题资助。围绕发酵工程和生物制药的课程群体系的相应建立,其目的是扩展学生的在微生物应用和药学方面基本知识和技能,扩大其就业范围。延伸功能已扩展到研究生与自考生的教学和实践活动。在选修课的设定中,结合农业学科专业拓展知识面,培养学生的创新能力,主动适应人才市场的需要,鼓励学生选修其他相关专业的选修课。如食品科学院开设的食品营养学、农产品加工与贮藏;资源与环境学院开设的环境工程等课程都添置在生物工程专业选修课内;为了适应部分学生考研要求,我们也将遗传学、细胞生物学、免疫学等设置在选修课内。学生通过自己就业或学业定位,可以有多门课程选择。

3重视实践教学,并围绕两模块课程群实践课程体系建设

我们采用理论教学实习教学生物工程设计教学“三段式”教学模式组织实施实践教学。在此模式中,特别注重后两个环节,按小试验大试验生产实习工程设计教学的循序渐进的办法培养学生的实践能力。小试验设计针对性强,每个试验都有考核技能的重点,旨在规范学生的操作技能培养模式,对学生实践能力和创新能力的培养,取得了实效。通过理论——实践——理论——实践的反复学习过程,可使学生理论掌握扎实,实验操作规范,分析问题和解决问题能力增强。对于综合大实验,根据学科的内在联系,将专业主干课程综合大实验重新组合,将原来零散实践环节组合成相对独立于理论教学体系又与之相衔接的实践教学体系。例如,我们把原来的发酵工程、酶工程、生物制药工程和分离工程四门课程的综合技术课合并在一门生物工程实践课中,集中在4周进行实践训练,例如,发酵工程环节学生自己利用菌种优化条件生产酶制剂,在酶工程环节利用酶制剂催化反应,并同时研究酶的催化特性。分离工程环节通过提取植物功能产物,在生物制药工程环节利用包埋技术等制成药胶囊并研究药理作用。这样,使同学们对实践工艺有直观的感受,同时也综合运用了理论知识。对于一些重要的选修课,适当设计10个小时左右的实验课,例如,把药理学、药物分析实验纳入在生物制药实验中开设。生产实习教学中,以熟悉大规模生产流程和设备为主,将理论与生产实际结合,在实际生产中发现问题和思考解决问题。

2010年,我校生物工程专业得到国家支持,建设生物工程实训基地,基地建设的的模拟生产线仍然根据发酵工程和天然产物提取和药物制造两条工艺路线设计。这样,从课程群到实验基本培顺再到生产实习都可归纳在这两条主线上。专业建立了稳定的校内外实习基地,湖南红鹰翔生物工程有限公司、湖南泰古生物技术有限公司、株洲千金制药有限公司等为校外教学实习提供了良好的条件。毕业实习是学生专业实践的重要环节,根据学生考研要求和就业去向,分别进行毕业论文和毕业设计。专业充分利用校内外良好的科研平台提供毕业生实习机会。除开一些生物技术公司外,湖南作物种质创新与资源利用国家重点实验室培育基地、作物生理与分子生物学省部共建教育部重点实验室、食品科学与生物工程重点实验室、烟草工程技术实验室、国家柑橘改良中心长沙分中心、中国烟草中南农业试验站、湖南省农业生物工程研究所、湖南省棉花科学研究所、湖南省畜牧研究所等研究机构每年提供生物工程专业毕业实习岗位。北京大学生命科学院、华南农业大学生命科学学院、中国科学院亚热带农业研究所、国家杂交水稻工程中心都接纳过我专业学生的毕业实习。

4积极推进“产学研”联合开发,大力提升生物工程本科教学创新平台,促进教学质量的提高

本专业在本校建立了与企业合作的产学研型“湖南农业生物工程研究所”,还与科研单位合作联合培养研究生,这些措施为培养学生专业能力、提高实践水平、优化人才培养环境提供了良好的条件。通过“产学研”合作,有大批的企业横向课题与生物工程本科教学直接相连,在专业教师指导下,在大三学生中成立了“酶制剂研究小组、抗生素研究小组、天然产物研究小组、酿酒小组”等课外兴趣小组。另外,专业建设还通过湖南农业大学校级平台、以及生物科学技术学院院级平台资助生物工程专业学生广泛进行创新项目研究;从2006级以来,每年立项6～10项创新项目。学生都有机会参加工程实践训练和工程项目课题研究,提高了实践教学水平和科研能力,根据学生在科研活动中的表现,从根据创新能力、实验技术、书写研究报告或情况,给与学生以学选修课学分。

5以学科建设带动专业建设

我校生物工程所依托的学科为生物学一级学科博士点下自主设置的生物技术与工程博士点和硕士点。根据国内外该学科现状和发展趋势,结合我校多年来建设生物技术、生物工程专业的经验以及生物工程技术领域相关产业发展对人才的需求,我校生物技术与工程博士点设置三个研究方向:(1)转基因与生物反应器工程方向;(2)细胞培养、酶与发酵工程方向;(3)生物转化与生物分离工程方向。科学研究从师资队伍、教材建设、教学模式、教学内容改革和教学实践等多层面带动了专业建设。专业建设水平提高,学生质量优秀,也促进了学科研究的进步和教师从事科学研究的积极性。