生物技术在医药领域的应用李嘉谊药科学院药物制剂（天然药物制剂）111 1103514120摘要：医药卫生领域是现代生物技术最先登上的舞台，也是目前用得最广泛、成效最显著、发展最迅速、潜力也是最大的一个领域。
据统计，目前人类60%以上的生物技术成果集中应用于医药卫生方面。
这是因为生物技术可以在许多方面改进医药的生产、开发新的药品资源、改善医疗手段，从而提高整个医疗水平。
所以，生物技术是提高生命质量、延长人类寿命的主要技术手段。
目前，生物技术在医药领域的应用主要集中于疾病的预防、诊断与治疗。
另外，医药微生物生物技术、生物技术药物与生物技术药物制剂等新技术的发展也保护人类健康作出了巨大的贡献。
关键词：生物技术，医药卫生，医药微生物生物技术，生物技术药物，生物技术药物制剂1 生物技术与疾病诊断现代生物技术的开发应用，为医疗卫生领域提供了崭新的诊断检测技术。
人们对疾病，尤其是传染病的诊断中，很重要的一点事尽早检测出感染性因子的种类，然后再针对此问题制定适当的治疗方法。
但传统的传染病诊断技术具有一定的局限性，需根据病人的临床症状或者是对病原体进行分离培养检测才能够作出判断。
因此，利用现代生物技术发展快速、灵敏、操作简便的新的诊断技术，在疾病防治上具有积极的意义。
单克隆抗体在疾病诊断中的应用1.1.1 鉴定微生物病原体传染病病原体的检测是免疫血清学检测中最重要的领域，目前重要的常见人类和动物的传染病病原体的单克隆抗体大多数已开发成为商品，如：肝炎病毒、乙肝病毒、人类免疫缺陷病毒、沙眼衣原体、登革热病毒、肠道病毒、T细胞病毒、流感病毒、白血病病毒、肺炎支原体、沙门氏菌、链球菌等的单克隆抗体。
上述针对病原体抗原的单克隆抗体，主要用于检出和鉴定特异性病原体。
常用的检测方法有美联免疫吸附法、免疫斑点法、免疫金标记法、直接凝集法等，其中酶联免疫吸附法应用最多，在临床诊断中，酶联免疫吸附法常用的是测定抗体的简介酶联免疫吸附法和测定抗原的双2.1.2.3 降钙素降钙素（CT）主要功能是调节钙磷代谢，维持内环境的稳定。
目前，基因工程降钙素仍处于临床试验阶段，已研究的表达体系有大肠杆菌、酵母菌、链霉菌等。
基因重组溶血栓药物溶栓药中除了部分的溶栓药链激酶（SK）和尿激酶（UK）产品仍靠链球菌生产和从人尿提取或从培养的人肾细胞提取外，乙酰化纤溶酶原链激酶复合物（APSAC）和组织型纤溶酶原激活剂（tPA）等都已采用基因工程构建的高表达工程菌或工程细胞进行大规模生产了。
基因工程血液代用品血液代替品是指具有携带氧和扩容功能的溶液，即除了可用于失血的补充和出血性休克的复苏外，在临床上还可用于围手术期血液稀释等。
目前正在研制的血液代用品主要包括氟碳化合物、脂质体包封血红蛋白、微囊化血红蛋白和无细胞基质血红蛋白溶液。
用基因重组和突变的方法将人的血红蛋白在大肠杆菌中表达，表达的产物具有良好的输氧能力，无明显的毒副作用。
细胞工程制药动物细胞工程药物动物细胞工程式细胞工程的一个重要分支，它主要从细胞生物学和分子生物学的层次，根据人类的需要，一方面深入探索、改造生物遗传种性，另一方面应用工程技术的手段，大量培养细胞或动物本身，以期收获细胞及其代谢产物以及可供利用的动物。
当前动物细胞工程制药所涉及的主要技术领域包括细胞大规模培养技术、细胞融合技术、细胞核移植技术和转基因动物技术等方面。
2.2.1.1 动物细胞大规模培养技术动物细胞大规模培养技术是生物技术制药中非常重要的环节。
利用动物细胞培养生产具有重要医用价值的酶、生长因子、疫苗和单抗等，已成为医药生物高技术产业的重要部分。
2.2.1.2 疫苗2.2.1.2.1 人二倍体细胞疫苗（HDCV）：采用人胚肺或纤维细胞接种Pitman Moore病毒株后制成为目前最理想的细胞培养疫苗。
2.2.1.2.2 地鼠肾细胞疫苗（PHKCV）2.2.1.2.3提纯的Vero细胞狂犬病疫苗（PVPV） 2.2.1.3 纤维蛋白溶酶激活剂人纤溶酶原激活剂有两种类型：一种是人们熟知的尿激酶型纤溶酶原激活剂（U-PA），主要由肾细胞产生：另一种是组织型纤维蛋白溶酶原激活剂（t-PA）主要由血管内皮细胞合成，两者免疫性质和分子量都不同，并由不同基因编码。
天然U-PA存在于人尿中，含量稀少，分离困难，而U-PA的临床需求量大，所以科研人员开始用肝表皮细胞、上皮细胞、小鼠神经细胞等来培育生产U-PA。
2.2.1.4 细胞融合技术（杂交瘤技术-单克隆抗体技术）细胞融合又称细胞杂交。
它是指用人工方法使两种以上的体细胞合并形成一个细胞，不经过有性生殖过程而得到杂种细胞的方法。
在体外用人工方法（使用融合诱导因子）促使相同或不同的细胞发生融合，称为人工诱导融合。
另外，用杂交瘤技术生产的单克隆抗体与常规抗体相比，具有特异性强、灵敏度高、稳定性好、抗体活性高等优点。
目前单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防等方面具有非常高的应用价值。
2.2.1.5 转基因动物转基因动物是指以试验方法将外源基因导入动物染色体基因组，使之稳定表达并能遗传给后代的一类动物。
随着分子遗传学、发育生物和转基因技术的不断发展和完善，转基因动物在疾病动物模型的建立、器官移植研究、改良动物品种、基因治疗和生产药用蛋白等实际应用方面取得了长足的发展。
2.2.2 植物细胞工程药物植物细胞工程就是进行物种改良，选育优良作物品种，增加植物的优良性状，利用植物生产各种化学制品，还可用于保留濒临灭绝和有重要经济价值的植物物种。
目前研究较多、应用较广泛的主要是植物细胞培养技术即植物细胞培养与次生代谢产物生产。
植物细胞大规模培育技术是近些年发展起来的一门高新技术。
2.2.2.1 植物细胞培养技术植物细胞的大量培养是在离体条件下，将愈伤组织及其他易分散的组织置于液体培养基中，进行振荡培养，得到分散或游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一种技术。
2.2.2.2 转基因植物随着植物生理及植物基因工程技术的发展和成熟，许多科技工作者将生物药品的生产，从以利用微生物和动物细胞培养作为转基因系统转向以植物为基因转化系统来生产药用蛋白和疫苗。
目前转基因植物药物主要分为转基因植物疫苗、转基因植物抗体、转基因植物多肽及蛋白质类药物。
2.2.2.2.1 转基因植物疫苗：把植物基因工程技术与机体免疫机制相结合，生产出能使机体获得特异抗病能力的疫苗。
2.2.2.2.2 转基因植物抗体：通过基因工程技术将编码全抗体或抗体片段的基因导入植物，病在植物中表达或生产的具有免疫活性的抗体或者功能片段。
目前世界上已有众多的可生产抗体的植物，并可利用种子和块茎生产重组抗体。
2.2.2.2.3 转基因植物多肽及蛋白质类药物：大量研究表明：人体内含量甚微但具有重要临床价值的蛋白或多肽也可在植物系统中表达。
虽然利用转基因植物生产药用蛋白具有诸多优势，但这方面的研究目前仍处于初级阶段，尚有不少问题以待解决。
2.3 微生物工程制药微生物药物是指由微生物在其生命活动过程中产生的生理活性物质及其衍生物，包括抗生素、维生素、氨基酸、核苷酸、酶、激素、免疫抑制剂等一类化学物质的总称，是人类控制疾病，保障身体健康，以及用来防治动、植物病害的重要药物。
近年来，随着基因工程和细胞工程技术的发展，使得发酵制药所用的微生物菌种不仅仅局限于天然微生物的范围内，已建立起来的新型工程菌株，可以生产天然菌株不能产生或产量很低的生物活性物质，拓宽了微生物制药的研究范围。
2.3.1 微生物药物生产菌生产药物的天然微生物主要包括细菌、放线菌和丝状真菌三大类。
细菌主要生产环状或链状多肽类抗生素，此外，细菌还可以产生氨基酸和维生素。
防线菌主要产生各类抗生素，以链霉菌属最多，诺卡菌属最少，还有单胞菌属。
真菌的曲菌属产生桔霉素，青霉素菌属产生青霉素和灰黄霉素等，头孢菌属产生头孢霉素等。
2.3.2 发酵制药的基本过程发酵制药就是利用制药微生物，通过发酵培养，在一定条件下，生长繁殖，同时在代谢过程中产生药物，然后，从发酵液中提取分离、纯化精致，获得药品。
菌株选育、发酵和提炼石发酵制药的三个主要工段。
2.3.3 发酵制药的工艺条件发酵生产受许多因素的影响和工艺条件的制约，一般来说，菌种的生产性能越高，表达其应有的生产潜力所需的环境条件就越难满足，改产菌种比低产菌种对工艺条件的波动更为敏感。
发酵过程需要控制的主要参数有：温度、pH、罐压、搅拌转速、泡沫、溶解氧浓度、溶解二氧化碳浓度、基质浓度等。
2.4 酶工程制药酶工程制药是将酶或活细胞固定化后用于药品生产的技术。
现代酶工程制药的基本技术主要包括酶和细胞固定化、酶和非水相催化、酶法的手性药物合成、酶的化学修饰技术等。
酶工程生产药物具有生产工艺结构紧凑、目标物产量高、产物回收容易、可重复生产等优点。
因此，酶工程制药具有广阔的前景。
2.4.1 酶工程技术在制药工业中的应用 2.4.1.1 在抗生素类药物生产中的应用在抗生素类药物生产中，酶工程的应用主要有：用固定化青霉素酰化酶生产6-氨基青霉烷酸（6-APA）、固定化头孢菌素酰化酶生产7-氨基头孢烷酸（7-ACA）和投保菌素Ⅸ、固定化青霉素Ⅴ酰化酶生产7-氨基脱乙酸氧头孢烷酸（7-ADCA）、固定化头孢菌素乙酰酯酶生产脱乙酸头孢菌素等。
2.4.1.2 在邮寄酸类药物生产中的应用在有机酸类药物生产中，酶工程可以生产L-苹果酸、L(+)-酒石酸、乳酸、葡萄糖酸、长链二羟酸、衣康酸等有机酸类药物。
2.4.1.2 在氨基酸类药物生产中的应用利用酶工程生产的氨基酸类药物主要有：L-酪氨酸、L=赖氨酸、L-天冬氨酸、L-丙氨酸、L-苯丙氨酸、L-谷氨酸、L-色氨酸、L-丝氨酸、谷氨酰胺等。
2.4.1.3 在核苷酸类药物生产中的应用应用酶工程可以生产的核苷酸类药物主要有：5ˊ-核苷酸、ATP、AMP、NAD、CDP胆碱、肌苷酸等。
2.4.1.4 在维生素类药物生产中的应用应用酶工程生产的维生素类药物主要有：2-酮基-L古龙糖酸、CoA、肌醇、L-肉毒碱等。
2.4.1.5 在手性药物生产中的应用由于酶促反应具有化学选择性、区域选择性和对映体选择性等特性，可用于手性药物的合成。
酶法合成手性药物以微生物转化法为主，通过固定化技术制备固定化酶或固定化细胞，使手性药物的合成朝着优质、高效、经济的方向发展。