第3节 生物技术药物与疫苗
1．简述生物技术药物的概念。
2．举例说明基因工程药物、细胞工程药物的生产原理和意义。 3．举例说明生物技术疫苗的生产原理和意义。
4．进一步体验科学技术是一个不断发展的过程及理解科学、技术、社会三者间的关系。
一、生物技术药物 1．概念
一般是指利用________技术或其他________生产的药物。 2．种类
包括基因工程药物、酶工程药物、发酵工程药物、细胞工程药物等。 3．基因工程药物
（1）生产过程：获得________→构建__________→工程菌大规模培养→产物________→除菌过滤→半成品检测→成品加工→成品检测。
（2）最主要的环节：________________。
（3）特点：________地生产各种高质量、低成本的药品。 4．细胞工程药物
（1）植物细胞培养制取药物的生产过程：植物细胞株→____培养→________培养→收集细胞→提取______产物→药物制剂。
（2）应用：细胞培养生产药用植物如人参、甘草、____________________________、 黄连、银杏、紫草和长春花等。通过动物细胞培养生产如______疫苗、狂犬病疫苗、__________疫苗等疫苗，以及干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等药物。
二、生物技术疫苗 1．概念
主要是指________疫苗。 2．种类
（1）减毒活疫苗：利用基因工程删除细菌和病毒中抗原物质的基因或基因片段而获得的疫苗。
（2）基因工程疫苗：利用基因工程将病原体的________转入适当的宿主细胞，进行表达，获得表达产物作疫苗。
（3）DNA疫苗：是将致病微生物中能够编码引起机体免疫反应的________与适当的载体结合，通过基因工程方法导入宿主细胞，通过宿主细胞表达出抗原，引起机体________，从而达到预防和治疗疾病的目的。
答案：一、1.DNA重组 生物技术 3．（1）目的基因 基因工程菌 分离纯化 （2）构建基因工程菌 （3）高效率 4．（1）固体 液体悬浮 纯化 （2）红豆杉 乙肝 脊髓灰质炎 二、1.基因工程 2．（2）某个或某几个抗原基因 （3）抗原基因 免疫应答
1．基因工程药物与它的生产流程 作为生物技术核心的基因工程，最成功的是生产用于治疗的基因工程药物。虽然将一些来源于人的生理活性物质作为药物已经有许多年，但是许多在疾病诊断、预防和治疗中有着重要价值的人源生理活性物质，如激素、细胞因子、神经多肽、调节蛋白、酶类、凝血因子等人体活性多肽，由于材料来源困难或制造技术问题而无法生产。使用传统技术从动物脏器
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提取这些物质也因含量太低、成本太高，使其应用受到限制；此外，在提取过程中还可能造成药物被病毒感染，使制成的药物对病人产生严重后果；作为非人源蛋白质，长期使用会产生免疫反应等。
用基因工程可直接使用来源于人的基因生产药物，可以从根本上解决上述问题。其最大的好处是：不仅可以大量生产过去难以获得的来源于人的各种生理活性的蛋白质和多肽药物，为临床应用提供保证，还可以进一步深入研究它们的生理、生化和结构，从而扩大这些物质的应用范围，发现和挖掘出更多的生理活性物质。通过对基因进行改造，利用基因工程可以生产性能更加优良的药物。
基因工程药物的生产是个复杂的系统工程，首先要进行的是必不可少的实验室基础研究，主要包括：目的基因的发现、分离，将目的基因插入适当的载体，转入新的宿主菌，构建工程菌，并使目的基因在工程菌内进行复制和高效表达，建立、优化基因工程菌的培养和表达目的产物的分离纯化方法，完善和确定基因工程药物的制备工艺。再通过适当扩大规模的中间实验，确定生产工艺、设备及工程设计后，才可能进行工业生产。工业生产过程主要包括工程菌的大量培养和目的基因表达产物的分离纯化，然后，将获得的目的产物，经适当配制，制成药物。在这个过程中，每一个阶段都包含若干步骤，并且随基因来源、宿主种类、产物性质及其表达方式、研究和生产条件等不同而有较大变化。
基因工程药物生产与传统意义上的药物生产有许多不同，它使用的是活细胞，产品又多是大分子的具有复杂结构和生理功能的蛋白质，因而基因表达、宿主菌生长、产品精制、产品质量和药效等，都可能因为原料、生产工艺、条件，甚至环境等生产过程的每一步的变化受到影响。因此，严格控制生产过程的每一步和进行严格的检测，确保产品质量和安全有效是基因工程药物生产中必不可少的。
利用基因工程不仅可以将目的基因转移到像大肠杆菌、酵母菌等微生物中，现在还可以将目的基因转移到动物和植物细胞，利用动植物细胞培养，或转基因动物或植物直接生产基因工程药物。但是与利用基因工程菌生产药物的产业相比，利用转基因动植物细胞和转基因动植物生产药物还有较大的差距。
2．细胞工程药物
（1）植物细胞培养制取药物。
植物细胞在代谢过程中，能够产生一些有机化合物，如人参皂甙（人参）、奎宁（金鸡纳），它们可以做药物。生物学家发现，植物细胞在液体培养基上的分裂速度比在固体培养基上的要快得多。这种植物细胞培养的方法大致是：选质地松软的愈伤组织放入液体培养基中，经过一系列复杂的处理，使愈伤组织块上的细胞相互分离，制成单细胞的悬浮培养物，然后将悬浮培养物放在发酵罐内进行培养，在适宜的温度、pH等条件下，通入氧气，植物细胞就开始进行有丝分裂。人们通过这种方法大规模培养植物细胞，从中提取所需的物质。
植物细胞培养制取药物的流程如下：
植物细胞株→固体培养→液体悬浮培养→收集细胞→提取纯化产物→药物制剂。 （2）动物细胞培养制取药物。 ①动物细胞培养的主要步骤。
A．取动物胚胎或出生不久的幼龄动物的组织剪碎成小薄片。 B．加入适宜浓度的胰蛋白酶处理，使细胞分散成单个细胞。
C．用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬浮液，再将细胞悬浮液放入培养瓶中，置于适宜环境中进行原代培养，并适时进行传代培养。
②图示。
剪碎加培养液原代培养
动物胚胎或幼龄动物的组织胰蛋白酶――→单个细胞――→细胞悬浮液――→细胞株制成传代培养遗传物质改变
――→细胞系。 传代培养
3．新型疫苗
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