淺談生物工程主要技術(shù)在藥物生產(chǎn)上應(yīng)用

王遠(yuǎn)锏

摘 要：近20年來，生物工程在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中得到了進(jìn)一步的推動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，以整個(gè)生物代謝過程為主要的藥物制備介質(zhì)。生物工程在生活和生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，工業(yè)發(fā)展速度加快。它已成為一個(gè)新行業(yè)在制藥行業(yè)中，生物技術(shù)作為藥物改良手段與市場(chǎng)拓展方式，利用產(chǎn)品高活性、高選擇性等優(yōu)勢(shì)不斷發(fā)展與完善，形成了一套系統(tǒng)、高效的藥物生產(chǎn)體系。

關(guān)鍵詞：生物制藥；生物工程技術(shù)

1.基因工程與基因工程制藥：

基因工程使用載體攜帶目的基因轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞，使目的基因在宿主體內(nèi)穩(wěn)定存在并表達(dá)。基因工程技術(shù)所生產(chǎn)出來的生物制品相比于天然物料而言具有更高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)與社會(huì)效益。利用基因工程技術(shù)，可以對(duì)如基因泰克重組胰島素[1] 等激素進(jìn)行抽取與修飾，在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，目前如多不飽和脂肪酸[2] 等常見的醫(yī)療保健藥品的生產(chǎn)已經(jīng)有成熟的應(yīng)用，另外在研究為宿主抵抗 PRRSV 肺泡巨噬細(xì)胞[3] 等具有藥用醫(yī)療價(jià)值的新型產(chǎn)品上也發(fā)揮著重要作用。

2.細(xì)胞工程與細(xì)胞工程制藥：

細(xì)胞工程包括雜種或同種細(xì)胞融合、細(xì)胞器與核的移植、針對(duì)染色體改造等技術(shù)方面，目的是將細(xì)胞的某些遺傳特性做出修改從而達(dá)到改良或產(chǎn)生新品種，使細(xì)胞在保證了自身的正常生長(zhǎng)增殖能力同時(shí)增加或重新獲得產(chǎn)生某種對(duì)人類有用的產(chǎn)品。目前已經(jīng)細(xì)胞工程在藥物開發(fā)與生產(chǎn)上已經(jīng)有十分成熟的應(yīng)用，常見的如各類疫苗具有重要醫(yī)用價(jià)值的生物制品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞工程工業(yè)化生產(chǎn)，此外單克隆抗體[4] 等在生物檢測(cè)與靶向治療領(lǐng)域具有重要作用的藥品的開發(fā)上也有重要作用。

3.蛋白質(zhì)工程、蛋白質(zhì)工程制藥與抗體藥物

蛋白質(zhì)工程是基于基因工程產(chǎn)生的根據(jù)所需蛋白的生理活性要求設(shè)計(jì)核酸分子的生物技術(shù)。通過對(duì)目標(biāo)蛋白質(zhì)進(jìn)行研究分析，獲得目標(biāo)蛋白質(zhì)理化特性信息，并以此為操作出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。隨著人們對(duì)蛋白質(zhì)工程研究的不斷深入，技術(shù)手段不斷改良 獲得了許多的新結(jié)構(gòu)和新功能的藥用蛋白，這些藥用蛋白相較于傳統(tǒng)的天然蛋白不但擁有更高的藥物活性，而且在諸多理化性質(zhì)上有著更高的優(yōu)勢(shì)，更加符合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需求。腫瘤壞死因子（TNF）[5] 、CYP105s[6] 等具有藥用價(jià)值的蛋白質(zhì)已經(jīng)通過蛋白質(zhì)工程的手段獲得了理化性質(zhì)與藥物活性的改良，提高了這些產(chǎn)品的可應(yīng)用性與價(jià)值，這些改良產(chǎn)品的在癌癥治療、糖尿病治療等疾病治療藥物的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)藥物，具有廣闊的研究應(yīng)用前景。

4.酶工程與酶工程制藥

酶工程是使用一定的生物反應(yīng)裝置中固定酶或活細(xì)胞，之后對(duì)酶進(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué)修飾進(jìn)行活性改良與理化性質(zhì)修正，使酶在工業(yè)化環(huán)境中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，而且這些產(chǎn)品在具有較高的生物活性與相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。相較于傳統(tǒng)的化工藥物合成，酶工程制藥具有自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，除了其催化能力與專一性遠(yuǎn)高于無機(jī)催化劑，還可以對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)尤其是產(chǎn)物的構(gòu)型進(jìn)行有效控制。目前酶工程制藥已經(jīng)應(yīng)用于氨基酸[7] 、非甾體抗炎藥[8] 等手性藥物的合成中與改良上也發(fā)揮著重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李晏鋒，甄橙.基因泰克重組人胰島素技術(shù)開發(fā)歷程及啟示[J].醫(yī)學(xué)與哲學(xué)（B），2018，39（09）：93-97.

[2] Ján Kraic.Daniel Mihálik.Lenka Kl?ová.Marcela Gubi?ová et al.Progress in the genetic engineering of cereals to produce essential polyunsaturated fatty acids[J].Journal of Biotechnology.2018（284）：115-122.

[3] Prather R S，Whitworth K M，Schommer S K，et al.Genetic engineering alveolar macrophages for host resistance to PRRSV[J].Veterinary Microbiology，2018，36（5）：1424-1433.

[4] S.M.Bywaters，S.A.Brendle，J.Biryukov，J.W.Wang et al.Production and characterization of a novel HPV anti-L2 monoclonal antibody panel[J].Virology.2018，524：106-113.

[5] Tetsuya Nomura，Yasuhiro Abe，Haruhiko Kamada，Masaki Inoue，et al.Novel protein engineering strategy for creating highly receptor-selective mutant TNFs[J].Biochemical and Biophysical Research Communications.2009，388（4）：667-671.

[6] Kaori Yasuda.Hiroshi Sugimoto.Keiko Hayashi.TeisukeTakita et al.Protein engineering of CYP105s for their industrial uses[J].Biochimica et Biophysica Acta（BBA）- Proteins and Proteomics.2018，1866（1）23-31

[7] 酶工程技術(shù)體系創(chuàng)新及其在氨基酸與醫(yī)藥中間體生產(chǎn)上的應(yīng)用[J].中國(guó)科學(xué)院院刊，2017，32（07）：786-787.

[8] 劉信寧.芳基丙酸類非甾體抗炎藥物抗壞血酸酯化衍生物的酶法合成研究[D].江南大學(xué)，2010.

（作者單位：華南師范大學(xué)（石牌校區(qū)）生命科學(xué)學(xué)院）