生物制药发展现状及未来方向

生物制药发展现状及未来方向生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程，其中最主要的是应用基因工程方法（利用克隆技术和组织培养技术），对DNA进行切割、插入、连接和重组，从而获得生物医药制品。生物药品是以微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织为起始材料，采用生物学工艺或分高纯化技术制备并以生物学技术和分析技术控制中间产物和成品质量制成的生物活化制剂，包括菌苗、疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免疫制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品（DNA重组产品、体外诊断试剂）等。目前，生物制药产品主要包括3大类：基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。其在诊断、预防、控制乃至消灭传染病，保护人类健康延长寿命中发挥着越来越重要的作用。1生物制药发展状况生物医药在全球范围内蓬勃兴起，国内外制药企业纷纷进军生物制药行业。目前，美国有1300多家生物技术公司，占全世界总数的三分之二，生物技术市场资本总额超过400亿美元。年研究经费50亿美元以上，正式投入市场的生物工程药物功多个，已成功地创造出35个重要治疗药物。欧洲在发展生物药品方面进展较快。英、法、德、俄罗斯等国在开发、研制和生产生物药物方面成绩裴然，在某些生物技术领域甚至超过美国。日本在生命科学领域亦有一定建树，目前已有65％的生物技术公司从事生物医学研究，日本麒麟公司在此方面处在世界前列。新加坡最近宣布划出一块科技园区并投入大量资金。默克、盘山都、葛兰素－威康等一批实力雄厚的超大型跨国公司也开始加盟生物药品的开发。1999年化学制药公司通过并购形式将资本输入生物技术领域后，使生物技术领域的购并金额达亿美元，比1998年增长了一倍。我国生物技术药物的研究和开发起步较晚，直到20世纪70年代初才开始将DNA重组技术应用到医学上，但在国家产业政策（特别是国家“863”高技术计划）的大力支持下，这一领域发展迅速，逐步缩小了与先进国家的差距。目前，国产生物药品主要有乙肝疫苗、干扰素、IL2、GCSF、重组链激酶、重组表皮生长因子、重组人胰岛素等16种。TPA（组织溶纤原激活剂）、IL3等十几种多肽药物正在进行临床Ⅰ、Ⅱ期试验。单克隆抗体研制已进入临床，B型血友病治疗已取得初步疗效。重组凝乳酶等40多种基因药物正在进行研发。国产α干扰素市场占有率已经超过进口产品，我国首创的γ干扰素已具备向国外技术转让的能力，新一代干扰素正在研制之中。据有关部门预测，未来我国生物技术药物，年增长率不低于25％，年总产值将超过20亿元人民币，发展前景十分广阔。目前，生物技术药物研究的领域主要有反义药物、凝血因子、集落刺激因子、促红细胞生成素、基因治疗药物生长因子、人生长激素、干扰素、白细胞介素、单克隆抗体、重组可溶性受体、组织凝血酶原激活剂、疫苗等。2生物医药的发展方向在欧美市场上，针对现有的重组药物进行分子改造的某些第二代基因药物已经市，如重组新钠素、胞内多肽等；另外，重组细胞因子融合蛋白、人源单克隆抗体、细胞因子、反义核酸以及基因治疗、制备抗原的新手段、新技术、转基因动物模型的应用等也都有了实质性进展。国外生物医药的最新发展动向，突出表现在以下方面。2.1克隆技术“克隆”的含义是无性繁殖，即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，这个细胞系中每个细胞的基因彼此是相同的。动物克隆，就是指通过无性繁殖由一个细胞产生一个和亲代遗传性状一致，形态非常相像的动物。1997年克隆羊多莉的出现使克隆技术出规划时代的革命。随着动物克隆研究的发展，克隆技术在医学领域将具有重要的应用价值。首先，人类可以利用转基因克隆动物制造各种药物，使“克隆”动物成为药物制造厂。转基因动物是基因人工操作的产物，是将外源基因直接引人或组人到受体细胞中获得表达，其细胞分化后发育成为动物个体，它可以按照人类的需要生产，被称为“活体生物反应器”。将这种昂贵的转基因动物繁衍下去的最好办法就是无性繁殖，通过克隆将携带特定基因的转基因动物“复制”下来。另外，克隆技术与基因疗法的结合，使得全面、彻底、高效地治疗遗传疾病成为可能。在治疗遗传缺陷方面，可将修改后的基因导人早期胚胎细胞，使其具备正确的基因，然后将此正常细胞移入去枚卵母细胞中，再将胚胎植人母体，即可发育成正常的胎儿。该方法比传统的基因治疗方法具有更多优势。目前，采用该技术开发的干细胞为基础的再生药物研究进展突飞猛进。1999年4月，美国研究人员将成年的人骨髓的间充质子细胞在体外成功培养分化为软骨、脂肪和骨骼细胞。可用于治疗软骨损伤、骨折愈合不良。2.2血管发生动员骨髓源性的血管内皮前体细胞（angioblastendothelialPrecursorel，EPC）归巢到缺血组织内，分化成内皮细胞，形成新血管称血管发生。恶性瘤的无限制侵袭性生长及其转移依赖于血管生成。肿瘤生长依赖于血管发生，丰富的血管可持续不断地向肿瘤提供营养及氧气，排除代谢产物。当肿瘤体积超过2mm3～3mm3时即需要产生新生毛细血管以维持肿瘤的生长，肿瘤细胞亦可经血管进入血液循环发生血行转移，否则肿瘤将发生退行性坏死，而另一方面，冠心病和外周动脉缺血性疾病的危险因素，导致血管内皮功能异常，使缺血组织内侧支循环的形成受到损害。因此，新血管形成是机体组织对缺血的内在反应，新血管形成维持组织灌注，满足组织器官的生理需要。组织缺血刺激了缺血组织内侧支循环的形成，应用内皮细胞有丝分裂原（细胞生长因子）促进缺血组织中侧支循环形成称治疗性血管生成，研究表明EPC的增加与VEGF血浆水平升高呈高度正相关。Asaharea等用rhVEGFF10μg经鼠腹腔注射，每天一次，连用7天，与对照组相比，外周血液中EPC在治疗第1天增加了254％，在治疗第4天达峰值，EPC增加了375％，到治疗第14天仍增加了214％。Kalka等报道20例严重肢体缺血的患者，缺血肢体肌肉内注射phVEGF165基因治疗后，在治疗后第7天循环中EPC增加了80％，第14天增加了154％，第21天增加了82％，第28天增加了153％。目前VEGF基因和bFGF的治疗性血管生成已经用于临床。作为新血管形成的另一主要机制血管发生（vasculogenesis）的研究亦取得了进展。血抑制素（angiostatin）是纤维蛋白原的水解产物，在体内有潜在的抗肿瘤和抗血管形成的作用。EPC对血管抑制素极度敏感，血管抑制素抑制EPC的增殖和游走移行，发挥抗血管形成的作用。目前，用于治疗癌症的血管发生抑制因子以及用于刺激血管生长的生长激素，均已进入临床的试验阶段。2.3基因治疗基因治疗指以正常和野生型的基因插入靶细胞的染色质基因组中，以替代、置换致病或变异基因，从而恢复细胞正常表型的一种治疗方法。主要包括靶细胞的选择、将目的基因导人靶细胞的基因转移方法月的基因表达正常、目的基因的选择和应用4个方面。骨形态发生蛋白（BMP）是一种糖蛋白，它具有异位成骨作用．通过BMP基因治疗可诱导骨、软骨，韧带和肌位的形成。Alden等报道应用重组有BMP-2或BMP-9基因的腺病毒作载体可在免疫缺陷的大鼠股肌肉内诱导骨组织的形成，注射3个月后局部软组织检查可见软骨内成骨的过程，并可观察到正常的骨髓成分。肝细胞生长因子Hepatocytegrowthfactor,HGF是由间质细胞产生的，与受体c-Met结合并激活该受体的酪氨酸活性，促进肝的发育和再生，并有肝细胞调亡的活性，对肝癌细胞的生长有抑制作用。Ueki等报道用甲基亚硝胺处理大鼠，得到致死性肝硬化动物模型，然后向骨骼肌重复转染人HGF，导了大鼠血浆中人HGF的和内源性的大鼠HGF水平的升高及。c-Met受体的Try磷酸化；同时，抑制了TGF-β的表达（TGF-β在肝硬化的发展中有重要意义），还抑制了纤维的发生和肝细胞的调亡，并完全清除了硬化肝脏中纤维变性，提高了大鼠的成活率。自1990年临床首次将腺苷酸脱氨酶（A-DA）基因导人患者白细胞，治疗遗传病重度联合免疫缺损病以来，到1998年接受基因治疗的病人已达400多例，目前国外临床研究主要集中在遗传病峻合免疫缺损病SCID、ADA缺损症等）、心血管疾病、肿瘤、艾滋病、血友病和囊性纤维化（CF）等上，但临床效果表明，目前基因治疗只对ADA疗效显著，作为对糖尿病、血友病和囊性纤维化（CF）的补充治疗有一定疗效。基因治疗掀起了一场临床医学革命，为目前尚无理想治疗方法的大部分遗传病、重要病毒性传染病（如肝炎、艾滋病等）、恶性肿瘤等开辟了广阔前景。随着“后基因组”的到来，基因治疗有可能在21世纪20年代以前成为临床医学上常规治疗手段之一。2.4药物基因组学药物基因组学（pharmacogenomics）是在人类基因组基础上发展起来的功能基因组内容之一,基因多态性是药物基因组学的基础。它主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性与药物作用包括疗效和毒副作用之间的关系。以提高药物的疗效及安全性为目标，研究影响药物吸收、转运、代谢、消除等个体差异的基因特性，以及基因变异所致的不同病人对药物的不同反应，并由此为基础开发新药。指导合理用药，提高药物作用有效性、安全性和经济性的科学。药物基因组学揭示了患者对某些药物的反应率与其基因亚型之间关系，虽然它不能改善药物的效应，但这种关系的的确定能辅助临床人员在预测某一特定药物时，患者属何种反应人群，使医生为患者选择疗效最佳的药物和最佳剂量成为可能，从而达到个体化给药。另外药物基因组学将在药学研究中，特别是药物作用机制、药物代谢、提高药物疗效及新药研发等方面发挥重要作用，并将从根本上改变药物临床治疗模式和新药开发方式。2.5艾滋病疫苗及动植物变种的研究HIV引起的艾滋病自被发现以来，一直严重威胁着人类的健康，目前国际上对艾滋病的治疗方案趋向联合治疗（鸡尾酒疗法），可将病毒携带量抑制到检测限以下，并保持数月至数年之久。但目前的药物对淋巴结、神经组织内的病毒和DNA已经正整合到静止状态细胞基因组内的病毒难以根除。一旦感染HIV，需要终身服药，而目前的抗HIV病毒不仅价格昂贵，而且易引起过敏反应，胰腺炎、肝肾损伤、脂肪变性和神经病变等不良反应，用量过大或长期用药可使不良反应增加，甚至引起死亡。因此，目前预防HIV感染是防治艾滋病的关键，但自艾滋病发现以来，20年过去了，至今还没有一种艾滋病疫苗真正用于临床。所以发现低价、安全有效的艾滋病疫苗是当前刻不容缓的任务。1998年6月VaxGen宣布再美国和泰国进行一种新的艾滋病疫苗Aidsvaxgp120的Ⅲ期临床。这是一种新的双价疫苗，该公司认为它将比以前的单价疫苗更有效。1999年6月美国国立卫生研究院新成立了一个疫苗研究中心，将研制艾滋病疫苗作为中心任务之一。在动植物变种方面，经过20多年的发展，生物技术已从最初狭义的重组DNA技术扩展到较为广泛的领域，目前人类已经掌握利用生物分子学、细胞学和遗传学过程生产药物和动植物变种的技术。3展望生物技术引入医药产业,使得生物医药业成为最活跃、进展最快的产业之一,被公认为21世纪最有前途的产业之一。随着HGP的完成,将从整体上解决肿瘤等疾病的分子遗传学问题,6千多种单基因遗传病和多种多基因疾病的致病基因和相关基因的定位、克隆和功能鉴定是HGP的核心部分,它将彻底改变传统新药开发的模式,并赋予基因技术的商业价值,将进一步深化生物制药的产业结构,引发基因诊断、基因疫苗、基因治疗、基因芯片等新兴产业,生物制药将会有长足的发展。参考文献1孙树汉.基因工程原理与方法(第一版).北京:人民军医出版社,2001,43～44.2朱玉贤,李毅.现代分子生物学(第二版).北京:高等教育出版社,2002,170.3萨姆布鲁克,等(金冬雁等译).分子克隆实验指南(第二版).北京:科学出版社,1993,19～20,308.4马先勇,姚开泰.中国现代医学杂志,1996,6(6):8～10.5贺竹梅,刘秋云.生物技术,1996,6(1):37～38.6刘贤华,白晓军,胡川闽,等.第三军医大学学报,1997,21(7):531～532.7李和伟,王志永,刘彤华.基础医学与临床,1995,15(1):77