生物藥物與基因工程藥物
一． 生物技術(shù)
以電子信息技術(shù)、新藥源技術(shù)、航天技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)等為代表的高技術(shù)是20世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)事業(yè)最偉大的成就。生物技術(shù)，英文為Biotechnology，有時(shí)也被人們稱為生物工程（Bioengineering)。這可能是強(qiáng)調(diào)這一領(lǐng)域源發(fā)于生命科學(xué)與工程技術(shù)的結(jié)合（因此國(guó)外也有這樣的一本著名的雜志，就是Biotechnology and Bioengineering)。但是由于在國(guó)際上應(yīng)用Biotechnology這一術(shù)語遠(yuǎn)較Bioengineering普遍，所以在我國(guó)生物技術(shù)這個(gè)名稱似乎更為通用。
那么什么是生物技術(shù)，究竟如何在定義它，在這一點(diǎn)上，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者曾下過多種大同小異的定義，綜合這些定義，我們可以這樣來理解它：
“生物技術(shù)就是利用生物有機(jī)體（這些生物有機(jī)體包括從微生物至高等動(dòng)、植物)或其組成部分（包括器官、組織、細(xì)胞或細(xì)胞器等)發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種技術(shù)體草�！�
從上述生物技術(shù)的定義，可以來分析一下，生物技術(shù)的技術(shù)體系究竟是什么？不難看出是利用生物體或其組成部分來發(fā)展或生產(chǎn)產(chǎn)品，那么我們要說在我們的日常生活中這樣的例子很多，吃的醬醋，喝的酒及有機(jī)肥料漚制，不都是利用生物有機(jī)（微生物)來生產(chǎn)產(chǎn)品嗎？釀酒是酵母細(xì)胞，對(duì)吧！不錯(cuò)，生物技術(shù)的最初的形雛就是日常生活用品的生產(chǎn)，但它的發(fā)展都是與相關(guān)學(xué)科的發(fā)展分不開的，如化學(xué)、生物學(xué)與物理學(xué)、生物學(xué)等。
二．生物技術(shù)包括四個(gè)方面
一般認(rèn)為，生物技術(shù)包括四個(gè)方面
①基因工程：主要涉及一切生物類型所共有的遺傳物質(zhì)——核酸的分離、提取、體外剪切、拼接重組以及擴(kuò)增與表達(dá)等技術(shù)
②細(xì)胞工程：包括一切生物類型的基本單位——細(xì)胞（有時(shí)也包括器官或組織)的離體培養(yǎng)、繁殖、再生、融合以及細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)乃至染色體與細(xì)胞器（如線粒體、葉綠體等)的移植與改建等操作技術(shù)
③酶工程：指的是利用生物機(jī)體內(nèi)酶所具有特異催化功能借助固定化技術(shù)，生物反應(yīng)器和生物傳染器等新技術(shù)、新裝置、高效優(yōu)質(zhì)地生產(chǎn)特定產(chǎn)品的一種技術(shù)。
④發(fā)酵工程：也有人稱為微生物工程，就是給微生物提供最適宜的發(fā)酵條件生產(chǎn)特定產(chǎn)品一種技術(shù)。
生物技術(shù)的這四大組成部分雖然均可以自成體系，構(gòu)成獨(dú)立的完整技術(shù)，但在許多情況下又是高度相互滲透和密切相關(guān)的，事實(shí)上如果沒有這種相互滲透和和彼相依賴，或許生物技術(shù)就根本形成不了像現(xiàn)在這樣一種既深且廣的影響與聲勢(shì)。根據(jù)上面所說，我們知道生物技術(shù)的依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)是生物有機(jī)體本身的種種機(jī)能，是各類生物在生長(zhǎng)、發(fā)育與繁殖過程中進(jìn)行物質(zhì)合成、降解和轉(zhuǎn)化的能力（也就是利用其新陳代謝的能力)，各種生物，不管是低等的細(xì)菌、真菌等微生物，還是高等的動(dòng)物、植物、人，其新陳代謝的過程就好象是一座反應(yīng)器，而且是效率極高的反應(yīng)器，在此反應(yīng)器中，各種各樣代謝反應(yīng)（化學(xué)反應(yīng))在各種生物催化劑——酶的催化下有條不紊地進(jìn)行，而什么酶催化什么反應(yīng)，該酶具有什么樣的特異結(jié)構(gòu)與功能，又是受特定的遺傳基因所決定，所以從某種意義上說，基因工程和細(xì)胞工程可看作是生物技術(shù)的核心基礎(chǔ)，因?yàn)橥ㄟ^基因工程和細(xì)胞工程可以創(chuàng)造出許許多多具有特殊功能或多種功能的“工程菌株”或“工程細(xì)胞株”這些“工程菌株”或“工程細(xì)胞株”往往可以使酶工程或發(fā)酵工程生產(chǎn)出更多、更好的產(chǎn)品，發(fā)揮出更大的經(jīng)濟(jì)效益，而酶工程和發(fā)酵工程往往又是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，特別是發(fā)展大規(guī)模生產(chǎn)的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，生物技術(shù)所包括的四個(gè)方面應(yīng)當(dāng)是一個(gè)完整的整體，這樣來看它們的聯(lián)系是非常重要的。
第二節(jié) 生物技術(shù)的優(yōu)越性
生物技術(shù)自問世以來就向世人展示它可以多方面應(yīng)用并可發(fā)展成相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)，并且很快受到農(nóng)業(yè)界、醫(yī)藥衛(wèi)生界、化學(xué)與食品工業(yè)界以及環(huán)境保護(hù)界等各行各業(yè)的極大興趣和高度重視，原因是生物技術(shù)具有以下的優(yōu)越性。
一．不可取代性
生物技術(shù)能完成一般常規(guī)技術(shù)所不能完成的任務(wù)，能生產(chǎn)出其它方法所無法生產(chǎn)或難以生產(chǎn)的產(chǎn)品。
例如：某種植物的品種改良一般采用的是雜交育種，目的在于提高產(chǎn)量，增加抵抗力等，但是常規(guī)的雜交育種一般只限于物種內(nèi)部，如小麥與小麥，最多只能擴(kuò)展到親緣關(guān)系較近的種屬，因?yàn)槌Ｒ?guī)改良育種，能重組到良種基因中的遺傳資源是受到限制的，但是，用基因工程改良品種，基因資源的來源就可能不受這種限制，如將細(xì)菌中的一種毒素轉(zhuǎn)入煙草和馬鈴薯中，則這種煙草和馬鈴薯就不會(huì)受害蟲的危害。又如西紅柿去掉腐爛基因，常溫幾周不壞，美國(guó)已上市，又如把�；蜇i的生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)移給魚，使魚的生長(zhǎng)、發(fā)育加快，體重迅速增長(zhǎng)，又如把人的血紅蛋白的基因轉(zhuǎn)移到豬體內(nèi)，則使豬的血可以生產(chǎn)人的血紅蛋白，分離這種血紅蛋白可以作為人血液的替代物，而在我們醫(yī)藥行業(yè)，這樣的例子就更多，很多人體內(nèi)的生長(zhǎng)代謝必須的物質(zhì)由于其含量極微，是很難通過分離、提取或合成的方式生產(chǎn)的，如：生長(zhǎng)激素釋放抑制因子，這是一種人腦激素，它的正常作用是抑制生長(zhǎng)激素不合時(shí)宜的分泌，所以是一種很有用的藥物，有一種病叫做“肢端肥大癥”患者臉形增大、面貌粗陋、手足厚大、生長(zhǎng)激素釋放抑制因子就是治療肢端肥大癥有的特效藥�？墒且玫缴L(zhǎng)激素釋放抑制因子是相當(dāng)不容易，人類第一次分離得到它是1793年，經(jīng)過了21直的努力，用350萬頭羊腦，得到了5mg樣品，后來也用化學(xué)法合成，但5mg價(jià)格仍在300多美�；蚬こ谭椒ǔ晒σ院�，7.5升大腸桿菌發(fā)酵酸就可得5mg價(jià)值幾十美元，類似這樣的例子十分多。
二．快速、精確：用生物技術(shù)生產(chǎn)的試劑盒可以快速、精確地對(duì)人類和動(dòng)、植物疾病進(jìn)行有效的早期診斷，這對(duì)疾病的預(yù)防和及時(shí)治療十分重要（尤其是遺傳病、病毒引起的疾病和癌癥等嚴(yán)重影響人類健康的疾病)，例如用單克隆抗體檢查婦女妊娠比用抗血清法檢查進(jìn)一步提高了靈敏度，使婦女能在懷孕后8天即得知，準(zhǔn)確率可達(dá)100%，無疑這一方面對(duì)計(jì)劃生育是非常有用的，這種妊娠檢查可以避免在不知妊娠情況下服用對(duì)胎兒有害的許多藥物，從而保證了胎兒的早期健康發(fā)育，對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)生優(yōu)育也具有特別重要意義。
三．低耗、高效
用生技術(shù)對(duì)化學(xué)工業(yè)制藥工業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造具有能耗低，效率高和不依賴特定原料等優(yōu)點(diǎn)，例如用生物催化劑“酶”催化化學(xué)效應(yīng)，不象用化學(xué)催化劑那樣需要高溫、高壓和強(qiáng)酶堿等苛刻的條件，這樣就大大降低了能耗的成本，通過生物技術(shù)降低成本和能耗的例子，在有機(jī)酸和AA的生產(chǎn)中已很明顯：
如L-蘋果酸生產(chǎn)（生物技術(shù))
原理：
這樣生產(chǎn)的L-蘋果酸其成本要比化學(xué)合成降低幾十倍
又如：治療侏儒病的人生激素，過去只能用死人的腦垂體提取，一個(gè)侏儒患者每年所需的用藥量大約要從50個(gè)死人的腦垂體中提取，價(jià)格十分昂貴，而用基因工程生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素價(jià)格只有提取的1/4，更為關(guān)鍵的是不需要依賴死人腦這樣緊缺的原料來源。
四．副產(chǎn)物少、副作用小、安全性好
大家都知道，制藥行業(yè)（特別是化學(xué)合成藥)也是一種高污染產(chǎn)業(yè)，廢氣、廢水和一些副產(chǎn)物有時(shí)都有毒性，如疫苗的生產(chǎn)，常規(guī)方法就是用血液，這不僅成本高，同時(shí)也有可能帶來病毒感染的危險(xiǎn)性，現(xiàn)在都是抽查，（特別是肝炎物艾滋病)，事實(shí)上，在國(guó)內(nèi)外已出現(xiàn)了很多這方面感染的例子，而通過生物技術(shù)，用大腸桿菌來生產(chǎn)這些藥物，如乙肝疫苗，凝血因子等，就大大改進(jìn)了使用這些藥物時(shí)的安全性。
由于生物技術(shù)新產(chǎn)品、新工藝的上述優(yōu)越性，許多國(guó)家特別是發(fā)達(dá)國(guó)家都竟相開展生物技術(shù)的研究和發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，特別是一些著明的跨國(guó)公司，如美國(guó)的杜邦、孟山都；英國(guó)的帝國(guó)化學(xué)公司；日本的三井、三菱、住友、武田制藥、味之素；德國(guó)拜耳；荷蘭的殼牌化學(xué)公司；瑞士的西巴一嘉基。我們生物技術(shù)研究中心就曾接待過日本帝國(guó)鋼鐵公司下屬的一個(gè)生物醫(yī)藥代表團(tuán)。目前國(guó)際上能夠排得名次的生物技術(shù)公司已達(dá)數(shù)千家，我們國(guó)家1987年初開始實(shí)施的“高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃綱要”就是863計(jì)劃，生物技術(shù)被列為7大領(lǐng)域的重點(diǎn)之一。但是也有幾點(diǎn)需要明確的是，生物技術(shù)也像其他高技術(shù)一樣是一種知識(shí)密集形和資金密集型技術(shù)，需要高強(qiáng)度，一次性財(cái)力、人力和物力投入，這在我們國(guó)家的許多企業(yè)來說還是有相當(dāng)大困難的，但是就我們醫(yī)藥行業(yè)來說，完全可以在某些生物藥物的項(xiàng)目上進(jìn)行一些重點(diǎn)突破，這一點(diǎn)還是能夠辦得到的。此外生物技術(shù)也有它的不利之處倫理安全。
第三節(jié) 生物技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用
一 . 生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)
（一)生物技術(shù)與種植業(yè)
1． 生物技術(shù)在品種改良中的應(yīng)用
常規(guī)育種工作在改善品種和增強(qiáng)抗逆性等的品種改良方面已經(jīng)做出了很大的貢獻(xiàn)，但育種周期長(zhǎng)，工作量達(dá)，特別是在提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)和增強(qiáng)抗逆性難以兼得等問題，而生物技術(shù)在這方面已經(jīng)取得了舉世矚目的成功，展現(xiàn)出了非常誘人的前景。
（1) 細(xì)胞技術(shù)
細(xì)胞技術(shù)應(yīng)用于植物育種工作的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的“全能性”，所謂“全能性”即把植物體的某個(gè)器官，甚至是單個(gè)細(xì)胞分離出來后單獨(dú)培養(yǎng)都能分化再生出完整植株，而且在植物細(xì)胞培養(yǎng)中發(fā)生變異的頻率要比植物自然生長(zhǎng)中發(fā)生變異的頻率高上萬倍，因而獲得有用變異的機(jī)會(huì)也就大的多。
這項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)相比還具有利用空間小，育種周期短的優(yōu)點(diǎn)；與基因技術(shù)相比又顯示出設(shè)備簡(jiǎn)單、耗資低廉和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
我國(guó)的作物育種細(xì)胞技術(shù)一直處于世界先進(jìn)行列，在生產(chǎn)上已取得明顯效益的有以下幾種。
①花粉培養(yǎng)。這是育種學(xué)家利用單倍體的有效手段。我國(guó)在這方面的成就就已被世界公認(rèn)。在世界上培育成功的200余種花藥培養(yǎng)再生植株中，我國(guó)占40種以上，而且由于技術(shù)配套，小麥、水稻、煙草等作物新品種種植面積已達(dá)數(shù)百萬畝。
②細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)。由于發(fā)生變異的頻率高，變異類型豐富多樣，這一方法已被育種學(xué)家作為獲得有益變異的重要手段之一。有益變異可以用特殊的生化指標(biāo)進(jìn)行篩選，也可以與一些病原物共同培養(yǎng)或施加選擇壓力進(jìn)行篩選。由于處理的群體大，且可以在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，所以周期短、效率高。用這種方法目前已在抗鹽、抗病和抗除草劑的突變體方面取得顯著成績(jī)。
③脫除植物病毒。植物病毒病是一類重要植物病害。病毒危害植物的一個(gè)重要特點(diǎn)，就是在植物營(yíng)養(yǎng)器官中是系統(tǒng)分布的，許多用無性繁殖的植物一旦感染病毒后，就會(huì)世世代代傳下去，對(duì)產(chǎn)量影響極大。生物技術(shù)專家用顯微手術(shù)從感染病毒的植株上把莖尖部分極微小的一團(tuán)組織切下，經(jīng)組織培養(yǎng)后的再生植株就成為所謂的“脫毒苗”。實(shí)踐證明，經(jīng)脫毒處理的土豆、草莓、大蒜、百合、甘蔗等作物的產(chǎn)量都可以成倍增加。
⑤細(xì)胞融合技術(shù)。細(xì)胞融合技術(shù)士60年代發(fā)展起來的，遺傳學(xué)家正在用這一技術(shù)來排除遠(yuǎn)緣雜交時(shí)的不親和障礙�？茖W(xué)家們已成功地進(jìn)行了大豆與水稻細(xì)胞的融合、黑麥草與小麥細(xì)胞的融合、白菜與甘藍(lán)細(xì)胞的融合，為進(jìn)一步培育農(nóng)作物新品種打下了基礎(chǔ)。
（2) 基因技術(shù)
作物品種改良中的基因技術(shù)，也可以稱作植物基因地“移花接木術(shù)”�；蚣夹g(shù)對(duì)于作物育種的最重要意義是它完全打破了物種的界限。國(guó)內(nèi)外生物技術(shù)專家已成功地在數(shù)十種植物上完成了上百項(xiàng)試驗(yàn)，許多轉(zhuǎn)基因植物已經(jīng)育成。
①植物抗病基因工程。目前已在抗病毒植物基因工程中取得成功。采用的目的基因包括病毒外殼蛋白基因、衛(wèi)星RNA的DNA和病毒的反義RNA等。我國(guó)科學(xué)工作者培育的抗病毒優(yōu)質(zhì)香料煙品種已于80年代末期進(jìn)入大田試驗(yàn)，抗病性、產(chǎn)量和品質(zhì)等各項(xiàng)指標(biāo)均為優(yōu)良，超過引進(jìn)品種和進(jìn)口煙草。我國(guó)在80年代后期也獲得了轉(zhuǎn)基因黃瓜、煙草和番茄，對(duì)病毒復(fù)制有明顯得抑制作用。
②植物抗蟲基因工程�？赏诮窈髱啄赀M(jìn)入大規(guī)模試驗(yàn)的作物有煙草、番茄、棉花、馬鈴薯、玉米、大豆、油菜、蔬菜苜蓿等。我國(guó)的抗蟲轉(zhuǎn)基因植株已經(jīng)獲得，但在表達(dá)上海在進(jìn)一步改進(jìn)。
③植物抗除草劑基因工程。這是一項(xiàng)比較成功的植物基因工程。目前至少已培養(yǎng)出鎮(zhèn)草寧等4種以上抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植物，這將給農(nóng)業(yè)上帶來很多方便，可以促進(jìn)除草劑的大面積使用，而不必?fù)?dān)心作物本身受害。
④改變作物蛋白質(zhì)含量和組成的基因工程。人們希望提高鼓舞種植的蛋白質(zhì)含量，也希望改善蛋白質(zhì)中氨基酸組成。目前科學(xué)家已可以用基因技術(shù)將谷物種子的蛋白質(zhì)總量提高1％左右。
⑤生產(chǎn)有用藥物的基因工程。藥物中有些成分是肽或蛋白質(zhì)，因此可以將這些藥物的基因?qū)胫参�，使植物生產(chǎn)這些藥物，如美國(guó)已用轉(zhuǎn)基因煙草表達(dá)出天花粉蛋白，提取后的天花粉蛋白已用于治療艾滋病的臨床試驗(yàn)。
2. 生物技術(shù)在良種繁育中的應(yīng)用
（1)快速繁殖。又稱微體繁殖，是用組織培養(yǎng)方法將小塊植物組織在室內(nèi)迅速、大規(guī)模繁殖的技術(shù)。它對(duì)于生長(zhǎng)緩慢的名貴花卉、林木果樹和瀕臨滅絕的珍稀植物具有特殊意義。現(xiàn)金的植物快速繁殖已經(jīng)可以用工業(yè)化方式經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)。
（2)人造種子�？茖W(xué)家從植物細(xì)胞具有“全能性”這個(gè)基本理論出發(fā)，在組織培養(yǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)明了人造種子技術(shù)。與天然種子相比，人造種子有許多優(yōu)點(diǎn)，如解決了有些作物品種繁殖能力差，結(jié)籽困難或發(fā)芽率低等問題，人造種子可以工業(yè)化生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化程度等等。
3．生物固氮
（1)研究固氮機(jī)制。從機(jī)制研究中早出提高固氮微生物固氮能力的方法。在美國(guó)，科學(xué)家用基因工程技術(shù)改造了大豆和苜蓿根瘤菌的固氮酶基因，最終使這兩種作物的產(chǎn)量提高了15％。在我國(guó)，科學(xué)家由于把一種快速生長(zhǎng)因子導(dǎo)入到大豆根瘤菌，提高結(jié)瘤量，也明顯增加了大豆的產(chǎn)量。
（2)使非豆科植物固氮。在這方面，我國(guó)的科學(xué)家作出了一定成績(jī)，有科技人員分離培養(yǎng)了三株固氮能力較強(qiáng)的固氮細(xì)菌，制成菌肥后拌種，使小麥增產(chǎn)10～20％，而且提高了小麥的蛋白質(zhì)含量。
（3)固氮的植物基因工程。生物技術(shù)學(xué)家希望把微生物的固氮基因轉(zhuǎn)移到非豆科植物中去，從而使這些作物本身具有固氮能力，這是一項(xiàng)難度很大的課題，全世界的科學(xué)們都為此傾注了大量心血。
（二)生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)
1．生物技術(shù)在畜禽疾病防治中的應(yīng)用
當(dāng)前影響畜牧業(yè)告訴反戰(zhàn)的最大問題，仍然是疾病問題，包括傳染性和非傳染性疾病。近20年來，分子生物學(xué)研究在畜禽疾病防治方面取得了重大進(jìn)展，獸醫(yī)科學(xué)家已經(jīng)分離、克隆和研究了在免疫學(xué)上發(fā)生作用的許多基因，從而向控制和消滅畜禽疾病的目標(biāo)邁出了一大步。
（1)核酸探針技術(shù)。這是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一項(xiàng)全新的疾病診斷技術(shù)，正越來越多地用于獸醫(yī)微生物學(xué)的基礎(chǔ)研究和重要的獸醫(yī)傳染病的診斷，如從臨床樣品中準(zhǔn)確地檢測(cè)出微量病原的DNA或RNA，將別強(qiáng)弱毒株或疫苗株與野毒株，微生物的分型，病原基因圖譜分析，檢測(cè)潛伏感染或帶菌動(dòng)物，流行病學(xué)調(diào)查和食品安全性檢驗(yàn)等。我國(guó)研制的核酸探針多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但已充分顯示出具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的光明前景。
（2)單克隆抗體。直接用于農(nóng)牧業(yè)實(shí)踐和研究的單克隆抗體試劑已形成了一個(gè)強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)�！傲濉焙汀捌呶濉币詠�，我國(guó)在農(nóng)牧業(yè)方面單克隆抗體的研究發(fā)展很快，取得了多項(xiàng)研究成果，有的已在較大范圍推廣應(yīng)用，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
（3)基因工程疫苗。通過基因組分析和分子克隆化的方法，已經(jīng)能夠?qū)υS多傳染性病原體在免疫學(xué)上起作用的基因進(jìn)行鑒定和分離出來，并將這種具有特定性質(zhì)的基因轉(zhuǎn)入到經(jīng)人工改造已無危害的微生物表達(dá)系統(tǒng)中。獸醫(yī)生物制品學(xué)領(lǐng)域一直是基因工程產(chǎn)品的最早受益者，如細(xì)菌基因工程疫苗、病毒基因工程疫苗、寄生蟲基因工程疫苗、真菌基因工程疫苗等。
2．應(yīng)用生物技術(shù)改良畜禽品種
地球上的人口已突破了60億大關(guān)，每年需要大量的蛋、奶及肉類食品，現(xiàn)有的常規(guī)手段很難滿足這種迅速增長(zhǎng)的人口需要，目前世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家都在研究和探索應(yīng)用生物技術(shù)大幅度提高禽畜生產(chǎn)力。
（1)激素基因工程。目前已知可利用基因工程方法生產(chǎn)的人和動(dòng)物的激素至少有幾十種，尤為突出的是生長(zhǎng)激素的開發(fā)，它對(duì)人和動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和成熟起調(diào)控作用，可提高動(dòng)物對(duì)飼料的利用率，減少脂肪�，F(xiàn)在利用基因工程技術(shù)已獲得了大量的人、牛、豬、鴨及魚類的生長(zhǎng)激素。
（2)基因工程育良種。為了增加畜禽對(duì)疾病和內(nèi)、外寄生蟲的遺傳抵抗力，人么利用基因工程的方法將一種家畜的抗病基因插入到另一種家畜的遺傳物質(zhì)中去，培育出對(duì)某種疾病具有遺傳抵抗力的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。目前在養(yǎng)禽業(yè)方面，已能夠應(yīng)用分子生物學(xué)方法鑒別出與疾病抵抗力有關(guān)的染色體區(qū)段以及其他性狀的部位，并能把這區(qū)段基因分離出來，然后再整合道雞的染色體中去，培育出抵抗某種疾病的轉(zhuǎn)基因雞。在哺乳動(dòng)物中則將這類基因?qū)刖又校ㄟ^人工授精，培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。此外，為了提高畜禽的生產(chǎn)品質(zhì)，人們利用基因工程技術(shù)與胚胎移植技術(shù)結(jié)合，將一種家畜的有益基因經(jīng)過顯微注射，借助逆轉(zhuǎn)錄病毒感染胚胎，或胚胎干細(xì)胞導(dǎo)入另一家畜遺傳物質(zhì)中，培育出理想的畜禽品種，這是常規(guī)選擇交配法所辦不到的。
（3)試管動(dòng)物。將體外授精后的受精卵移植到受體動(dòng)物后所產(chǎn)生的后代成為試管動(dòng)物。體外授精技術(shù)能充分利用優(yōu)良種畜，利用屠宰母畜的卵巢，生產(chǎn)大量廉價(jià)的良種胚胎，提高畜牧業(yè)生產(chǎn)，促進(jìn)品種改良。在人類方面的研究目的是治療不孕癥等。世界上已有第一家公司采用體外授精技術(shù)生產(chǎn)牛胚胎。我國(guó)在技術(shù)和設(shè)備上也已具備在實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)牛胚胎條件，并已試行開發(fā)。
（4)胚胎分割。這是使用顯微操作將胚胎分割開來的一種技術(shù)。胚胎分割可以成倍的增加胚胎數(shù)量，有利于良種擴(kuò)群，可培育出相同遺傳性的同卵孿生動(dòng)物，為藥物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)研究生產(chǎn)理想的動(dòng)物；便于深入研究胚胎單個(gè)卵裂球的發(fā)育能力及全能性，間接控制性別；對(duì)進(jìn)行后裔測(cè)定，誘導(dǎo)母牛產(chǎn)雙犢有重要意義。到目前為止，胚胎分割技術(shù)已在綿羊、牛、兔、馬、山羊、小鼠、豬等動(dòng)物上獲得成功，在發(fā)達(dá)國(guó)家，胚胎分割技術(shù)已用于畜牧業(yè)生產(chǎn)。
二． 生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生
（一)基因工程藥品
在后面的章節(jié)將對(duì)基因工程藥品有專門敘述。
（二)生物技術(shù)在疾病診斷與治療中的應(yīng)用
1．單克隆抗體與疾病診斷。妊娠試驗(yàn)所經(jīng)歷的變革足以說明單克隆抗體的應(yīng)用對(duì)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生的巨大影響。類似這樣能有效提高診斷水平的單克隆抗體已得到迅速發(fā)展。美國(guó)食品與藥物管理局批準(zhǔn)上市的單克隆抗體產(chǎn)品已有幾十種。
2．“生物導(dǎo)彈”。用藥物治療腫瘤的難題在于使用的藥物在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)也殺傷正常分裂的細(xì)胞，毒副作用嚴(yán)重。于是人們?cè)O(shè)想，如能制備抗某種腫瘤的單克隆抗體，再在其上接上抗癌藥物，進(jìn)入體內(nèi)，讓該單克隆抗體只與該腫瘤細(xì)胞特異性結(jié)合，豈不就能像導(dǎo)彈那樣把抗癌藥物專一地、靶向地帶到腫瘤細(xì)胞而不影響其他細(xì)胞？這就是“生物導(dǎo)彈”。但是，按現(xiàn)行制備單克隆抗體的技術(shù)路線，所得單克隆抗體是小鼠的免疫球蛋白，對(duì)人體來說是異種蛋白，進(jìn)入人體后易遭排斥而不能有效地到達(dá)“靶的”。國(guó)外有人用蛋白質(zhì)工程構(gòu)建雜合抗體，使作為“生物導(dǎo)彈”的單克隆抗體免疫球蛋白分子中含有人免疫球蛋白分子片段，明顯地提高了效果。
3．基因診斷�；蛟\斷是1978年由簡(jiǎn)悅威等在鐮狀細(xì)胞貧血癥的研究中突破的。他們采用的是核酸分子雜交的方法。運(yùn)用同樣的方法，已經(jīng)有一大批重要的遺傳病，如苯丙酮尿癥、珠蛋白合成障礙性貧血、假肥大型肌營(yíng)養(yǎng)不良、甲型血友病、乙型血友病、成年型多囊腎、慢性進(jìn)行性舞蹈病等，建立了產(chǎn)前基因診斷和癥狀前基因診斷的方法。將核酸分子雜交技術(shù)應(yīng)用于傳染病病原體的檢測(cè)，方法更為簡(jiǎn)單。80年代中期以來，基因診斷技術(shù)又廣泛應(yīng)用了聚合酶鏈反應(yīng)體外擴(kuò)增基因的方法。就生物技術(shù)而言，聚合酶鏈反應(yīng)已成為最有用的技術(shù)之一。
4．基因治療�；蛑委煹淖畛跄繕�(biāo)是一些因單一結(jié)構(gòu)基因即編碼蛋白質(zhì)的基因缺陷所引起的遺傳病，因此，其治療方式就是通過導(dǎo)入正�；騺硇Ｕ毕莼鸬腄NA代謝異常以及細(xì)胞突變，從而使之恢復(fù)正常功能。世界上第一位受益于結(jié)構(gòu)基因藥物治療的是一位叫Ashanti的美國(guó)女孩。1990年9月14日，4歲Ashanti成為美國(guó)政府批準(zhǔn)的基因治療第一人。
（三)未來醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域中的生物技術(shù)展望
1．轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)的“轉(zhuǎn)基因藥物”。用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)人用醫(yī)藥制品是基因工程制藥業(yè)中新崛起的最富有誘人前景的行業(yè)。1978年科學(xué)家們把人tPA基因轉(zhuǎn)入小鼠受精卵發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小鼠并證明在其乳汁中能得到tPA以來，美國(guó)和英國(guó)已組建4家生物技術(shù)公司專門從事用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)“轉(zhuǎn)基因藥物”，并各具特色，如美國(guó)DNX公司的“制藥工廠”用轉(zhuǎn)基因豬，環(huán)球基因藥物公司用轉(zhuǎn)基因奶牛，基因酶公司用轉(zhuǎn)基因山羊，英國(guó)藥物蛋白公司則用轉(zhuǎn)基因綿羊。用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)“轉(zhuǎn)基因藥物”與用細(xì)菌、酵母菌或動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)基因工程藥物相比較，最大的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高，另一大優(yōu)點(diǎn)是成本低，再者轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品具有與人體自身產(chǎn)生的蛋白相同的生物學(xué)活性。這些動(dòng)物的乳腺細(xì)胞能進(jìn)行一系列的翻譯后修飾作用，包括糖基化和γ羧化作用等，正確地產(chǎn)生人體蛋白。
2．人型單克隆抗體的制備。有幾條可供采用的技術(shù)路線。一是在鼠型單克隆抗體分子中用蛋白質(zhì)工程的方法更換一段人抗體分子中與抗原結(jié)合的鏈段。二是從人鼠雜交瘤細(xì)胞中直接克隆人抗體基因并使之在細(xì)菌中得到表達(dá)。三是將人免疫球蛋白重鏈C區(qū)基因轉(zhuǎn)入小鼠受精卵，發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小鼠，用特定抗原免疫這種轉(zhuǎn)基因小鼠，就直接得到人型化的單克隆抗體。
3．基因治療。通過各種手段導(dǎo)入的外源基因在細(xì)胞中的整合位點(diǎn)一般是隨機(jī)的，這很可能影響基因治療的效果，甚至導(dǎo)致與預(yù)期目標(biāo)相反的結(jié)果，80年代末興起的“基因打靶”技術(shù)能將外源基因定點(diǎn)整合到細(xì)胞基因組的某一確定位點(diǎn)上，因而能對(duì)缺陷基因進(jìn)行原位修復(fù)，在今后，“基因打靶”的效率將會(huì)得到大幅度提高，使基因治療的臨床應(yīng)用建立在安全可靠的基礎(chǔ)上。
4．生物技術(shù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。各個(gè)環(huán)節(jié)將不斷得到改進(jìn)。首先是聚合酶鏈反應(yīng)及其他不斷涌現(xiàn)的分子生物學(xué)新技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，在細(xì)菌、酵母菌、昆蟲細(xì)胞、哺乳動(dòng)物細(xì)胞等不同的細(xì)胞內(nèi)能得到高效表達(dá)的載體將不斷地構(gòu)建成功，大幅提高基因工程的生產(chǎn)效率。此外，生物技術(shù)后處理工程和蛋白質(zhì)工程將迅速發(fā)展，通過蛋白質(zhì)工程修飾和改造基因工程產(chǎn)品以大道有目的地修飾、改造乃至重新組建蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的理想將逐步實(shí)現(xiàn)。
三． 生物技術(shù)與化學(xué)、食品工業(yè)
(一)生物技術(shù)向傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)挑戰(zhàn)
1．生物催化劑余傳統(tǒng)化工和精細(xì)化工。生物技術(shù)的發(fā)展為傳統(tǒng)化學(xué)工藝的改進(jìn)提供了新的途徑。已進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用的實(shí)例有利用腈水合酶將丙烯腈水解生產(chǎn)丙烯酰胺的生化法。利用生物催化方法生產(chǎn)丙烯酰胺可大幅度降低生產(chǎn)成本，是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的生產(chǎn)丙烯酰胺技術(shù)。該技術(shù)的推廣科產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，并具有重要的社會(huì)意義。另一典型的工業(yè)化實(shí)例是類固醇的合成。由微生物一步法生產(chǎn)的商業(yè)產(chǎn)品，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)的多步化學(xué)反應(yīng)方法。利用生物技術(shù)可以高效率地完成復(fù)雜的有機(jī)反應(yīng)，使得過去某些難以用人工化學(xué)合成的化學(xué)品得以大量生產(chǎn)，如抗生物和酶的合成。
2．以農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)有機(jī)產(chǎn)品。很早以前，人們通過發(fā)酵的方法利用生物量來生產(chǎn)一些所需的化學(xué)產(chǎn)品，后來這些產(chǎn)品的生產(chǎn)有些可以用石油為原料通過化學(xué)合成法來完成，但石油、煤炭等有限的礦產(chǎn)資源，隨著人類社會(huì)的巨大消耗正在日益減少，如何找到替代石油的新化工原料，是人們正在探討得一個(gè)大課題。生物量是目前討論最多的原料之一。包括農(nóng)作物秸稈在內(nèi)的生物量是地球上儲(chǔ)量最為豐富，而且可以年年再生的有機(jī)物質(zhì)。由加拿大等國(guó)開發(fā)的高壓水蒸氣預(yù)處理秸稈和木屑以大幅度提高水解率的技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)化實(shí)用化階段，美國(guó)的木質(zhì)素利用技術(shù)的研究也以取得了重大發(fā)展。
（二)化學(xué)工程與生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化
目前的化工技術(shù)無論是原料處理、技術(shù)設(shè)備還是產(chǎn)品分離技術(shù)都在生物技術(shù)產(chǎn)品工業(yè)化的應(yīng)用中發(fā)揮作用。生物技術(shù)產(chǎn)品工業(yè)化的過程概括為三個(gè)階段：原料――前處理――生物反應(yīng)工程――生物分離過程。目前生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究歐方法已取得了一系列重大突破，正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前期。據(jù)美國(guó)基因公司報(bào)道，基因工程藥物研究中基礎(chǔ)研究與工程研究經(jīng)費(fèi)之比為1：2，而在其他生物技術(shù)方面，生物學(xué)基礎(chǔ)研究（上游)與產(chǎn)品工程化研究（下游)經(jīng)費(fèi)之比為1：4。現(xiàn)在亟待科學(xué)界、工業(yè)界重視融合生物學(xué)及化學(xué)工程技術(shù)。
（三)生物技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用前景
生物技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用，就其前景而言，最重要的是其在通用化學(xué)品生產(chǎn)中的應(yīng)用�；ぴ系南�，使人類將不得不應(yīng)用生物技術(shù)，利用生物量來生產(chǎn)基本基本化工原料。通用化學(xué)品的原料變更在不久的將來是必然的。生物技術(shù)在改進(jìn)傳統(tǒng)化工工藝方面也得到了一些重要進(jìn)展，利用生物技術(shù)生產(chǎn)化學(xué)品目前仍集中在生產(chǎn)昂貴化學(xué)品，特別是醫(yī)藥和精細(xì)化工產(chǎn)品方面，主要是甾體類的轉(zhuǎn)化，抗生素的合成，生物堿及有機(jī)酸的合成，蛋白質(zhì)的合成以及氨基酸的合成，核酸的合成等，預(yù)計(jì)在今后還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)�；瘜W(xué)工業(yè)的基本技術(shù)將在生物技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程中發(fā)揮愈來愈大的作用，而以化工過程與設(shè)備技術(shù)為支撐的生物技術(shù)裝備生產(chǎn)屆時(shí)將取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。
（四)利用生物技術(shù)開辟新的食品資源
1． 單細(xì)胞蛋白――食品與飼料的新來源
蛋白質(zhì)是為此生命的基本物質(zhì)，全世界蛋白質(zhì)缺乏的問題已存在多年，開發(fā)單細(xì)胞蛋白，正是用生物技術(shù)解決這一問題的一條重要途徑。單細(xì)胞蛋白就是從酵母或細(xì)菌等微生物菌體中獲取得蛋白質(zhì)，單細(xì)胞蛋白的安就算組成不亞于動(dòng)物蛋白質(zhì)，如酵母菌體蛋白，其營(yíng)養(yǎng)十分豐富，人體必需的8種氨基酸，除蛋氨酸外，它具備7種。微生物細(xì)胞中除含有蛋白質(zhì)外，還含有豐富的碳水化合物以及脂類、維生素、礦物質(zhì)，因此單細(xì)胞蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高。生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)的原料來源極為廣泛，一般有四類，一是糖質(zhì)原料，二是石油原料，三是石油化工產(chǎn)品，四是氫氣和碳酸氣，最有前途的原料是可再生的植物資源，如農(nóng)林加工產(chǎn)品的下腳料、食品工廠的廢水下腳料等。許多國(guó)家單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)已具有很大的規(guī)模，取得了豐碩的成果，前蘇聯(lián)年產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)達(dá)數(shù)百萬噸以上。單細(xì)胞蛋白在飼料和食品工業(yè)中有著極重要的作用。單細(xì)胞蛋白作為飼料蛋白，已被世界廣泛采用。例如用假絲酵母及產(chǎn)盶酵母作為菌種，利用亞硫酸廢液或石油生產(chǎn)酵母菌體，可用于牲畜飼料，以酵母菌和假絲酵母菌生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白，可直接用作人的食品。單細(xì)胞蛋白在食品加工中也有著重要作用，它能提高食品的屋里性能、風(fēng)味等。
2． 制糖工業(yè)的巨大變革――淀粉糖的生產(chǎn)
傳統(tǒng)制糖工業(yè)主要以甘蔗、甜菜為原料生產(chǎn)蔗糖，糖原不足、價(jià)格昂貴與產(chǎn)品甜度不高是制糖工業(yè)面臨的大難題。生物技術(shù)在這里發(fā)揮了巨大的作用，首先，食品科學(xué)家將糖源目標(biāo)轉(zhuǎn)移向來源充足、價(jià)格低廉的淀粉，其次，為了提高產(chǎn)品的甜度，食品科學(xué)家使用葡萄糖異構(gòu)體酶成功地將葡萄糖轉(zhuǎn)化為甜度遠(yuǎn)高于蔗糖的國(guó)帑，產(chǎn)品稱為高果糖漿。近年來，采用酶工程還成功地將淀粉加工成為飴糖、麥芽糖、高麥芽糖漿、麥芽糊精、偶聯(lián)糖等各類淀粉糖產(chǎn)品，它們?cè)谑称饭I(yè)中均起重要作用。淀粉糖的生產(chǎn)作為制糖工業(yè)的一大變革，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。目前這種新型低價(jià)糖正逐步替代蔗糖，廣泛調(diào)應(yīng)用于各類食品和飲料。
（五)利用生物技術(shù)提高食品品質(zhì)
1．食品添加劑。①酸味劑。發(fā)酵工程在酸味劑的生產(chǎn)中顯示了巨大的作用，例如發(fā)酵法制得的L-蘋果酸是國(guó)際食品界公認(rèn)得安全性食品添加劑，是加工果醬、果汁、飲料、合成酒、罐頭、糖果、人造奶油等地優(yōu)選酸味劑之一。②甜味劑。天冬氨素是一種低熱甜味劑，其甜度高達(dá)蔗糖的200倍，世界各國(guó)已大量生產(chǎn)利用，過去是采用化學(xué)方法合成，又兩個(gè)缺點(diǎn)，一是產(chǎn)生有苦味的β－型體，必須純化除去，二是原料必須用價(jià)格較高的L-苯丙氨酸，兩者使得其生產(chǎn)成本偏高，有學(xué)者改用酶法合成新工藝，可用價(jià)格較低的DL-苯丙氨酸為原料，且產(chǎn)品都是α－型體（不產(chǎn)生味苦的β－型體)，結(jié)果成本下降30％。③鮮味劑。味精又稱L－谷氨酸鈉,具有強(qiáng)烈的肉類鮮味，過去主要用天然蛋白質(zhì)水解制得，而今普遍采用糖質(zhì)原料進(jìn)行發(fā)酵法生產(chǎn)。鳥苷酸和肌苷酸為新型鮮味劑，它們與味精混合使用能成倍地提高鮮味，這些呈味核苷酸與味精混合作為復(fù)合調(diào)味料，國(guó)際市場(chǎng)上稱作強(qiáng)力味精，是極有發(fā)展前途的調(diào)味品，在食品工業(yè)總具有很重要的地位，發(fā)酵工程在這兩種新型鮮味劑的生產(chǎn)中也發(fā)揮了巨大的作用，例如采用產(chǎn)氮短桿菌突變株進(jìn)行直接發(fā)酵生產(chǎn)，產(chǎn)量肌苷酸可達(dá)20g/升，鳥苷酸3g/升。
2．用于食品加工中的酶。①肉類和魚類加工。酶在肉類和魚類加工中的主要作用在于：改善組織，嫩化肉類；轉(zhuǎn)化廢棄蛋白；魚類解凍脫腥等。②蛋品加工。采用生物技術(shù)新成果－用葡萄糖氧化酶處理禽蛋白中的微量葡萄糖，使氧化成葡萄糖酸，可有效阻止葡萄糖的醛基與蛋白質(zhì)，氨基酸等的氨基發(fā)生羧氨反應(yīng)導(dǎo)致的蛋白的褐變，該法效率高，周期短，并可改善環(huán)境衛(wèi)生。③乳品工業(yè)。酶工程在乳品工業(yè)中發(fā)揮了重要作用，如用發(fā)酵法生產(chǎn)凝乳酶，進(jìn)而用于干酪的生產(chǎn)；分解牛奶中的乳糖；黃油的增香；奶粉中添加卵清溶菌酶預(yù)防嬰兒腸道感染等。④果蔬加工。酶在果蔬加工中的主要作用有水果罐頭加工，如利用黑曲霉除制作橘子罐頭中需要除去的橘瓣囊衣；柑橘類脫苦，利用球形節(jié)桿菌固定化細(xì)胞的檸堿酶處理橘子中的檸檬苦素；果汁加工，利用果膠酶處理潰碎果實(shí)，加速果汁過濾，促進(jìn)澄清；水果蔬菜保藏，用葡萄糖氧化酶出去脫水蔬菜中的糖分，可防止儲(chǔ)藏過程中發(fā)生褐變。⑤飲料、釀酒工業(yè)，白酒生產(chǎn)中采用糖化酶代替麩曲可提高出酒率，節(jié)約糧食，簡(jiǎn)化設(shè)備，節(jié)省廠房場(chǎng)地。⑥焙烤食品。用酶活力高的面粉制成的面包，氣孔細(xì)而分布均勻，體積大，彈性好，色澤佳。
此外，生物技術(shù)在食品衛(wèi)生檢驗(yàn)、食品脫毒等方面均有嶄新的貢獻(xiàn)。
（六)生物技術(shù)在食品工業(yè)總的應(yīng)用前景
1． 新的食品資源的開發(fā)。未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將在很大程度上實(shí)現(xiàn)工廠化，打破傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)概念，生物技術(shù)將創(chuàng)造一次真正的“綠色革命”，為人類提供充足的食品，開發(fā)新的食品資源。
2． 食品發(fā)酵工業(yè)的革新和發(fā)展。食品工業(yè)許多方面都涉及微生物發(fā)酵技術(shù)，而基因工程的滲透正是從微生物開始的，基因工程必將進(jìn)一步使食品發(fā)酵工業(yè)發(fā)生新的變革，大大提高食物產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。
3． 食品蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的改良。生物技術(shù)在這一方面最主要的應(yīng)用就是采用酶催化法使食品蛋白質(zhì)改性。蛋白質(zhì)的酶法改性一般不會(huì)導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)方面的卻是，也不會(huì)產(chǎn)生毒理上的問題。食品蛋白質(zhì)酶法的研究將進(jìn)一步深入和發(fā)展，使食品蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)不斷滿足食品加工的需要。
4． 風(fēng)味物質(zhì)的生產(chǎn)。與過去的化學(xué)合成法相比，應(yīng)用微生物生產(chǎn)風(fēng)味物質(zhì)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，可使生產(chǎn)成本大為降低，為快速和可控制地生產(chǎn)風(fēng)味物質(zhì)開辟了可能性。利用微生物生產(chǎn)風(fēng)味物質(zhì)的研究必將不斷發(fā)展和完善，具有優(yōu)美風(fēng)味的食品將不斷涌現(xiàn)。
四． 生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)
（一)環(huán)境污染的現(xiàn)實(shí)威脅和生物技術(shù)的作用
我國(guó)目前的環(huán)境污染，雖然局部有所控制，但總體還在惡化。我國(guó)的環(huán)境狀況前景也令人擔(dān)憂，污染物總量不斷增加，環(huán)境質(zhì)量逐年下降，人民將生活在污染十分嚴(yán)重的環(huán)境中；鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)的再次騰飛所帶來的嚴(yán)重環(huán)境問題，特別是一些生產(chǎn)醫(yī)藥、染料和農(nóng)藥及其中間體的企業(yè)的上馬；污染治理的資金匱乏。加大投資比例，努力開發(fā)和推廣應(yīng)用高效經(jīng)濟(jì)的環(huán)境污染治理新技術(shù)，已成為一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。
生物技術(shù)無論在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面，還是在環(huán)境污染治理方面都已得到廣泛的應(yīng)用，可以說生物技術(shù)是環(huán)境保護(hù)的理想武器。
污染治理生物技術(shù)是發(fā)酵工程在環(huán)境保護(hù)方面的具體應(yīng)用，其最終的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害、穩(wěn)定的物質(zhì)，用生物方法處理污染物通�？梢砸徊降轿唬苊饬宋廴疚锏亩啻无D(zhuǎn)移，因此它是一種消除污染安全而徹底的手段。
（二)環(huán)境污染生物治理新技術(shù)
1． 生化強(qiáng)化處理技術(shù)。為了提高常規(guī)活性污泥法（AS法)的處理能力和降解效果，必須采用各種生物、物理和化學(xué)的方法來強(qiáng)化處理過程。生化強(qiáng)化技術(shù)就是以此為目標(biāo)發(fā)展起來的。①高濃度活性污泥法。80年代日本研究的高濃度活性污泥法，以高污泥濃度和長(zhǎng)泥齡來促進(jìn)對(duì)難分解物質(zhì)的處理，大大降低了污泥負(fù)荷，增強(qiáng)了污泥的分解作用。②生物－鐵法。這也是80年代興起的一種強(qiáng)化生物處理技術(shù)，在國(guó)外，在活性污泥中投加鐵鹽，主要是用來提高除磷效果，在國(guó)內(nèi)則以處理難降解物質(zhì)為目標(biāo)。除了鐵外，一些無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽如鉀、鎂、鈣等，也具有酶激活劑和絮凝促進(jìn)劑的功能，在厭氧處理中，還具有促進(jìn)污泥顆�；淖饔�。③粉末活性炭活性污泥法（PACT法)。這是美國(guó)杜邦公司在處理化工廢水時(shí)試驗(yàn)成功的一種強(qiáng)化生物處理方法。此法充分發(fā)揮了活性炭?jī)?yōu)良的吸附能力和微生物氧化能力的協(xié)同增效作用，還具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、泡沫少、污泥沉降性能好、供氧要求低、負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)、低溫處理和脫色效果好及厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量高等特點(diǎn)。
2． 上流式厭氧污泥床法（UASB法)。由于工業(yè)有機(jī)廢水造成的污染日趨嚴(yán)重，能源短缺加劇，使人們對(duì)適于高濃度有機(jī)廢水處理，又能得到生物能源的厭氧發(fā)酵技術(shù)的興趣重新增長(zhǎng)。70年代以來，以反應(yīng)器為核心，先后開發(fā)了UASB法、厭氧膨脹床法（AAFEB法)、厭氧流化床法（AFB法)等新工藝。其中由荷蘭開發(fā)的UASB法最為典型。到1985年，國(guó)外已有60座以上的生產(chǎn)性裝置投入運(yùn)行，最大的反應(yīng)器體積達(dá)到5500立方米，COD去處率在80－90％。日本還將UASB法的造粒技術(shù)運(yùn)用到好氧生物處理上，用來處理城市污水取得了很好效果，反應(yīng)器中直徑2－8毫米的顆粒污泥濃度可高達(dá)6－8克/升。
1． 水解－好氧生物處理工藝（H/O法)。進(jìn)入80年代以來，各國(guó)的研究者都在努力研究和開發(fā)用于處理城市污水這一類低濃度污水（COD<1000毫克/升)的厭氧處理工藝。北京環(huán)保所1985年開發(fā)了水解（酸化)－好氧處理新工藝（H/O法)。其特點(diǎn)是將簡(jiǎn)化了三相分離器的UASB反應(yīng)器中的厭氧過程控制在水解和酸化階段，而不繼續(xù)漫長(zhǎng)的甲烷化反應(yīng)；好氧段所產(chǎn)生的剩余污泥全部回流到厭氧水解池中水解，總的污泥產(chǎn)量比傳統(tǒng)工藝低28％，而且排泥是穩(wěn)定污泥，無需設(shè)置消化池系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了污水、污泥一次處理。
2． 生物除磷脫氮技術(shù)。①生物硝化脫氮法。生物脫氮是利用微生物“硝化－反硝化（脫氮)”的原理實(shí)現(xiàn)的。污水中的氨態(tài)氮經(jīng)屬于自養(yǎng)型的硝化細(xì)菌在有氧通氣條件下作用，被逐步氧化成硝酸態(tài)氮，然后轉(zhuǎn)入缺氧條件，屬于異氧型兼性厭氧的反硝化微生物，利用有機(jī)物作為電子給體，逐步將硝酸態(tài)氮還原成分子態(tài)氮而逸出進(jìn)入大氣中，水體中的氮素得到脫除。②生物除磷法。生物除磷是利用聚磷微生物超量攝取磷的現(xiàn)象來除去污水中磷的方法。生物除磷的機(jī)理尚未完全弄清楚，目前大致有氧化還原電位控制論和容易生物降解COD假說兩種觀點(diǎn)，近期的研究表明后者逐漸獲得普遍地贊同。
3． 間歇式活性污泥法（SBR法)。SBR法是80年代興起、開發(fā)和應(yīng)用于中小規(guī)模工業(yè)廢水和生活污水處理的一種活性污泥法。SBR法運(yùn)行模式的特點(diǎn)是有周期性。其操作由進(jìn)水－反應(yīng)－沉淀－排水－待料等5個(gè)基本過程組成。在一個(gè)周期內(nèi)，一切過程都是在一個(gè)設(shè)有攪拌和曝氣裝置的反應(yīng)槽內(nèi)依次進(jìn)行的，因此處理構(gòu)筑物組成簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉。操作的靈活性、自由度、可靠性和對(duì)負(fù)荷適應(yīng)性都比傳統(tǒng)的連續(xù)流式活性污泥法（AS法)。
4． 空氣凈化生物技術(shù)。用生物學(xué)方法來處理廢氣和凈化空氣空氣是一項(xiàng)空氣污染控制的新技術(shù)，代表著空氣凈化技術(shù)的現(xiàn)代發(fā)展水平。其基本方法有生物過濾法、生物洗滌法和生物吸收法。到80年代，德國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)已有相當(dāng)數(shù)量工業(yè)規(guī)模的各類生物凈化裝置投入運(yùn)行。對(duì)于許多一般性的空氣污染物，該項(xiàng)技術(shù)的控制效率已達(dá)到90％以上。在我國(guó)，這方面工作尚處于起步階段，亟待研究開發(fā)。用生物學(xué)方法處理多組分的復(fù)合惡臭氣體尤顯優(yōu)越，特別它是能脫除一般方法難以治理的焦臭味，該項(xiàng)技術(shù)凈化效率高，操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，費(fèi)用和能耗需求低，又能避免污染物中間交叉轉(zhuǎn)移。
5． 有機(jī)廢物快速堆肥和發(fā)酵技術(shù)。固體廢棄物中含有許多有價(jià)物質(zhì)和能量組分，各種有機(jī)物質(zhì)就是其中之一。運(yùn)用生物技術(shù)對(duì)這類廢物進(jìn)行“無害化、資源化、能量化”處理，可以達(dá)到變廢為寶、化害為利的目的。有機(jī)廢物經(jīng)堆肥化處理后，可以成為優(yōu)良的土壤改良劑和優(yōu)質(zhì)肥料。高效、快速的堆肥技術(shù)，是60年代以來國(guó)內(nèi)外競(jìng)相研究的重點(diǎn)之一。堆肥化方法正從傳統(tǒng)的露天靜態(tài)堆肥法向快速和半快速堆肥法發(fā)展。歐美各國(guó)和日本已開發(fā)了10多種機(jī)械快速堆肥工藝，其中最著名的是達(dá)諾式（DANO)回轉(zhuǎn)圓筒型發(fā)酵蒼工藝，它是世界各國(guó)最廣泛采用的發(fā)酵倉型之一。
6． 廢纖維素糖化、蛋白化和乙醇化技術(shù)。纖維素廢料是生物圈中數(shù)量最大的廢物，尋找能高效分解纖維的菌種或纖維素酶是纖維素糖化的關(guān)鍵之一。日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)以綠色木霉為發(fā)生源的纖維素酶活性很高，并在1962年已生產(chǎn)該菌的纖維素酶制劑。該株木霉后經(jīng)美國(guó)陸軍納提克開發(fā)中心改進(jìn)，其酶活力提高了19倍，并據(jù)此開發(fā)了纖維素酶解糖化工藝。利用纖維素廢料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白(SCP)的技術(shù)也在不斷改進(jìn)之中。利用廢纖維素生產(chǎn)乙醇，被認(rèn)為是解決能源危機(jī)的一條有效途徑。美國(guó)麻省理工學(xué)院開發(fā)了用混合培養(yǎng)發(fā)酵方法直接將纖維素轉(zhuǎn)化成為乙醇的技術(shù)，從原料中得到的乙醇已達(dá)到理論最高產(chǎn)量的85％，這種一步轉(zhuǎn)化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)潛力超過了多步流程，應(yīng)用前景看好。
（三)生物治理技術(shù)的進(jìn)展和展望
1． 固定化技術(shù)處理廢水的應(yīng)用和研究。80年代開始，酶和細(xì)胞固定化技術(shù)向環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域里的滲透，使生物治理技術(shù)登上了一個(gè)新臺(tái)階。一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)利用固定化技術(shù)制備出了酶布、酶粉、酶柱等，用于處理含一種或少數(shù)幾種已知污染物的工業(yè)廢水。如美國(guó)學(xué)者將提取出來的高酶活性的酚氧化酶用化學(xué)手段結(jié)合道玻璃珠上，用于處理冶金工業(yè)中含酚廢水，固定酶活性可達(dá)游離細(xì)胞的90％。國(guó)內(nèi)外利用固定化細(xì)胞處理有機(jī)污染物、無機(jī)金屬毒物和廢水脫色的成功例子也很多。1983年，英國(guó)ICI采用固定化細(xì)胞反應(yīng)裝置處理含氰廢水，這是生物技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中達(dá)到實(shí)用化的先例，ICI已將其商品化。固定化技術(shù)處理污染物的實(shí)際應(yīng)用目前還不多，主要原因是載體和提酶成本太高，固定化材料對(duì)傳質(zhì)過程有阻礙，使酶活性大多低于游離細(xì)胞。這些問題的解決，將是固定化技術(shù)得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。
2． 高效微生物和超級(jí)工程菌。高效菌種的選育，一直是生物治理的核心技術(shù)之一。為了有效分解那些難以生物降解的化合物，通過誘變育種來獲得所需性狀的突變菌株的操作，作為一項(xiàng)提高效率、降低成本的新技術(shù)，日益受到重視和應(yīng)用。用變異菌處理廢水可比一般活性污泥法處理效果提高10－30％。美、日等國(guó)已選育出多種分解能力擊絮凝能力均強(qiáng)的變異菌，如假單胞菌、諾卡氏菌、鏈霉菌等。其中一些高效降解菌已被制成稱之為微生物制劑或菌酶混合劑出售。1975年，美國(guó)科學(xué)家率先運(yùn)用質(zhì)粒轉(zhuǎn)移方法，把降解芳烴、萜烴和多環(huán)芳烴的天然質(zhì)粒，接合道能降解脂肪烴的細(xì)菌內(nèi)，構(gòu)建成一株“多質(zhì)粒超級(jí)菌”，該菌幾小時(shí)就能分解掉浮油中約2/3的烴類，而天然菌至少需要1年。用超級(jí)菌處理被柴油污染的土地只需用半年到1年時(shí)間，耗資約35萬美元，而用傳統(tǒng)方法處理，至少要10年，耗資達(dá)100萬美元�；蛑亟M是最有效的定向改造生物的育種技術(shù)，在這一方面也取得了一些進(jìn)展，鑒于基因工程的應(yīng)用，有可能在實(shí)驗(yàn)室條件下將漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程縮短到計(jì)日可待，其效果也是傳統(tǒng)的人工馴化、誘變育種等技術(shù)所不能比擬的。人們樂觀的認(rèn)為，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，為從根本上解決環(huán)境問題提供了無限的希望。
第三章 生物藥物與基因工程藥物概述
第一節(jié) 生物藥物的概述
一．生物藥物的概念
化學(xué)藥物、生物藥物與中草藥是人類防病、治病的三大藥源，但在國(guó)外中藥仍然不承認(rèn)。生物藥物是利用生物體、生物組織或其成分，綜合應(yīng)用生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、物理化學(xué)和藥學(xué)的原理與方法進(jìn)行加工、制造而成的一大類預(yù)防、診斷、治療制品。廣義的生物藥物包括從動(dòng)物、植物、微生物等生物體中制取的各種天然生物活性物質(zhì)及其人工合成或半合成的天然物質(zhì)類似物。由于抗生素發(fā)展速度，已成為制藥工業(yè)的獨(dú)立門類，所以生物藥物主要包括生化藥品與生物制品及其相關(guān)的生物醫(yī)藥產(chǎn)品（biological medicinal products)。隨著分子生物學(xué)、免疫學(xué)與現(xiàn)代生物技術(shù)和生物工程學(xué)的迅猛發(fā)展，生物藥物已成為當(dāng)前新藥研究開發(fā)中最有前景的一個(gè)重要領(lǐng)域。
二． 生物藥物的歷史與現(xiàn)狀
生物藥物是一類既古老又年青的新型藥物，黃帝內(nèi)經(jīng)素問有“五谷為養(yǎng)、五果為助、五菜為充、五畜為益”的記載。據(jù)《左傳》記載，曾宣公12年（公元前597年)就有“？”（類似植物淀粉酶制劑)的使用。到公元4世紀(jì)，葛洪著《肘后良方》中也有用海藻酒治療癭�。ǖ胤叫约谞钕倌[)的記載。孫思邈（公元581~公元682年)首先用含維生素A較豐富的羊肝治療“雀目”。我國(guó)應(yīng)用生物材料作為治療藥物的最早者為神農(nóng)，他開創(chuàng)了用天然產(chǎn)品治療疾病的先例，如羊靨（包括甲狀腺的頭部肌肉)治療甲狀腺腫，用紫河車（胎盤)作強(qiáng)壯劑，用蟾酥治創(chuàng)傷，用羚羊角治中風(fēng)，用雞內(nèi)金止遺尿及消食健胃。最值得一提的是用秋石治病。秋石是從男性尿中沉淀出的物質(zhì)，這是最早從尿中分離類固醇激素的方法。其原理與近代Windaus等在本世紀(jì)30年代創(chuàng)立的方法頗為相似，而我國(guó)的方法則出自11世紀(jì)沈括所著的《沈存中良方》中�？梢娙祟愑蒙锊牧戏蛛x產(chǎn)品作為生理功能調(diào)節(jié)劑實(shí)為中國(guó)人所創(chuàng)始。明代李時(shí)珍《本草綱目》所載藥物1892種，除植物藥外，還有動(dòng)物藥444種（其中魚類68種、獸類123種、鳥類77種、蚧類45咱、昆蟲百余種)。書中還詳述了入藥的人體代謝物、分泌物及排泄物等。
早期的生物藥多數(shù)來自動(dòng)物臟器，有效成分也不明確，曾有臟器制劑之稱。到本世紀(jì)20年代，對(duì)動(dòng)物臟器的有效成分逐漸有所了解。純化胰島素、甲狀腺素、各種必需氨基酸、必需脂肪酸、以及多種維生素開始用于臨床或保健。40年代~50年代相繼發(fā)現(xiàn)和提純了腎上腺皮腺皮質(zhì)激素和腦垂體激素，使這類藥物的品種日益增加。50年代起開始應(yīng)用發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸類藥物，60年代以來，從生物體分離、純化酶制劑的技術(shù)日趨成熟，酶類藥物很快獲得應(yīng)用。尿激酶、鏈激酶、溶菌酶、天冬酰胺酶、激肽釋放酶等已成為具有獨(dú)特療效的常規(guī)藥物。近20年來，生物藥物中的生化藥物品種迅速增加。全世界已報(bào)道的生化藥物總計(jì)250種左右，其中包括單氨基酸衍生物及復(fù)合氨基酸36個(gè)品種；藥用活性多肽53個(gè)品種；藥用蛋白27個(gè)品種，酶與輔酶48個(gè)品種，核酸及其衍生物30個(gè)品種，多糖及脂類生化藥物55個(gè)品種。建國(guó)以后特別是改革、開發(fā)的20年來，我國(guó)生化藥物發(fā)展也十分迅速，品種已從70年代的100個(gè)發(fā)展至今為130個(gè)品種，其中氨基酸衍生物11種；酶與輔酶26種，核酸及其衍生物17種，多糖及脂類生化藥物35種，上述品種中載入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的占30%。各省市的地方標(biāo)準(zhǔn)由原來的150個(gè)規(guī)格（包括片劑、膠囊、注射劑、凍干粉針等)發(fā)展到307個(gè)規(guī)格，其中酶制劑74個(gè)規(guī)格；核酸輔酶61個(gè)規(guī)格；多糖47個(gè)規(guī)格；脂類20個(gè)規(guī)格；多肽、蛋白62個(gè)規(guī)格；氨基酸41個(gè)規(guī)格；生物工程產(chǎn)品3個(gè)規(guī)格。目前，國(guó)外已正式生產(chǎn)的主要品種，我國(guó)多數(shù)已有產(chǎn)品或正在研制，還獨(dú)創(chuàng)了一些新品種，如天花粉蛋白、人工牛黃等。
生物制品最早的實(shí)踐應(yīng)用在我國(guó)。
早在10世紀(jì)，我國(guó)民間就有種牛痘預(yù)防天花的實(shí)踐。所謂種牛痘就是用降低了毒力的天花病毒接種到人體上，引起輕型感染。1796年英國(guó)醫(yī)生琴納發(fā)明了預(yù)防天花的牛痘苗，從此用生物制品預(yù)防傳染病的方法才得到肯定。14世紀(jì)末，法國(guó)巴斯德創(chuàng)制了狂犬病疫苗。20世紀(jì)以來，隨著病毒培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展，疫苗種類日益增加，制造工藝日新月異。30年代中期建立了小鼠和雞胚培養(yǎng)病毒的方法，從而用小鼠腦組織或雞胚制成黃熱病、流感、乙型腦炎、森林腦炎和斑疹傷寒等疫苗。50年代，在離體細(xì)胞培養(yǎng)物中繁殖病毒的技術(shù)取得突破，從而研制成功小兒麻痹、麻疹、腮腺炎等新疫苗。80年代后期，應(yīng)用基因工程技術(shù)已研制成功乙肝疫苗、狂犬疫苗、口蹄疫疫苗和AIDS病疫苗。預(yù)計(jì)基因工程疫苗的品種將會(huì)迅速增多。
生物藥物發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三代變化
（一)生物藥物經(jīng)歷的三代變化
第一代：生物藥物就是我們上面所說的從遠(yuǎn)古到本世紀(jì)中葉的由來自生物體某些天然活性物質(zhì)加工制成的制劑。由于早期的生物藥物多數(shù)來自動(dòng)物臟器，有效成份也不明確，因此曾有臟器之劑稱。中國(guó)從大躍進(jìn)開始，如我們?cè)缙谘兄瞥晒Φ暮笕~制劑、胎盤制劑、眼制劑與骨制劑等、還有胰酶、胃酶、肝注射液和助應(yīng)素注射液等都屬于這一類藥物，這些產(chǎn)品的有效成份雖未經(jīng)分離、純化，但制造工藝簡(jiǎn)便，確有一定療效，所以在歐亞地區(qū)，尤其是在第三世界國(guó)家（包括中國(guó))及日本等地至今還有一些新制劑上市，如近期我們國(guó)家已批準(zhǔn)的腦活素（腦蛋白的水解物)、復(fù)方前列腺素注射液等。
第二代：生物藥物是指利用近代生化技術(shù)從生物材料中分離、純化獲得的具有針對(duì)性治療作用的生物活性物質(zhì)。到本世紀(jì)二十年代，隨著生物化學(xué)知識(shí)的更新、發(fā)展，人們對(duì)動(dòng)物臟器的有效成份逐漸有所了解，純化胰島素、甲狀腺素、各種必需氨基酸、必需脂肪酸、各種維生素開始用于臨床。40~50年代相繼發(fā)現(xiàn)和提純了腎上腺皮質(zhì)激素和腦垂體激素，50年代開始應(yīng)用發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸藥物，60年代以來，從生物體分離、純化酶制劑的技術(shù)日趨成熟，酶類藥物很快得到應(yīng)用，象尿激酶、鏈激酶、溶菌酶、天冬酰胺酶（治療白血病的特效藥)、激肽釋放酶等已成為具有獨(dú)特療效的常規(guī)藥物。從生物材料純化制造生化制品供藥用在特定時(shí)間內(nèi)雖然還會(huì)有所發(fā)展，但因受資源與工業(yè)成本的限制，尤其是對(duì)那些藥理活性極強(qiáng)，而在體內(nèi)的含量又極微量的生理活性物質(zhì)，已幾乎不太可能用常規(guī)的生化操作來制取足夠量的產(chǎn)品以供醫(yī)療需要（例如胰島素用胰臟提取已很少)，為此，人產(chǎn)迅速注意和利用了生物化學(xué)與分子生物學(xué)的最新研究成果，也就是大力開展了生物技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用與開發(fā)。從而誕生了第三代生物藥物。
第三代：生物藥物就是利用生物技術(shù)生產(chǎn)的天然生化物質(zhì)及經(jīng)過生物工程手段改造的具有比天然物質(zhì)更高藥理活性的新物質(zhì)。
三. 生物藥物的分類
生物藥物可以按其來源和制造方法進(jìn)行分類，也可以按其化學(xué)本質(zhì)、生理功能或臨床用途分類。
（一)按其來源和制造方法對(duì)生物藥物的分類
1．動(dòng)物來源 許多生物藥物來源于動(dòng)物臟器。近年來，盡管從植物、微生物來源的生物藥物逐年增加，但動(dòng)物來源的生物藥物仍占較大比重。尤其是我國(guó)，家畜（豬、馬、牛、羊等)、家禽（雞、鴨等)和海洋生物資源豐富，具有大力開展綜合利用的條件和資源。
2．微生物來源 應(yīng)用微生物發(fā)酵生產(chǎn)生物藥物是一個(gè)重要途徑。其優(yōu)點(diǎn)是：
（1)微生物及其代謝資源豐富，可開發(fā)的潛力很大。
（2)微生物易于培養(yǎng)，繁殖快，產(chǎn)量高，成本低，便于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，不受原料運(yùn)輸，保存、生產(chǎn)季節(jié)和資源供應(yīng)的影響。
（3)微生物發(fā)酵法生產(chǎn)生物藥物可綜合利用，從代謝物和菌絲體都可以制取許多種生物藥物。并且通過誘變育種選育良種，或用加入前體培養(yǎng)法大幅度提高產(chǎn)量。
（4)利用微生物體內(nèi)酶的轉(zhuǎn)化作用進(jìn)行生物藥物的半合成具有重要意義。許多復(fù)雜的難以實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)，利用微生物酶能專一和迅速地完成。
現(xiàn)階段利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的生物藥物有許多種類。以氨基酸、核酸及其降解物，酶和輔酶等的生產(chǎn)規(guī)模較大，其次在多肽、蛋白質(zhì)、糖、脂、維生素、激素及有機(jī)酸的生產(chǎn)上也有不少產(chǎn)品。
3．植物來源 我國(guó)藥用植物的資源極為豐富。過去在研究藥用植物時(shí)，往往忽視了其所含有的生化成份，常常把植物中的生物大分子物質(zhì)當(dāng)做雜質(zhì)除去而未能利用。近幾年來，對(duì)植物中的蛋白質(zhì)、多糖、脂類和核酸類等生物大分子的研究和利用已引起人們的重視，從而出現(xiàn)了許多新的生物藥物資源。
4．現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品 包括利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)的重組活性多肽、活性蛋白質(zhì)類藥物、基因工程疫苗、單克隆抗體及多種細(xì)胞生長(zhǎng)因子，利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物生產(chǎn)的生物藥物及利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)改造天然蛋白質(zhì)，創(chuàng)造自然界沒有的但功能上更優(yōu)良的蛋白質(zhì)類生物藥物。利用現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)生物藥物將是生物藥物的最重要來源。
5．化學(xué)合成 許多小分子生物藥物已能用化學(xué)合成或半合成法進(jìn)行生產(chǎn)。如氨基酸、多肽、核酸降解物及其衍生物、維生素和某些激素。并且通過結(jié)構(gòu)改造以達(dá)到高效、長(zhǎng)效和高專一性。有些大分子生物藥物如酶也可通過化學(xué)修飾以提高其穩(wěn)定性和降低抗原性。
生物藥物按其來源不同雖可按上述分類，但許多產(chǎn)品是由幾種來源相結(jié)合產(chǎn)生的。例如基因工程產(chǎn)品既有動(dòng)、植物、微生物和化學(xué)合成相結(jié)合的產(chǎn)物。某些氨基酸和維生素C也是化學(xué)合成和微生物發(fā)酵相結(jié)合的。
（二)按化學(xué)本質(zhì)生理功能或臨床用途對(duì)生物藥物分類
1．生化藥物 生化藥物的有效成份和化學(xué)本質(zhì)多數(shù)已比較清楚，故一般按其生理功能、化學(xué)本質(zhì)和臨床用途進(jìn)行分類和命名
（1)氨基酸類藥物 全世界的氨基酸總產(chǎn)量已逾百萬噸/年。年產(chǎn)值達(dá)幾十億美元。應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、飼料工業(yè)，還供合成高效無殘毒農(nóng)藥及甜味劑，主要生產(chǎn)品種有谷氨酸、蛋氨酸，賴氨酸、冬氨酸、精氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸和色氨酸。谷氨酸產(chǎn)量最大，占氨基酸總產(chǎn)量的80%，其次為賴氨酸和蛋氨酸。
氨基酸類藥物有個(gè)別氨基酸制劑和復(fù)方氨基酸制劑兩類。前者如胱氨酸用于抗過敏、肝炎及白細(xì)胞減少癥；蛋氨酸用于防治肝炎、肝壞死、脂肪肝；精氨酸、鳥氨酸用于肝昏迷；谷氨酸用于肝昏迷、神經(jīng)衰弱和癲癇。復(fù)方氨基酸制劑主要為重癥患者提供合成蛋白質(zhì)的原料，以補(bǔ)充消化道攝取之不足。復(fù)方氨基酸制劑有3類：①水解蛋白注射液：由天然蛋白經(jīng)酸解或酶解制成的復(fù)方制劑，因成分中含有小肽物質(zhì)，不能長(zhǎng)期大量應(yīng)有和，以防不良反應(yīng)，已逐漸為復(fù)方氨基酸注射液替代；②復(fù)方氨基酸注射液：由多種結(jié)晶氨基酸根據(jù)需要按比例配制而成，有時(shí)還添加高能物質(zhì)、維生素、糖類和電解質(zhì)。如由氨基酸與右旋糖酐或乙烯吡咯酮配伍而成的復(fù)方氨基酸輸注液，已成為較好的血漿代用品；③要素膳：由多種氨基酸、糖類、脂類、維生素、微量元素等各種成分組成的經(jīng)口或鼻飼為病人提供營(yíng)養(yǎng)的代餐制劑。
有些氨基酸的衍生物具有特殊醫(yī)療價(jià)值。如N-乙酰半胱氨酸，是全新粘液溶解劑，用于咳痰困難。L-多巴（L-二羥苯丙氨酸)是治療帕金森病的最有效藥物，S-甲基半胱氨酸能降血脂。S-氨基甲酰半胺氨酸有抗癌作用。
（2)多肽和蛋白質(zhì)類藥物
活性多肽是由多種氨基酸按一定順序連接起來的多肽鏈化合物，分子量一般較小，多數(shù)無特定空間構(gòu)象。最近發(fā)現(xiàn)，某些多肽也有一定構(gòu)象，只是其構(gòu)象的堅(jiān)固性遠(yuǎn)不如蛋白質(zhì)，其特點(diǎn)是構(gòu)象的浮動(dòng)性很大，有時(shí)甚至在幾種構(gòu)象中進(jìn)行擺動(dòng)或在發(fā)揮某種生物功能時(shí)才出現(xiàn)某種構(gòu)象。多肽在生物體內(nèi)濃度很低，但活性很強(qiáng)，在調(diào)節(jié)生理功能時(shí)起著非常重要的作用。已應(yīng)用于臨床的多肽藥物達(dá)20種以上，如催產(chǎn)素（9肽)、加壓素（9肽)、ACTH（39肽)、胰高血糖素（29肽)、降鈣素（32肽)、松弛素（MW=5000~10000)等。
下丘腦激素是由下丘腦神經(jīng)細(xì)胞分泌、釋放的釋放因子或抑制因子。它能有效地控制垂體前葉激素的合成與分泌，進(jìn)而控制全身的內(nèi)分泌活動(dòng)。已單明結(jié)構(gòu)的有促甲狀腺素釋放激素（TRH)、生長(zhǎng)激素釋放激素（CHRH)、生長(zhǎng)激素抑制激素（CHIH)、促性激素釋放激素（CRH)、黑素細(xì)胞刺激素釋放激素（MRH)、黑素細(xì)胞刺激素抑制激素（MIH)、催乳素釋放激素（PRH)、催乳素抑制激素（PIH)、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（LRH)。
已發(fā)現(xiàn)的消化道激素有幾十種，其主要功能是促進(jìn)或抑制胃酸分泌。已確定結(jié)構(gòu)的有10種：胰泌素（27肽)、胃泌素（34肽、17肽、14肽)、膽囊收縮素（39肽、33肽)、抑胃肽（43肽)、胃動(dòng)肽（22肽)、血管活性肽（28肽)、胰多肽（16肽)、P物質(zhì)（11肽)、神經(jīng)降壓肽（13肽)、蛙皮肽（14肽、10肽)。
舒緩肽是由激肽釋放酶作用于激肽原而產(chǎn)生的一類具有舒張血管、降低血壓和收縮平滑肌作用的多肽。其還與炎癥和疼痛有關(guān)。血管緊張肽主要有3種：血管緊張肽Ⅰ（10肽)、Ⅱ（8肽)及Ⅲ（7肽)，具有收縮血管，升高血壓作用，用于急性低血壓或休克搶救。
抑肽酶為廣譜蛋白酶抑制劑，是治療急性胰腺炎的有效藥物。腦啡肽、內(nèi)啡肽、睡眠肽、記憶肽有鎮(zhèn)痛、催眠和增強(qiáng)記憶的功能。松果肽（3肽)有抑制促性腺激素的作用，用于性早熟。
新的多肽類藥物主要有胸腺素（肽)，抗菌肽，新生血管抑制在子。胸腺素（肽)是胸腺中存在的具有免疫促進(jìn)作用的物質(zhì)，已在臨床中廣泛應(yīng)用。另外，胸腺免疫抑制提取物質(zhì)（TISE)，主要由多肽和核酸組成，高活性組分的分子量為10000D，可用于治療過敏性哮喘、炎風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、腎病綜合癥及牛皮癬等。從家蠶腎中提取得到的抗菌肽，由35個(gè)氨基酸殘基組成，具有廣譜抗菌、抗病毒及殺傷某些腫瘤細(xì)胞的能力，對(duì)正常細(xì)胞無細(xì)胞毒作用。從鯊魚軟骨中分離、純化得到的新生血管抑制因子（SCDI)具有抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞活性，提高機(jī)體免疫功能的作用。
蛋白質(zhì)類藥物有單純蛋白質(zhì)與結(jié)合蛋白質(zhì)類（包括糖蛋白、膽蛋白、色蛋白等)。單純蛋白質(zhì)類藥物有人白蛋白、丙種球蛋白、血纖維蛋白、抗血友病球蛋白、魚精蛋白、胰島素、生長(zhǎng)素、催乳素、明膠等。胃膜素、促黃體激素、促卵泡激素、促甲狀腺激素、人絨毛膜促性腺激素、干擾素等均為糖蛋白。
特異免疫球蛋白制劑的發(fā)展十分引人注目，如丙種球蛋白A、丙種球蛋白M、抗淋巴細(xì)胞球蛋白、人抗RHO（D)球蛋白，以及從人血中分離純化的對(duì)麻疹、水痘、破傷風(fēng)、百日咳、帶狀皰疹、腮腺炎，HAA等病毒有強(qiáng)烈抵抗作用的特異免疫球蛋白制劑。
植物凝集素屬于糖蛋白類，是一類非特異免疫刺激素，如PHA和ConA.天花粉蛋白是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的中期引產(chǎn)藥，也用于治療絨膜上皮癌，其他藥用植物蛋白還有蓖麻毒蛋白、相思豆毒蛋白等。
（3)酶與輔酶類藥物
酶制劑也廣泛用于疾病的診斷和治療。在制藥工業(yè)、輕工食品和農(nóng)業(yè)方面酶制劑的使用種類和數(shù)量也十分可觀。酶類藥物有下列幾類：
1)助消化酶類 如胃蛋白酶、胰酶、凝乳酶、纖維素酶和麥芽淀汾酶等。
2)消炎酶類 如溶菌酶（主要用于五官科)、胰蛋白酶、糜蛋白酶、胰DNA酶、菠蘿蛋白酶、無花果蛋白酶等，用于消炎、消腫、清瘡、排膿和促進(jìn)傷口愈合。膠原蛋白酶用于治療褥瘡和潰瘍，木瓜凝乳蛋白酶用于治療椎間盤突出癥。胰蛋白酶還用于治療毒蛇咬傷。
3)心血管疾病治療酶 彈性蛋白酶能降低血脂，用于防治動(dòng)脈粥樣硬化。激肽釋放酶有擴(kuò)張血管、降低血壓作用。某些酶制劑對(duì)溶解血栓有獨(dú)特特效果，如尿激酶、鏈激酶、纖溶酶及蛇毒溶栓酶。凝血酶可用于止血。
4)抗腫瘤酶類 L-門冬酰胺酶用于治療淋巴肉瘤和白血病、谷氨酰胺酶、蛋白氨酸酶、組氨酸酶、酪氨酸氧化酶也有不同程度的抗癌作用。
5)其它酶類 超氧化物歧化酶（SOD)用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和放射病。PEG-腺苷脫氨酶（PEG-AdenaseBovine)用于治療嚴(yán)重的聯(lián)合免疫缺陷癥。DNA酶和RNA酶可降低痰液粘度，用于治療慢性氣管炎。細(xì)胞色素C用于組織缺氧急救，透明質(zhì)酸酶用于藥物擴(kuò)散劑。青霉素酶可治療青霉素過敏。
6)輔酶類藥物 輔酶或輔基在酶促反應(yīng)中起著遞氫，遞電子或基團(tuán)轉(zhuǎn)移作用，對(duì)酶的催化作用的化學(xué)反應(yīng)方式起著關(guān)鍵性決定作用。多種酶的輔酶或輔基成分具有醫(yī)療價(jià)值。如輔酶Ⅰ（NAD)、輔酶Ⅱ（NADP)、黃素單核苷酸（FMN)、黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD)輔酶ATP。細(xì)胞色素C。胰島素等組成復(fù)方制劑以增強(qiáng)療效。
（4)核酸及其降解物和衍生物
1)核酸類 從豬、牛提取的RNA制品對(duì)治療慢性肝炎，肝硬化和改善肝癌癥狀有一定療效。免疫RNA（iRNA)是一種高度特異性的免疫觸發(fā)劑，存在于免疫動(dòng)物的淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中，如把人腫瘤細(xì)胞免疫于動(dòng)物，再從動(dòng)物的淋巴細(xì)胞中提取iRNA，可用于腫瘤的免疫治療。從小牛胸腺或魚精中提取的DNA制劑用于治療精神遲緩、虛弱和抗輻射。
2)多聚核苷酸 多聚胞苷酸、多聚次黃苷酸、雙鏈聚肌胞（ploy I:C)，聚肌苷酸及巰基聚胞苷酸是干擾素誘導(dǎo)劑，具有刺激吞噬作用，調(diào)整免疫功能的作用，用于抗病毒、抗腫瘤。
3)核苷、核苷酸及其衍生物 較為重要的核苷酸類藥物有混合核苷酸、混合脫氧核苷酸注射液、ATP、CTP、cAMP、CDP-膽堿、GMP、IMP、AMP和肌苷等。
經(jīng)人工化學(xué)修飾的核苷酸、核苷或其堿基衍生物是有效的核酸抗代謝物，常用于治療腫瘤和病毒感染。用于腫瘤治療的有6-巰基嘌呤、6-硫代鳥嘌呤、5-氟尿嘧啶、呋喃氟尿嘧啶、2-脫氧核苷、阿糖胞苷等，用于抗病毒的有阿糖腺苷、2-氟、5-碘阿糖胞苷、環(huán)胞苷、5-氟環(huán)胞苷、5-碘苷和無環(huán)鳥苷等。
（5)多糖類藥物 多糖類藥物的來源有動(dòng)物、植物、微生物和海洋生物，它們?cè)诳鼓⒔笛�、抗病毒、抗腫瘤，增強(qiáng)免疫功能和抗衰老方面具有較強(qiáng)的藥理作用。
肝素有很強(qiáng)的抗凝血作用。低分子肝素（LMWH)是肝素家族的新發(fā)展，其抗血栓和低出血性傾向優(yōu)于肝素，而抗凝血作用優(yōu)于肝素。透明質(zhì)酸的鹽類用于眼外科手術(shù)具有優(yōu)良的耐受性。透明質(zhì)酸鈉鹽還可用于骨關(guān)節(jié)炎的治療。胎盤脂多糖是一種促β-淋巴細(xì)胞分裂劑，能增強(qiáng)免疫力。取自海洋生物的刺參多糖有抗腫瘤、抗病毒和促進(jìn)細(xì)胞的吞噬作用。殼多糖（幾丁質(zhì))及其降解產(chǎn)物脫乙酰甲殼素、D-氨基萄萄糖等具有提高機(jī)體的非特異性免疫功能、抗腫瘤作用及治療胃潰瘍和抗凝血作用等，并能制成人造皮膚、手述縫合線、止血紗布、海綿等生物材料，并可作為緩釋藥物的輔料。來源于許多真菌的多糖也具有抗腫瘤、增強(qiáng)免疫功能和抗輻射作用，有的還有升白和抗炎作用。常見的產(chǎn)品有銀耳多糖、香菇多糖、蘑菇多糖、靈芝多糖、人參多糖和黃芪多糖等。
（6)脂類藥物
脂類藥物包括許多非水溶性的、能溶于有機(jī)溶劑的小分子生理活性物質(zhì)，主要有：
1) 磷脂類 腦磷脂、卵磷脂多用于肝病、冠心病和神經(jīng)衰弱癥。
2)多價(jià)不飽和脂肪酸和前列腺素 亞油酸、亞麻酸，花生四烯酸和五、六烯酸等必需脂肪酸常有降血脂、降血壓、抗脂肪肝作用，用于冠心病的防治。前列腺素是一大類含五元素的不飽和脂肪酸，重要的天然前列腺素有PGE1、PGE2、PGF2α和PGI2、PGE1、PGE2和PGF2α已成功地用于催產(chǎn)和中期引產(chǎn)。PGI2有希望用于抗血栓和防止動(dòng)脈粥樣硬化。
必需脂肪酸類主要有亞油酸、γ-亞麻酸、α-亞麻酸，二十碳五烯酸及二十二碳六烯酸等。它們除了對(duì)心血管系統(tǒng)的作用外，對(duì)免疫系統(tǒng)、炎癥反應(yīng)、神經(jīng)系統(tǒng)和腫瘤防治等都有密切關(guān)系。必需脂肪酸已成為保健和藥物治療的熱點(diǎn)。
3)膽酸類 去氧膽酸可治膽囊炎、豬去氧膽酸用于高血脂癥、鵝去氧膽酸和熊去氧膽酸是良好的膽石溶解藥。
4)固醇類 主要有膽固醇、麥角固醇和β-谷固醇。膽固醇是人工牛黃的主要原料之一，還有護(hù)發(fā)作用，β-谷固醇有降低血膽固醇的作用。
5)卟啉類 血紅素是食品添加劑的著色劑，膽紅素是人工牛黃的重要成分（人工牛黃是由膽固醇、膽紅素、膽酸和一些無機(jī)鹽、淀粉混合而成的復(fù)方制劑，具有清熱、解毒、抗驚厥、祛痰、抗菌作用)。原卟啉、血卟啉用于治療肝炎，還用作為腫瘤的診斷和治療。
（7)細(xì)胞生長(zhǎng)因子與組織制劑
細(xì)胞生長(zhǎng)因子是體內(nèi)對(duì)動(dòng)物細(xì)胞的生長(zhǎng)有調(diào)節(jié)作用，并在靶細(xì)胞上具有特異受體的一類物質(zhì)。它們不是細(xì)胞生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)成分。已發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞生長(zhǎng)因子均為多肽或蛋白質(zhì)。如神經(jīng)生長(zhǎng)因子（NGF)、表皮生長(zhǎng)因子（EGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（PGF)、血小板衍生的生長(zhǎng)因子（PDGF)、集落細(xì)胞刺激因子（CSF)、紅細(xì)胞生成素（EPO)以及淋巴細(xì)胞生長(zhǎng)因子：白介素-1（IL-1)、白介素-2（IL-2)、白介素-3（IL-3)等。
（二)生物制品
生物制品有預(yù)防用制品、治療用制品和診斷用制品。按制造的原材料不同，預(yù)防用制品可分為菌苗（如卡介苗、霍亂菌苗、百日咳菌苗、鼠疫菌苗等)、疫苗（如乙肝疫苗、流感疫苗、乙型腦炎疫苗、狂犬疫苗、痘苗、斑疹傷寒疫苗等)及類毒素（如白喉類毒素、破傷風(fēng)類毒素)。治療用制品有特異性治療用品與非特異性治療用品，前者如狂犬病免疫球蛋白，后者如白蛋白。診斷用制品主要指免疫診斷用品，如結(jié)核菌素、錫克試驗(yàn)毒素及多種診斷用單克隆抗體等。
隨著生物科學(xué)的迅速發(fā)展，生物制品在品種上從原來的疫苗發(fā)展到菌苗和類毒素等，在性質(zhì)上從減毒活苗發(fā)展到滅活疫苗和死菌苗，并由自動(dòng)免疫制劑發(fā)展到抗毒素等被動(dòng)免疫制劑，在用途上從預(yù)防制劑發(fā)展到治療和診斷制劑。由于基因工程的發(fā)展，生物制品也不再只限于來自天然材料加工而成的產(chǎn)品，尚可來自人工合成的化合物。應(yīng)用范圍也不局限于傳染病等，例如對(duì)腫瘤的診斷與治療等也有不少新品種的誕生與應(yīng)用。
菌疫苗的發(fā)展主要針對(duì)目前困擾著人們的許多舊的和新的疾病的診斷與治療，如：甲肝疫苗、乙肝疫苗、出血熱、白血病、獲得性免疫缺陷綜合癥（AIDS病)和多種惡性腫瘤的診斷與治療。AIDS病診斷試劑已在臨床上試用，甲肝疫苗、乙肝疫苗也已廣泛應(yīng)用，避孕疫苗、瘧疾病疫苗正在加速研制。多價(jià)菌苗是用人工合成法將單價(jià)菌苗純化后、用化學(xué)方法相互聯(lián)接起來生成具有復(fù)合免疫功能的一類新制品。例如對(duì)多型腦炎球菌、金黃色葡萄球菌、鏈球菌、百日咳桿菌、綠膿桿菌、結(jié)核桿菌和傷寒桿菌等細(xì)菌菌苗進(jìn)行純化和偶聯(lián)研究都正在積極進(jìn)行。
血液制品的研究著重于靜脈注射丙種球蛋白的制備；特異性免疫球蛋白的制備；血液中各種未被充分利用的成分如紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板等的分離和利用；血漿蛋白分離工藝的革新；測(cè)定人血中多種蛋白成分的分析試劑。
診斷試劑是生物制品開發(fā)中最活躍的領(lǐng)域，許多疾病的診斷、病原體的鑒別、機(jī)體中各種代謝的分析都需要研究各種診斷測(cè)試試劑。在這個(gè)領(lǐng)域中方法學(xué)的發(fā)展將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生更多的高效、特異優(yōu)良試劑，各種單克隆抗體診斷試劑的大量上市，正促使診斷試劑朝著更方便使用、更準(zhǔn)確可靠、更加標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。臨床檢驗(yàn)工作將在一定程度上從醫(yī)院進(jìn)入家庭，使人類更及時(shí)地控制病情，更快地得到正確治療，更早地恢復(fù)健康。
（三)生物醫(yī)藥相關(guān)產(chǎn)品
四.生物藥物的臨床用途
生物藥物廣泛用作醫(yī)療用品，特別在傳染病的預(yù)防和某些疑難病的診斷和治療上起著其它藥物所不能替代的獨(dú)特作用。隨著預(yù)防醫(yī)學(xué)和保健醫(yī)學(xué)的發(fā)展，生物藥物正日益滲入到人民生活的各個(gè)領(lǐng)域，大大擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。
（一)作為治療藥物
對(duì)許多常見病和多發(fā)病，生物藥物都有較好的療效。對(duì)目前危害人類健康最嚴(yán)重的一些疾病如腫瘤、糖尿病、心血管疾病、乙型肝炎、內(nèi)分泌障礙、免疫性疾病，遺傳病和延緩機(jī)體衰老等生物藥物將發(fā)揮更好的治療作用。按其藥理作用主要有以下幾大類：
（1)內(nèi)分泌障礙治療劑：如胰島素、生長(zhǎng)素、甲狀腺素、胰高血糖素等。
（2)維生素類藥物：主要起著營(yíng)養(yǎng)作用，用于維生素缺乏癥。某些維生素，大劑量使用時(shí)有一定治療和預(yù)防癌癥、感冒和骨病的作用。如維生素C、維生素D3、維生素B12、維生素B14等。
（3)中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物：如L-多巴（治神經(jīng)震顫、)、人工牛黃（鎮(zhèn)靜抗驚厥)、腦啡肽（鎮(zhèn)痛)。
（4)血液和造血系統(tǒng)藥物：常見的有抗貧血藥（血紅素)、抗凝藥（肝素)、纖溶劑-抗血栓藥（尿激酶，組織纖溶酶原激活劑，蛇毒溶栓酶、止血藥（凝血酶)、血容量擴(kuò)充劑（右旋糖酐)、凝血因子制劑（凝血因子Ⅷ和Ⅸ)。
（5)呼吸系統(tǒng)藥物：有平喘藥（前列腺素、腎上腺素)、祛痰劑（乙酰半胱氨酸)、鎮(zhèn)咳藥（蛇膽、雞膽)。慢性氣管炎治療劑（核酪注射劑)。
（6)心血管系統(tǒng)藥物：有抗高血壓藥（甲巰丙脯酸、激肽釋放酶)、降血脂藥（彈性蛋白酶、豬去氧膽酸)、冠心病防治藥物（硫酸軟骨素A、類肝素，冠心舒)。
（7)消化系統(tǒng)藥物：常見的有助消化藥（胰酶、胃蛋白酶)、潰瘍治療劑（胃膜素、維生素U)、止瀉藥（鞣酸蛋白)。
（8)抗病毒藥物：主要有幾種作用類型：①抑制病毒核酸的合成，如碘苷、三氟碘苷；②抑制病毒合成酶，如阿糖腺苷，無環(huán)鳥苷；③調(diào)節(jié)免疫功能，如異丙肌苷，干擾素。
（9)抗腫瘤藥物：主要有核酸類抗代謝物（阿糖胞苷，6-巰基嘌呤、5-氟尿嘧啶)，抗癌天然藥物大分子（天冬酰胺酶、香菇多糖PSK)，提高免疫力抗癌劑（白介素-2，干擾素，集落細(xì)胞刺激因子)。
（10)抗輻射藥物：如超氧化物歧化酶（SOD)，2-巰基丙酰甘氨酸（MPG)。
（11)計(jì)劃生育用藥：有口服避孕藥（復(fù)方炔諾酮)和早中期引產(chǎn)藥（前列腺素及
其類似物，PGE2、PGF2α、15-甲基PGF2α、16，16-二甲基PGF2α)。
（12)生物制品類治療藥：如各種人血免疫球蛋白（破傷風(fēng)免疫球蛋白、乙型肝炎
免疫球蛋白)、抗毒素（精制白喉抗毒素)和抗血清（蛇毒抗血清)。
（二)作為預(yù)防藥物
以預(yù)防為主的方針是我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生工作的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略。許多疾病，尤其是傳染�。ㄈ缂�(xì)菌性和病毒性傳染病)的預(yù)防比治療更為重要。通過預(yù)防。許多傳染病得以控制，直到根絕，如我國(guó)已消滅的天花、鼠疫就是廣泛開展預(yù)防接種痘苗、鼠疫菌苗所取得的重大成果。
常見的預(yù)防藥物有菌苗、疫苗、類毒素及冠心病防治藥物（如：改構(gòu)肝素及多種不飽和脂肪酸)。菌苗有活菌苗，死菌苗及純化或組分菌苗�；罹缛�布氏桿菌病、鼠疫、土拉、炭疽和卡介苗等。純化或組分菌苗，如流行性腦膜炎、多糖菌苗，死菌苗如霍亂、傷寒、百日咳、鉤端螺旋體菌苗等。疫苗也有滅活疫苗（死疫苗)和減毒疫苗（活疫苗)二類。死疫苗如乙型腦炎、森林腦炎、狂犬病和斑疹傷寒疫苗，活疫苗如麻疹、脊髓灰質(zhì)炎、腮腺炎、流感、黃熱病疫苗等。類毒素是細(xì)菌繁殖過程中產(chǎn)生的致病毒素，經(jīng)甲醛處理使失去致病作用，但保持原有的免疫原性的性毒素，如破傷風(fēng)類毒素和白喉類毒素。
（三)作為診斷藥物
生物藥物用作診斷試劑是其最突出又獨(dú)特的另一臨床用途，絕大部分臨床診斷試劑都來自生物藥物。診斷用有體內(nèi)（注射)和體外（試管)二大使用途徑。診斷用品發(fā)展迅速，品種繁多；數(shù)可近千，劑型也不斷改進(jìn)，正朝著特異、敏感、快速、簡(jiǎn)便方向發(fā)展。
（1)免疫診斷試劑 利用高度特異性和敏感性的抗原抗體反應(yīng)，檢測(cè)樣品中有無相應(yīng)的抗原或抗體，可為臨床提供疾病診斷依據(jù)，主要有診斷血清。常見診斷抗原有：①細(xì)菌類，如傷寒、副傷寒菌、布氏菌、結(jié)核菌素等；②病毒素，如乙肝表面抗原血凝制劑、乙腦和森腦抗原、麻疹血凝素；③毒素類，如鏈球菌溶血素O、錫克及狄克診斷液等。診斷血清包括：①細(xì)菌類（如痢疾菌分型血清)；②病毒類（如流感腸道病毒診斷血清；③腫瘤類（如甲胎蛋白診斷血清)；④抗毒素類（如霍亂CT)；⑤激素類（如絨毛膜促性腺激素HCG)；⑥血型及人類白細(xì)胞抗原診斷血清（包括抗人五類Ig和K，λ輕鏈的診斷血清)；⑦其它類，如轉(zhuǎn)鐵蛋白診斷血清。
（2)酶診斷試劑 利用酶反應(yīng)的專一性和快速靈敏的特點(diǎn)，定量測(cè)定體液內(nèi)的某一成分變化作為病情診斷的參考。商品化的酶診斷試劑盒是一種或幾種酶及其輔酶組成的一個(gè)多酶反應(yīng)系統(tǒng)，通過酶促反應(yīng)的偶聯(lián)，以最終反應(yīng)產(chǎn)物作為檢測(cè)指標(biāo)。經(jīng)常用于酶診斷試劑的酶有氧化酶、脫氫酶、激酶和水解酶等。已普遍使用的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目有血清膽固醇、甘油三酯、葡萄糖、血氨、ATP、尿素、乙醇及血清SGPT（谷丙轉(zhuǎn)氨酶)和SGOT（谷草轉(zhuǎn)氨酶)等。目前已有40余種酶診斷試劑盒供臨床應(yīng)用，如HCG診斷盒，艾滋病診斷盒。
（3)器官功能診斷藥物 利用某些藥物對(duì)器官功能的刺激作用、排泄速度或味覺等以檢查器官的功能損害程度。如磷酸組織胺，促甲狀腺素釋放激素，促性腺素釋放激素，胰功肽（BT-PABA)，甘露醇等。
（4)放射性核素診斷藥物 放射性核素診斷藥物有聚集于不同組織或器官的特性，故進(jìn)入體內(nèi)后，可檢測(cè)其在體內(nèi)的吸收、分布、轉(zhuǎn)運(yùn)，利用及排泄等情況，從而顯出器官功能及形態(tài)，以供疾病的診斷。如131碘化血清白蛋白用于測(cè)定心臟放射圖及心輸出量，腦掃描；氰57鈷素用于診斷惡性貧血；檸檬酸59鐵用于診斷缺鐵性貧血；75硒-蛋氨酸用于胰臟掃描和淋巴瘤、淋巴網(wǎng)狀細(xì)胞瘤和甲狀旁腺組織瘤的診斷。
（5)診斷用單克隆抗體（McAb) McAb的特點(diǎn)之一是專一性，一個(gè)B細(xì)胞所產(chǎn)生的抗體只針對(duì)抗原分子上的一個(gè)特異抗原決簇。應(yīng)用McAb診斷血清能專一檢測(cè)病毒、細(xì)菌、寄生蟲或細(xì)胞之分子量很小的一個(gè)抗原分子片段，因此測(cè)定時(shí)可以避免交叉反應(yīng)。McAb診斷試劑已廣泛測(cè)定體內(nèi)激素的含量（如HCG，催乳素，前列腺素)，診斷T淋巴細(xì)胞亞群和B淋巴細(xì)胞亞群用檢測(cè)腫瘤相關(guān)抗原。McAb對(duì)病毒性傳染原的分型分析，有時(shí)是唯一的診斷工具，如脊髓灰質(zhì)炎有毒株或無毒株的鑒別，登革熱不同型的區(qū)分，腎病綜合征的診斷等。
（四)用作其它生物醫(yī)藥用品
生物藥物應(yīng)用的另一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)就是滲入到生化試制、生物醫(yī)學(xué)材料，營(yíng)養(yǎng)、食品及日用化工，保健品和化妝品等各個(gè)領(lǐng)域。
（1)生化試劑 生化試劑品種繁多，舉不勝舉，如細(xì)胞培養(yǎng)劑、細(xì)菌培養(yǎng)劑，電泳與層析配套試劑，DNA重組用的一系列工具酶、植物血凝素，同位素標(biāo)記試劑和各種抗血清與免疫試劑等。
（2)生物醫(yī)學(xué)材料 主要是用于器官的修復(fù)、移植或外科手術(shù)矯形及創(chuàng)傷治療等的一些生物材料。如止血海棉，人造皮，牛、豬心臟瓣膜，人工腎臟，人工胰臟等。
（3)營(yíng)養(yǎng)保健品及美容化妝品 這類藥物已滲入至廣大人民的日常生活中，前景可觀。如各種軟飲料及食品添加劑的營(yíng)養(yǎng)成分，包括多種氨基酸，維生素，甜味劑，天然色素，以及各種有機(jī)酸，如蘋果酸、檸檬酸、乳酸等。另外眾多的酶制劑（如SOD)，生長(zhǎng)因子（如EGF、FGF)、多糖類（肝素、脂多糖)、脂類（膽固醇、不飽脂肪酸)和多種維生素均已廣泛用于制造化妝品類。
五. 生物藥物研究、發(fā)展趨勢(shì)
生物藥物的研究現(xiàn)狀：
目前生化藥物的研究，主要是利用先進(jìn)的生化分離，純化技術(shù)或現(xiàn)代生物技術(shù)開發(fā)新的生化藥物，或?qū)σ延械钠贩N進(jìn)行深加工、劑型改進(jìn)及新用途研究。近期生化藥物的熱點(diǎn)研究品種主要包括：
1．多肽與蛋白質(zhì)類藥物：主要有胸腺素（肽)、抗菌肽、腦活素、新生血管抑制因子、促肝細(xì)胞生長(zhǎng)素、胰島素制劑、HCG、豬鞏膜膠原等。
2．酶類藥物：主要有人凝血酶、尖吻腹蛇降纖酶、纖溶酶、SOD及其化學(xué)修飾物，尿激酶，α-淀粉酶等。
3．多糖類藥物：主要有肝素和低分子量肝素，類肝素，甲殼素和殼聚糖，透明質(zhì)酸及其制劑，甘糖酯，螺旋藻多糖，箬葉多糖，海洋真菌多糖，羊棲菜多糖等。
4．脂質(zhì)類藥物：主要有魚油多不飽和脂肪酸、牛磺酸、人工牛黃、前列腺素、γ-亞麻酸、α-亞麻木到、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸，輔酶Q10及其新用途等。
生物藥物的發(fā)展趨勢(shì)：
（一)資源的綜合利用與擴(kuò)大開發(fā)
開展綜合利用，由同一資源生產(chǎn)多種有效成分，達(dá)到一物多用，充分、合理地利用生物資源，不僅可以降低成本，而且可以減少三廢，提高藥品純度，減少副作用。如（1)臟器綜合利用 動(dòng)物臟器如胰臟、心臟、肝臟、大腦、垂體等都含多種激素、酶類、多糖、脂類等生物活性物質(zhì)。應(yīng)用現(xiàn)代生化技術(shù)中以由同一臟器生產(chǎn)若干產(chǎn)品。例如用心臟可以生產(chǎn)細(xì)胞色素C、輔酶Q10；利用肝臟可以生產(chǎn)RNA、SOD等；利用胰臟可以生產(chǎn)胰島素、胰高血糖素、胰解痙多肽、胰蛋白酶、胰淀粉酶、彈性蛋白酶和激肽釋放酶等，同時(shí)又可提取花四烯酸、飽和脂肪酸等脂類及各種氨基酸等。（2)血液綜合利用 人血含有性質(zhì)和功能不同的多種成分。大多數(shù)病人只需要一種成分，很少需要多種成分。因此最好的辦法是分離出各種成分，分別對(duì)癥使用，既可提高療效減少副作用，又可充分利用寶貴血源。血制劑按理化性狀可分為細(xì)胞成分（有形成分)和血漿蛋白成分。前者包括紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板，后者包括白蛋白、免疫球蛋白、各種凝血因子、纖維蛋白酶原和其他蛋白制劑。動(dòng)物血也有極大綜合利用價(jià)值。紅血球可以制備血紅素、原卟啉、超氧化物歧化酶，血漿可以制備免疫球蛋白、凝血因子、胞漿素及水解制備混合氨基酸或進(jìn)一步分離各種氨基酸。（3)人尿綜合利用 人尿是來源豐富的寶貴生物資源。由人尿制取的藥物與人體成分同源，不存在異種蛋白抗原性問題。不同生理時(shí)期的尿液，所含活性成分有較大不同。如妊娠婦女與絕經(jīng)期婦女尿液可分別制備HCG和HMG，健康男性尿液可以制備尿激酶、激肽釋放酶、尿抑胃素、蛋白酶抑制劑、睡眠因子、CSF及EGF、TPO等。（4)新資源的開發(fā)利用 近幾年，新資源的開發(fā)利用不斷擴(kuò)大，促使新藥研究向縱深發(fā)展。其中海洋、湖沼生物、昆蟲、毒蛇類和低等生物（如藻類)的開發(fā)、研究最引人注目。海洋生物含有抗病毒、抗細(xì)菌、抗真菌、抗腫瘤、抗寄生蟲、抗凝及對(duì)心血管、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)有生理作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)可作為藥物原形或直接開發(fā)為藥物。例如褐藻酸鈉（PFS)是一種水溶性雜聚多糖，具有抗凝血、降血脂、解毒、防血栓形成和改善微循環(huán)等作用，已開發(fā)為藥物；以甲殼素的幾種水解產(chǎn)物，選取四種氨基酸（L-脯氨酸、L-亮氨酸、L-纈氨酸、L-苯丙氨酸)以及苯甲酸和乙酰水楊酸作為底物，合成了六個(gè)具有較強(qiáng)藥效作用的化合物；從紫菜中分離的紫菜多糖，具有提高機(jī)體免疫功能，抗腫瘤、抗突變、抗肝炎等作用。從毛蚶等貝類中分離的有效成份，具有補(bǔ)血、降血糖等功能。此外，海蛇多肽可作為神經(jīng)系統(tǒng)治療藥；從海帶中提取甘露醇合成甘露醇煙酸酯，用于防治冠心��；鯊魚油含有環(huán)氧角鯊烯；2，3-醇角鯊烯可作為抗癌劑；從蛙皮中提取抗菌多肽等。
已發(fā)現(xiàn)的30000多種海洋生化物質(zhì)，主要是有抗癌、抗菌、抗病毒、抗艾滋病、降壓、防治冠心病、免疫調(diào)節(jié)與抗衰老等作用。FDA已批準(zhǔn)抗腫瘤藥物海鞘藻、MLD（Manoaliede)進(jìn)入臨床試驗(yàn)研究。從天然產(chǎn)物中尋找具有特殊活性的微量多肽蛋白作為發(fā)現(xiàn)新藥物的先導(dǎo)物方興未艾，如水蛭素、蜂毒多肽、蜱抗凝肽和犬釣蟲抗凝肽ACAP等均為新型溶栓藥物的研究熱點(diǎn)。
（二)利用現(xiàn)代生物技術(shù)大力發(fā)展生物藥物
（1)應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)主要研究開發(fā)：①生理活性物質(zhì)，②干擾素，③抗體，④疫苗，⑤抗生素，⑥維生素，⑦醫(yī)療診斷制品，⑧其它藥品。從事研究的技術(shù)領(lǐng)域有發(fā)酵技術(shù)，基因重組技術(shù)，蛋白質(zhì)工程技術(shù)，細(xì)胞融合技術(shù)，動(dòng)植物細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)，生物反應(yīng)器與生化工程設(shè)備技術(shù)。
（2)重點(diǎn)研究方向是：①應(yīng)用DNA重組技術(shù)，細(xì)胞工程技術(shù)和酶工程技術(shù)研究開發(fā)治療心血管疾病、糖尿病、肝炎、腫瘤、抗感染及抗衰老和計(jì)劃生育方面的新型藥物。②應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)改造傳統(tǒng)制藥工業(yè)。
（3)目前，生物技術(shù)醫(yī)藥立品結(jié)構(gòu)主要包括：①生理活性多肽和蛋白質(zhì)類藥物主要產(chǎn)品有人干擾素（α、β、γ)、人胰島素、人生長(zhǎng)素、動(dòng)物生長(zhǎng)素、松馳素、組織纖溶酶原激活劑（tPA)、白介素-1，白介素-2、白介素-3，腫瘤壞死因子（TNF)、促紅細(xì)胞生成素（EPO)、集落細(xì)胞刺激因子（CSF)、血小板因子、尿激酶等；②疫苗 方要產(chǎn)品有乙肝疫苗、瘧疾疫苗、傷寒及霍亂疫苗、出血熱疫苗、艾滋病疫苗、避孕疫苗、家畜腹瀉疫苗；③單克隆抗體（McAb)及診斷試劑 如前列腺磷酸酶、T細(xì)胞及其亞群、狂犬病毒、T4、IgE風(fēng)疹病毒、沙眼衣原體、HCG-β鏈、胰島素及抗肝癌、胃癌、肺癌、白血病等的單克隆抗體及其診斷試劑；④酶診斷試劑 如腎病，肝炎，胰腺炎，糖尿病，痛風(fēng)，心血管疾病，腫瘤等各種酶診斷試劑；⑤導(dǎo)向藥物 如抗腫瘤藥物與單克隆抗體的偶合物，免疫毒素，同位素標(biāo)記物與單克隆抗體的偶合物；⑥抗生素 主要有β-內(nèi)酰胺類抗生素及應(yīng)用DNA重組技術(shù)和酶工程技術(shù)生產(chǎn)6-APA和7-ADCA及半合成抗生素。棒酸（β-內(nèi)酰胺酶抑制劑)也是重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品之一。
（三)從天然存在的生理活性物質(zhì)中尋找新的生物藥物
已發(fā)現(xiàn)的作為藥用的生理活性物質(zhì)僅是機(jī)體內(nèi)存在的活性物質(zhì)的一小部分，許多新的活性物質(zhì)正待人們?nèi)ラ_發(fā)，所以進(jìn)一步研究尚未發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)和過去不認(rèn)識(shí)的生理作用是尋找新藥的另一個(gè)重要方向。如從大腦、小腦發(fā)現(xiàn)了對(duì)記憶、睡眠、控制生育和內(nèi)分泌等有影響的物質(zhì)；從動(dòng)物與人體的呼吸系統(tǒng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多種神經(jīng)肽，表明呼吸功能除受腎上腺素能神經(jīng)和膽堿能神經(jīng)的調(diào)節(jié)外，還受非腎上腺素能和非膽堿能神經(jīng)的調(diào)節(jié)，此類神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遞質(zhì)主要是神經(jīng)肽、結(jié)果從心房中分離到心鈉素，從大腦中分離到腦鈉素，它具有強(qiáng)大的利尿、利鈉、降壓和調(diào)節(jié)心律作用，為尋找心血管系統(tǒng)藥開辟了新領(lǐng)域；各類細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子的發(fā)現(xiàn)，使免疫調(diào)節(jié)劑大量出現(xiàn)；還相繼發(fā)現(xiàn)了許多新的活性多肽、活性多糖和許多不飽和脂肪酸及一些已知成分具有的新的藥理作用，如加壓素有恢復(fù)記憶力的作用，催產(chǎn)素有增強(qiáng)性欲的作用，因此因內(nèi)外新藥的研究又趨向于從天然產(chǎn)物中尋找。
醫(yī)學(xué)招聘網(wǎng)隨著對(duì)疾病的病因、發(fā)病機(jī)制、病理過程和藥物作用機(jī)制的進(jìn)一步了解，人們更加重視對(duì)天然生理調(diào)節(jié)因素的研究，如維持正常血壓和肌肉緊張度，修復(fù)胃部損傷，調(diào)節(jié)神經(jīng)獲得進(jìn)一步闡明，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致又一代新藥的產(chǎn)生。
（四)利用化學(xué)合成和蛋白質(zhì)工程技術(shù)創(chuàng)制新的生物藥物
眾多的天然產(chǎn)物除可直接開發(fā)成為有效的生物藥物外，尚可以由天然活性物質(zhì)的深入發(fā)現(xiàn)找到結(jié)構(gòu)新穎的先導(dǎo)化合物，設(shè)計(jì)合成新的化學(xué)實(shí)體。或通過組合化學(xué)技術(shù)合成大量的結(jié)構(gòu)相關(guān)物質(zhì)，建立有序變化的化合物庫供藥物篩選與藥效關(guān)系研究。如根據(jù)腦啡肽結(jié)構(gòu)，將除去半胱氨酸以外的19種氨基酸任意組合成6肽庫，合成了總肽數(shù)達(dá)52128400種，從中篩選鴉片拮抗劑，得到3種強(qiáng)活性多肽。
許多結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單或分子量不大的天然活性物質(zhì)可以通過化學(xué)合成生產(chǎn)或結(jié)構(gòu)改造形成新化合物。如前列腺素PGE2或PGF2α在其15位甲基化既可提高其穩(wěn)定性許多倍；一些活性多肽的某一氨基酸殘基組成當(dāng)從L-型改為D-型后就可以成為有效的口服藥物。
蛋白質(zhì)工程是“從頭設(shè)計(jì)”以獲得人工蛋白質(zhì)的新技術(shù)。它包括蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的研究結(jié)果，通過修飾或改造編碼目的蛋白的DNA序列，與基因克隆技術(shù)相結(jié)合，從而獲得自然界不存 的新型蛋白質(zhì)分子。目前國(guó)際上已研制成功并投放市場(chǎng)的蛋白質(zhì)工程產(chǎn)品有抗氧化、耐熱的蛋白酶突變體，白細(xì)胞介素-2突變體和β-干擾素突變體。近十年來我國(guó)已掌握了有關(guān)蛋白質(zhì)工程的全套技術(shù)，對(duì)胰島素、尿激酶、凝乳酶、葡萄糖異構(gòu)化酶、蛋白酶抑制劑、天花粉蛋白、胰蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶及抗體酶的結(jié)構(gòu)與功能及多種突變體、嵌合體、結(jié)合體進(jìn)行了研究。
（五)利用中西醫(yī)結(jié)合技術(shù)創(chuàng)制新的生物藥物
“中國(guó)中藥是一個(gè)偉大的寶庫”，我國(guó)在發(fā)掘中醫(yī)中藥，創(chuàng)制具有我國(guó)特點(diǎn)的生物藥物方面已取得可喜成果，如人工牛黃，天花粉蛋白，骨寧注射液，復(fù)方干擾素，藥用菌和食用菌及植物多糖等都是應(yīng)用生物化學(xué)等方法整理和發(fā)掘祖國(guó)醫(yī)藥遺產(chǎn)及民間驗(yàn)方開發(fā)研制成功的。祖國(guó)醫(yī)藥學(xué)是幾午年來我國(guó)人民與疾病作斗爭(zhēng)的成果，具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)代生物科學(xué)，一定可以創(chuàng)制一批具有中西結(jié)合特色的新型藥物，如應(yīng)用分子工程技術(shù)將抗體和毒素（如天花粉蛋白，蓖麻毒蛋白，相思豆蛋白等)相偶聯(lián)，所構(gòu)成的導(dǎo)向藥物（免疫毒素)是一類很有希望的抗癌藥物，已開始在骨髓移植上做臨床試驗(yàn)。
第二節(jié) 基因工程藥物
一、基因工程藥物的概念
基因工程藥物（或稱生物技術(shù)藥物，Biotech Drugs)是指利用重組DNA技術(shù)生產(chǎn)的多肽、蛋白質(zhì)、酶、激素、疫苗、單克隆抗體和細(xì)胞生長(zhǎng)因子等。第一基因工程藥物是針對(duì)因缺乏天然內(nèi)源性蛋白所引起的一些疾病，應(yīng)用基因工程技術(shù)去擴(kuò)大這類多肽，蛋白質(zhì)的產(chǎn)量，主要以蛋白質(zhì)激素類為代表的人胰蛋素，胰高血糖素，人生長(zhǎng)激素，降鈣素，促生長(zhǎng)素，促紅細(xì)胞生成素等，以替代或補(bǔ)充體內(nèi)對(duì)這類活性多肽、蛋白質(zhì)的需要。第二代基因工程藥物是根據(jù)內(nèi)源性多肽、蛋白質(zhì)的生理活性，應(yīng)用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)這些極為稀有物質(zhì)，主要是以細(xì)胞調(diào)節(jié)因子為代表的如G-CSF，GM-CSF，α-IFN，γ-IFN和tPA等，將其以超常劑量供給人體，以激發(fā)它們的天然活性作為其治療疾病的藥理基礎(chǔ)。
二、基因工程藥物的重要品種
目前，世界上正式投放市場(chǎng)的基因工程藥物有40多個(gè)，廣泛用于治療癌癥、多發(fā)性硬化癥、貧血、發(fā)育不良、糖尿病、肝炎、心力衰竭、血友病、韋性纖維變性及一些罕見的遺傳性疾病，另有400多個(gè)品種進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段或待批階段。
截止到1999年底，我國(guó)已批準(zhǔn)上市的基因工程藥物和疫苗產(chǎn)品共計(jì)15種，它們是：重組人干擾素a1b、重組BFGF（外用)、重組人表皮因子（外用)、重組人干擾素α2a、重組人干擾素α2b、重組人干擾素γ、重組人白細(xì)胞介素-2、重組人G-CSF、重組人紅細(xì)胞生成素、重組鏈激素、重組人胰島素、重組人生長(zhǎng)激素、重組乙肝疫苗、痢疾菌苗。另有多個(gè)品種如新型白介素-2、白介素-6、腫瘤壞死因子(TNF)等，進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段�，F(xiàn)就主要品種介紹如下：
（一) 重組乙肝疫苗
1.重組乙肝表面抗原疫苗（酵母)簡(jiǎn)稱重組酵母乙肝疫苗[recombinant HB-sAg vaccine(yeast)]系由重組酵母合成的乙肝表面抗原經(jīng)純化、滅活及吸附后制成。HBsAG的基本結(jié)構(gòu)是P24多肽鏈，它是由226個(gè)氨基酸組成。以溴化氰裂解可產(chǎn)生5個(gè)肽段。其中80個(gè)氨基酸序列和位點(diǎn)已確認(rèn)，與DNA序列編碼的氨基酸相符合。本品電泳結(jié)果只有在分子量20-25kD之間一條主帶，這條主帶有HBsAg特異性，且未糖基化，不存在HBsAg中P27糖基化帶。重組酵母乙肝疫苗可用于預(yù)防所有亞型的乙肝病毒感染，它與血源性乙肝疫苗具有同樣的效力和保護(hù)結(jié)果，但不含任何人血清成分，故更安全，更易為人們所接受。接種對(duì)象是乙肝易感者，包括嬰幼兒、兒童和因職業(yè)關(guān)系接觸乙肝病毒的成年人。但主要接種對(duì)象為成年人。
2.重組乙肝表面抗原疫苗（CHO細(xì)胞)簡(jiǎn)稱乙肝基因疫苗[recombinantHbsAg vaccine(CHO cell)]。乙肝病毒包膜蛋白的基因有三個(gè)密碼子，共用一個(gè)終止密碼。因而該基因的翻譯蛋白產(chǎn)物有三種：（1)HBsAg的主蛋白，有266個(gè)氨基酸；（2)中等蛋白，在主蛋白的N端，另有55個(gè)氨基酸；（3)大蛋白，含389-400個(gè)氨基酸。乙肝基因疫苗主要是HBsAg的主蛋白，含266個(gè)氨基酸，電泳結(jié)果表明除有分子量為23kD和27kD兩條特異性蛋白區(qū)帶外，尚有三條糖蛋白區(qū)帶，即GP30及其二聚體，多聚體，共五條區(qū)帶，都具有活性。 乙肝基因疫苗供預(yù)防乙型肝炎之用。接種對(duì)象是乙型肝炎易感者（表面抗原陰性、轉(zhuǎn)氨酶正常)，主要用于嬰幼兒。
（二) 干擾素類藥物
1.人干擾素a1b(human recombinant interferon a1b rHuIFN a1b)是由166個(gè)氨基酸殘基組成的多肽，內(nèi)含5個(gè)Cys,形成二條二硫鍵，Cys空位的存在易使二硫鍵錯(cuò)配，形成聚合體，聚合體的活性僅為單體的1/10。人干擾素a1b分子量理論值19392D。等電點(diǎn)在5-6之間有多條帶，說明其等電點(diǎn)的不均一性。對(duì)酸十分穩(wěn)定，在pH=2的溶液中亦不會(huì)失活。對(duì)各種蛋白酶十分敏感，很易失去活性。人干擾素a1b的構(gòu)建質(zhì)粒的PBV867系列，系從人臍血白細(xì)胞經(jīng)NDV-F誘生后，提取mRNA反轉(zhuǎn)錄成DNA。人干擾素a1b具有廣譜的抗病毒作用，目前用于治療乙型和丙型肝炎。
2.人干擾素a2a(human recombinant interferon a2a,rHuIFNa2a)是由165個(gè)氨基酸組成的單鏈多肽，Cys"和Cys98、Cys29和Cys138組成二條二硫鍵。其中29-138之間的二硫鍵對(duì)干擾素生物活性更為重要。在pH=2.5的溶液中穩(wěn)定，對(duì)熱也穩(wěn)定。對(duì)各種蛋白酶敏感。分子量理論值為19219道爾頓，等電點(diǎn)在5-6之間。分子中無糖。人干擾素a2a系cDNA克隆，去掉23個(gè)信號(hào)肽，為ECORI-Pstl片段，全長(zhǎng)865bp。該產(chǎn)品具有很多天然的人類a干擾素制劑的特性。體外試驗(yàn)表明對(duì)不同人體腫瘤有抗增生作用和對(duì)裸鼠之人體腫瘤移植有抑制作用；與細(xì)胞表面的特殊受體結(jié)合后，刺激細(xì)胞產(chǎn)生2’，5’-寡腺苷酸合成酶和蛋白激酶等，從而抑制病毒蛋白質(zhì)合成，抑制病毒核酸密碼的轉(zhuǎn)錄和分解病毒的RNA核酸；調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力，影響免疫中間物質(zhì)的細(xì)胞膜受體表達(dá)，影響細(xì)胞毒性T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞及B細(xì)胞作用，可用于治療乙型和丙型肝炎。
3.人干擾素a2b(human recombinant interferon a2b,rHUIFNa2b)由165個(gè)氨基酸殘基組成的多肽，與人干擾素a2a在結(jié)構(gòu)上僅差一個(gè)氨基酸，即在第23位不是Lys而是Arg，其余結(jié)構(gòu)相同，因此，性質(zhì)也基本相同。本產(chǎn)品的構(gòu)建質(zhì)粒為重組質(zhì)粒PVG3，系假單孢植菌PPT31轉(zhuǎn)化而來。本品在臨床前期用細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)及動(dòng)物體內(nèi)人體腫瘤異種移植之研究表明具有抗增生作用，在體外試驗(yàn)也表明有明顯的免疫調(diào)節(jié)活性。與細(xì)胞膜上特殊受體結(jié)合后，能發(fā)揮細(xì)胞活性，誘導(dǎo)某些酶的作用，阻止受病毒感染細(xì)胞中病毒復(fù)制與增殖，起到抗病毒作用。因此該產(chǎn)品可用于治療多發(fā)性骨髓瘤、卡波西肉瘤、惡性黑色素瘤、白細(xì)胞白血病及慢性乙型肝炎及丙型肝炎等。
4.人干擾素r(human recmbinant interferon r,rHuIFNr)有23個(gè)信號(hào)肽，由143個(gè)氨基酸組成，分子量16775D，在氨基酸水平上與干擾素a和B有99%差異，且在分子中無Cys，故無二硫鍵。因此本品的性質(zhì)與干擾素a和B差異也很大，對(duì)酸很不穩(wěn)定，對(duì)熱穩(wěn)定性也很差。由于結(jié)構(gòu)中堿性氨基酸占多數(shù)，故其等電點(diǎn)偏堿性，約為pH8.6以上。天然r干擾素是一種糖蛋白，而大腸桿菌表達(dá)的r干擾素?zé)o糖基化，但仍具有生物活性。本產(chǎn)品選用質(zhì)粒pHE6，該質(zhì)粒是將人噬菌體Clts857基因和PRPC啟動(dòng)子及部分N蛋白基因插到PUC8上構(gòu)成的。人干擾素r除有抗病毒和抑制細(xì)胞生長(zhǎng)活性外，主要還是對(duì)免疫系統(tǒng)的作用，它的免疫調(diào)節(jié)功能包括激活巨噬細(xì)胞，促進(jìn)各種免疫細(xì)胞的成熟與淋巴因子的分泌等。目前臨床用于宮頸癌、生殖器疣、慢性肉芽腫和病毒感染及某些腫瘤。特別是近年發(fā)現(xiàn)其對(duì)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎療效甚佳，更擴(kuò)展了其臨床應(yīng)用前景。
（三)白細(xì)胞介素類藥物
迄今已發(fā)現(xiàn)17種白細(xì)胞介素，前13種的生物學(xué)活性概述如表14-1。
1.人白細(xì)胞介素-2(human recombinantinterleukin-2,rHuIL-2)是一種糖蛋白，由133個(gè)氨基酸殘基組成的單股鏈多肽，內(nèi)含一個(gè)二硫鍵，由于幾乎含有等量的酸性氨基酸和堿性氨基酸，故其等電點(diǎn)在pH7左右，分子量為1500-1700D，活性集中在N-端。本品對(duì)熱不穩(wěn)定，對(duì)各種蛋白酶敏感，對(duì)核酸酶不敏感，在pH2-9的溶液中穩(wěn)定。本產(chǎn)品基因cDNA克隆化是從ConA激活的Jurkat-3細(xì)胞（一種人的白細(xì)胞T細(xì)胞株，從Jurkat-FHCRC克隆而來)提取出高活性的IL-2mRNA作為模板并轉(zhuǎn)錄出單鏈cDNA，再合成雙鏈cDNA。人白細(xì)胞介素-2的主要作用是激活免疫效應(yīng)細(xì)胞產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)因子，共同有效的清除腫瘤細(xì)胞和病毒或細(xì)菌感染細(xì)胞，因此可以治療病毒性肝炎，治療免疫功能低下所引起的疾病或免疫缺陷所引起的疾病，并通過激活NK細(xì)胞，使它們變成LAK細(xì)胞，用這種過繼性免疫療法治療腫瘤，對(duì)黑色素瘤、腎細(xì)胞癌療效明顯，對(duì)白血病也有一定療效。
2.新型人白細(xì)胞介素-2(125ser human recombinantinterleukin-2,125Ser rHuIL-2)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與天然的IL-2不同之處是將125位的Cys通過點(diǎn)突變的方法改為絲氨酸(Ser)。這樣的新型IL-2性質(zhì)有所改變，即因不易形成二聚體，比活性提高；對(duì)熱較穩(wěn)定，同時(shí)在體內(nèi)的半衰期也延長(zhǎng)了。這些性質(zhì)的改變均有利于其臨床應(yīng)用。主要應(yīng)用于（1)腫瘤，對(duì)癌性胸、腹水的控制和消除效果明顯；（2)某些病毒性、細(xì)菌性疾病如乙型肝炎、麻風(fēng)、結(jié)核等；（3)免疫調(diào)節(jié)，用于手術(shù)、化療及放療后加速機(jī)體免疫功能的恢復(fù)，對(duì)于先天和后天免疫缺陷癥的治療也有一定療效。
表14-1 白細(xì)胞介素的生物學(xué)活性
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白細(xì)胞介素 曾用名稱 產(chǎn)生細(xì)胞 生物學(xué)活性
1淋巴細(xì)胞活化因子 巨噬細(xì)胞纖維母細(xì)胞 激發(fā)全身抗感染防御反應(yīng)，
（LAF)激活各種免疫活性細(xì)胞
2T細(xì)胞生長(zhǎng)因子 活化T細(xì)胞促進(jìn)T和B細(xì)胞的增殖和分化，
誘導(dǎo)和促進(jìn)多種細(xì)胞毒性的活
性，抑制膠質(zhì)細(xì)胞的生長(zhǎng)
3 多功能集落刺激因子 活化T細(xì)胞 促進(jìn)造血干細(xì)胞和T細(xì)胞增殖，
（Multi-CSF) 促進(jìn)肥大細(xì)胞和粒細(xì)胞的增殖與分化
4 B細(xì)胞分化因子 活化T細(xì)胞 促進(jìn)B和T細(xì)胞增殖，調(diào)節(jié)T和（BCGF-1)巨噬細(xì)胞功能
5 T細(xì)胞代替因子 活化T細(xì)胞 促進(jìn)B細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化，促進(jìn)（TRF) 噬酸性粒細(xì)胞的增殖分化
6 B細(xì)胞刺激因子-2 淋巴細(xì)胞，單核細(xì)胞 誘導(dǎo)B細(xì)胞增殖與分化，并產(chǎn)生
（BSF-2) 纖維母細(xì)胞Ig，支持多功能干細(xì)胞的增殖，
提高NK細(xì)胞活性，刺激造血細(xì)胞
7 淋巴細(xì)胞生成素 骨髓及胸腺基質(zhì)細(xì)胞 促進(jìn)B和T細(xì)胞前體增殖，促進(jìn)
（LPO) 胸腺細(xì)胞的生長(zhǎng)
8 粒細(xì)胞活化因子 單核巨噬細(xì)胞， 激活噬中性粒細(xì)胞，促進(jìn)血管生成
（NAF) 血管內(nèi)皮細(xì)胞
9 T細(xì)胞生長(zhǎng)因子 活化T細(xì)胞 促進(jìn)TH細(xì)胞增殖，促進(jìn)造血細(xì)胞
（TCGEIII)
10 細(xì)胞因子合成抑制 B細(xì)胞 刺激肥大細(xì)胞及其祖細(xì)胞，
因子（CSIF)促進(jìn)B細(xì)胞增殖
11骨髓基質(zhì)細(xì)胞 刺激造血細(xì)胞，刺激漿細(xì)胞瘤增殖
12 細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞 B細(xì)胞誘導(dǎo)多種細(xì)胞素等如r干擾素，成熟因子（CLMF) 激活NK細(xì)胞和T細(xì)胞增殖
13 活化T細(xì)胞 抑制細(xì)胞素的分泌和表達(dá)，
刺激B細(xì)胞增殖和CD23表達(dá)
（四)集落刺激因子類藥物
1.重組人粒細(xì)胞集落刺激因子(recombinant human granulocyte colony stimulating factor,rHG-CSF)該產(chǎn)品根據(jù)不同發(fā)宿主細(xì)胞，其表達(dá)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)稍有差異，用CHO細(xì)胞表達(dá)的為糖基化蛋白，含有174個(gè)氨基酸與天然人G-CSF結(jié)構(gòu)完全相同；用大腸桿菌表達(dá)的為非糖基化蛋白，N-端多一個(gè)蛋氨酸即由175個(gè)氨基酸組成，但與天然G-CSF有同等的生物學(xué)活性。該產(chǎn)品分子量理論值為18799D，糖基化G-CSF分子量為20kD左右，非糖基化的分子量應(yīng)在15500-17500D的范圍內(nèi)。重組人粒細(xì)胞集落刺激因子有促進(jìn)粒系造血干細(xì)胞增殖分化及增強(qiáng)成熟細(xì)胞功能的作用。臨床上主要用于：（1)骨髓移植時(shí)促進(jìn)中性白細(xì)胞增加；（2)癌癥化療時(shí)引起嚴(yán)重的中性粒細(xì)胞缺乏癥；（3)骨髓發(fā)育不良引起的嗜中性白細(xì)胞缺乏癥；（4)再生障礙性貧血伴隨嗜中性白細(xì)胞缺乏癥；（5)先天性、特發(fā)性嗜中性白細(xì)胞缺乏癥。
2.重組人粒細(xì)胞巨嗜細(xì)胞集落刺激因子(recombinant human granulocyte macrophage colony stimulating factor,rHuGM-CSF)本品的cDNA有單一開放讀碼框架，含452個(gè)核苷酸，編碼144個(gè)氨基酸，有兩個(gè)潛在的N-糖基化位點(diǎn)(Asnx-Ser/Thr)分別定位于40-46和54-56位之間。由于天然GM-CSFN端開始6個(gè)氨基酸是Ala-Pro-Ala-Arg-Ser-Pro,恰好與cDNA推導(dǎo)的18-23位氨基酸相同，表明其信號(hào)肽是由17個(gè)氨基酸組成。即非糖基化的GM-CSF由127個(gè)氨基酸組成。不同來源的GM-CSF的分子量范圍為14.5-35kD，它們的分子量差異是由于糖基化程度不同而造成的。但糖基化程度不同的GM-CSF生物學(xué)活性卻無明顯不同。等電點(diǎn)約為5.4。本品作為治療造血系統(tǒng)異常的有效藥物，臨床主要用于：（1)腫瘤化療所致的造血障礙；（2)愛滋�。唬�3)骨髓異常增生綜合癥、再生障礙性貧血；（4)骨髓移植后，加快骨髓造血的重建，并促進(jìn)周圍血白細(xì)胞恢復(fù)。（5)免疫增強(qiáng)作用。
3.重組人多潛能細(xì)胞集落刺激因子(human recombinant multipotential colony stimulatingfactor,rHumulti-CSF)根據(jù)cDNA序列，人多潛能細(xì)胞集落刺激因子有152個(gè)氨基酸，其中19個(gè)為信號(hào)肽，實(shí)際上由133個(gè)氨基酸組成。結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)N-糖基化位點(diǎn)，但有無糖基并不影響其生物學(xué)活性。本品分子量為15.1kD，等電點(diǎn)7.27，含兩個(gè)半胱氨酸，構(gòu)成一個(gè)二硫鍵。對(duì)熱不穩(wěn)定，對(duì)各種變性劑（SDS，鹽酸胍、尿素)有一定的抵抗力。本品為多功能細(xì)胞因子，可刺激造血干細(xì)胞的分化，增強(qiáng)某些免疫細(xì)胞的分化。臨床用于治療骨髓衰竭、再生障礙貧血、骨髓異常增殖綜合癥（MDS)等病人的白細(xì)胞減少癥，也用于治療放、化療所致的白細(xì)胞減少癥和血小板減少性紫瘢等。
（五)促紅細(xì)胞生成素(humanrecombinant Erythropoietin, rHuEPO)是含唾液酸的酸性蛋白，由165個(gè)氨基酸組成，結(jié)構(gòu)中有四個(gè)半胱氨酸形成兩條二硫鍵，分子量為30.4kD，其成分有約60%蛋白質(zhì)（重量)及40%為碳水化合物。對(duì)熱穩(wěn)定，耐有機(jī)溶劑，等電點(diǎn)為4.5，pH3.5-10活性穩(wěn)定，對(duì)蛋白水解酶、烷基化及碘化作用明感。本品的生產(chǎn)是用EPOpoly(A)加mRNA以上腎癌作模板從Escherichia Coli中克隆了人EPO的cDNA，從人基因組DNA噬菌體人庫中分離了基因組EPO克隆。促紅細(xì)胞生成素的主要作用是：（1)促進(jìn)紅系細(xì)胞生長(zhǎng)和分化，生成增多，促進(jìn)紅系池的擴(kuò)大；（2)促進(jìn)紅母細(xì)胞成熟；（3)抗氧化穩(wěn)定紅細(xì)胞膜，提高紅細(xì)胞膜抗氧化酶功能等。臨床主要用于：（1)腎功能衰竭所致的貧血；（2)癌性貧血；（3)結(jié)締組織病貧血；（4)骨髓增生異常綜合癥貧血。
（六)人生長(zhǎng)激素 重組人生長(zhǎng)激素(recombinant human growth factor,rHGH)是人腦垂體前葉分泌的一種非糖基化蛋白質(zhì)激素，含有191個(gè)氨基酸其中有四個(gè)半胱氨酸，形成二對(duì)二硫鍵。分子量21.5kD，等電點(diǎn)5.2。重組人生長(zhǎng)激素是將人腦垂體分泌的人生長(zhǎng)激素191肽編碼基因，先用化學(xué)合成方法合成相應(yīng)的DNA片段，并將合成的基因片段用分子克隆技術(shù)分別進(jìn)行擴(kuò)增、克隆，構(gòu)建完整的HGH基因。大腸桿菌表達(dá)的人生長(zhǎng)激素N端多了一個(gè)甲硫氨酸，形成192個(gè)氨基酸殘基，但不影響其生物學(xué)活性。本品能促進(jìn)骨髓、內(nèi)臟和全身生長(zhǎng)，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，影響脂肪和礦物質(zhì)代謝。在人體生長(zhǎng)發(fā)育中起著關(guān)鍵性作用。臨床主要用于治療兒童自發(fā)性垂體性侏儒癥，還可用于治療燒傷、骨折、創(chuàng)傷、出血性潰瘍、特納綜合癥、組織壞死、肌肉萎縮癥、骨質(zhì)疏松和肥胖癥等疾病。
（七)人表皮生長(zhǎng)因子 重組人表皮生長(zhǎng)因子(recombinant humanepidermal growth factor,rHEGF)是由53個(gè)氨基酸殘基組成的多肽，不帶糖基，N端為天東酰胺，C端為精氨酸，內(nèi)含三對(duì)二硫鍵，分子量約為6.2kD，等電點(diǎn)為4.7。易被蛋白酶水解而使生物活性喪失，本品全基因片段由6個(gè)合成片段組成，共159個(gè)堿基對(duì)。重組人表皮生長(zhǎng)因子可刺激表皮和內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和毛細(xì)血管生長(zhǎng)，因而能促進(jìn)燒傷、創(chuàng)傷及外科傷口的愈合，加速移植的表皮生長(zhǎng)。也可促使角膜上皮細(xì)胞、實(shí)質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)，因而在外傷性角膜糜爛、角膜潰瘍、角膜損傷、化學(xué)試劑灼傷角膜的治療上取得顯著效果，并可加速移植的角膜生長(zhǎng)。本品還有抑制胃酸分泌的功能，可促進(jìn)胃、十二指腸潰瘍愈合。
（八)組織纖溶酶原激活劑 組織纖溶酶原激活劑(recombinant human tissue plasminogen activator,rHutPA)屬絲氨酸蛋白酶，其活性易被抑制，分子量約為68kD，由二硫鍵相連的兩條多肽鏈組成，A鏈（重鏈，分子量約為3.6kD)含有287個(gè)氨基酸；B鏈（輕鏈分子量約為3.2kD)由253個(gè)氨基酸組成。本品必須糖基化才有生物學(xué)活性，故要用真核細(xì)胞表達(dá)，如CHO細(xì)胞等。本品的等電點(diǎn)在7.8-8.6之間，其最大組分在8.2，在pH5.0-8.0時(shí)較為穩(wěn)定，最適宜的pH為7.4，在枸櫞酸抗凝血漿中不穩(wěn)定。本品的顯著特點(diǎn)是對(duì)纖維蛋白具有高度親和力，主要是通過活化纖溶酶原，使纖溶酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w溶酶，降解纖維蛋白使血塊水解，血栓栓塞的血管重新通暢。故用來治療急性心肌梗死、異體腎移植后排斥反應(yīng)、腎病綜合癥下腔靜脈血栓形成等疾病。
三、基因工程藥物的發(fā)展趨勢(shì)
1．利用應(yīng)用基礎(chǔ)研究的成果開發(fā)新的基因工程藥物
例如通過克隆人、動(dòng)物和植物的新基因，并闡明其功能，特別是克隆與人類疾病有關(guān)的基因，從而尋找與之相關(guān)的蛋白質(zhì)從而引導(dǎo)新藥的開發(fā)；通過基因工程技術(shù)克隆人的受體尤其是受體亞型、通道蛋白或應(yīng)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物建立人類疾病新的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停┖Y選新的基因工程藥物使用；利用人類基因組計(jì)劃研究的成果剖析疾病的基因分布，找到相關(guān)作用靶，設(shè)計(jì)新的有效基因工程藥物與之作用等；利用抗體工程研制新的基因工程藥物。
2．利用蛋白質(zhì)工程改造現(xiàn)有基因工程藥品，創(chuàng)制新的產(chǎn)品
鑒于大分子蛋白質(zhì)在臨床上的應(yīng)用受到限制，而且其生物活性并非整個(gè)大分子所必需。故可以通過蛋白質(zhì)工程技術(shù)，改為利用這些天然蛋白質(zhì)的較小活性片段，即所謂“多肽提取”或“多肽結(jié)構(gòu)域”合成，又叫“小分子結(jié)構(gòu)藥物設(shè)計(jì)”。這類藥物能口服，有利于由皮膚、粘膜給藥，其制造成本也更低。這種設(shè)計(jì)思想也可應(yīng)用于多糖、核酸類藥物和模擬酶的有關(guān)研究。此外，以天然存在的生物藥物為先導(dǎo)化合物，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的認(rèn)識(shí)，采用蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)合成新的蛋白質(zhì)。應(yīng)用蛋白質(zhì)工程可以獲得多種自然界不存在的新型基因工程藥物。蛋白質(zhì)工程技術(shù)的應(yīng)用將把基因工程藥物的研究提高到新的水平。基因工程、蛋白質(zhì)工程同電子學(xué)相結(jié)合，生物傳感器以及生物芯片的研制與應(yīng)用將開辟基因工程藥物研究的新領(lǐng)域。
3．利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物技術(shù)生產(chǎn)基因工程藥品和基因治療
在基因工程藥物的研究和生產(chǎn)方式上，利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物生產(chǎn)的基因工程藥物已進(jìn)入或既將進(jìn)入實(shí)用化階段，是今后的一個(gè)重要發(fā)展方向。以高等動(dòng)物或植物作為目的基因的受體培育出的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因植物作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)基因工程藥物的優(yōu)點(diǎn)是不干擾動(dòng)、植物的正常代謝，產(chǎn)量高，產(chǎn)品純化容易、基因表達(dá)可以精確控制等。
基因工程藥物今后主要發(fā)展領(lǐng)域仍然是：
1．生理活性物質(zhì)
主要是活性蛋白及多肽類藥物，除了上述已上市的品種外，即將上市和仍然在開發(fā)、研究的品種還有許多種。
2．基因工程疫苗
盡管新型疫苗的開發(fā)有多種途徑，但開發(fā)熱點(diǎn)仍然是基因重組亞單位疫苗和重組牛痘病多價(jià)疫苗。基因重組乙肝亞單位疫苗的研制成功，是開發(fā)新型疫苗的一個(gè)重要里程碑，今后將有多種基因工程疫苗投放市場(chǎng)或進(jìn)入臨床試驗(yàn)。核酸疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗的研究將是另一個(gè)重要研究方向，核酸疫苗具有能在宿主細(xì)胞中表達(dá)，激發(fā)免疫應(yīng)答，從而既具有重組亞單位疫苗的安全性，又具有減毒活疫苗誘導(dǎo)全面免疫應(yīng)答的高效力并且對(duì)變異迅速的病源微生物提供交叉防御等特點(diǎn)。目前重點(diǎn)研究的DNA疫苗有，流感DNA疫苗、艾滋病DNA疫苗、狂犬病DNA疫苗、結(jié)核病DNA疫苗及瘧疾DNA疫苗等；
3．單克隆抗體及診斷試劑；
4．導(dǎo)向藥物，包括抗腫瘤藥物與單抗的偶合物，免疫毒素與單抗的偶合物；
5．抗生素
重點(diǎn)是應(yīng)用DNA重組技術(shù)與酶工程技術(shù)大量生產(chǎn)6-APA，T-ADCA和半合成抗生素、并采用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗生素高產(chǎn)菌株；
6．應(yīng)用基因工程技術(shù)與酶工程技術(shù)生產(chǎn)氨基酸和維生素等。
