第一篇：微生物制藥技術(shù)及研究前景

微生物制藥技術(shù)及研究前景

摘要：在人類基因組工程和生物信息學(xué)的推動(dòng)下，生物技術(shù)創(chuàng)新日新月異，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷一個(gè)飛速發(fā)展的新階段，工業(yè)微生物技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要支撐，是解決資源危機(jī)、生態(tài)環(huán)境危機(jī)和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的根本技術(shù)依托。工業(yè)微生物的發(fā)展使現(xiàn)代生物技術(shù)滲透到包括醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、化工、環(huán)保等幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域，并扮演著重要角色。本文通過(guò)對(duì)研究微生物制藥技術(shù)的研究和前景的綜述，介紹了微生物制藥的原理和方法以及可能對(duì)人類醫(yī)學(xué)事業(yè)產(chǎn)生的積極影響，旨在進(jìn)一步明確為生物制藥在社會(huì)發(fā)展過(guò)程中重要地位。

關(guān)鍵詞：微生物制藥 生物制品 抗生素

微生物來(lái)源的藥物通稱為生物藥物，是微生物在其生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的，能以極低濃度抑制或影響其他生物機(jī)能的低分子量代謝物。包括抗生素和具有其他藥理作用的微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物，以及以微生物次級(jí)代謝為先導(dǎo)化合物、通過(guò)生物或化學(xué)方法制得的衍生物。20世紀(jì)40年代青霉素問(wèn)世，開(kāi)創(chuàng)了微生物藥物的新時(shí)代。抗生素在世界范圍內(nèi)廣泛使用，使人類許多傳染性疾病得到控制；隨著微生物制藥的發(fā)展，它們?cè)谀[瘤化療、器官移植以及高膽固醇血癥治療等方面也發(fā)揮重要作用，成為不可缺少的藥物[1]。

微生物制藥在醫(yī)藥工業(yè)中占有重要地位，半個(gè)世紀(jì)以來(lái)微生物轉(zhuǎn)化在藥物研制中一系列突破性的應(yīng)用給醫(yī)藥工業(yè)創(chuàng)造了巨大的醫(yī)療價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。目前全世界為生物藥物的總產(chǎn)量占醫(yī)藥工業(yè)總產(chǎn)值的15%左右。在我國(guó)微生物制藥也是醫(yī)療工業(yè)的支柱行業(yè)之一。

1.微生物制藥的概念和特點(diǎn)

微生物制藥是利用微生物技術(shù)，通過(guò)高度工程化的新型綜合技術(shù)，以利用微生物反應(yīng)過(guò)程為基礎(chǔ)，依賴于微生物機(jī)體在反應(yīng)器內(nèi)的生長(zhǎng)繁殖及代謝過(guò)程來(lái)合成一定產(chǎn)物，通過(guò)分離純化技術(shù)進(jìn)行提取精制，并最終制劑成型來(lái)實(shí)現(xiàn)藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)[2]。

微生物制藥工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是利用某種微生物以“純種狀態(tài)”，也就是不僅“種子”要優(yōu)而且只能是一種，如其它菌種進(jìn)來(lái)即為雜菌。對(duì)固定產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，一定按工藝有它最合適的“飯”—培養(yǎng)基，來(lái)供它生長(zhǎng)。培養(yǎng)基的成分不能隨意更改，一個(gè)菌種在同樣的發(fā)酵培養(yǎng)基中，因?yàn)橹簧倭嘶蚨嗔四硞€(gè)成分，發(fā)酵的成品就完全不同。如金色鏈霉菌在含氯的培養(yǎng)基中可形成金霉素，而在沒(méi)有氯化物或在培養(yǎng)基中加入抑制生成氯化的物質(zhì)，就產(chǎn)生四環(huán)素。

2.微生物制藥技術(shù)

微生物藥物的利用是從人們熟知的抗生素開(kāi)始的，近年來(lái)，由于基礎(chǔ)生命科學(xué)的發(fā)展和各種新的生物技術(shù)的應(yīng)用，報(bào)道的微生物產(chǎn)生的除了抗感染、抗腫瘤以外的其他生物活性物質(zhì)日益增多，如特異性的酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、受體拮抗劑和抗氧化劑等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活動(dòng)的范圍。但這些物質(zhì)均為微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物，其在生物合成機(jī)制、篩選研究程序及生產(chǎn)工藝等方面和抗生素都有共同的特點(diǎn)，但把它們通稱為抗生素顯然是不恰當(dāng)?shù)模谑遣簧賹W(xué)者就把微生物產(chǎn)生的這些具有生理活性（或稱藥理活性）的次級(jí)代謝產(chǎn)物統(tǒng)稱為微生物藥物[3]。微生物藥物的生產(chǎn)技術(shù)就是微生物制藥技術(shù)。可以認(rèn)為包括五個(gè)方面的內(nèi)容：

2.1菌種的獲得

根據(jù)資料直接向有科研單位、高等院校、工廠或菌種保藏部門索取或購(gòu)買；從大自然中分離篩選新的微生物菌種。新菌種的分離是要從混雜的各類微生物中依照生產(chǎn)的要求、菌種的特性，采用各種篩選方法，快速、準(zhǔn)確地把所需要的菌種挑選出來(lái)，進(jìn)行生產(chǎn)性能測(cè)定。這些特性包括形態(tài)、培養(yǎng)特征、營(yíng)養(yǎng)要求、生理生化特性、發(fā)酵周期、產(chǎn)品品種和產(chǎn)量、耐受最高溫度、生長(zhǎng)和發(fā)酵最適溫度、最適pH值、提取工藝等。

2.2高產(chǎn)菌株的選育

由于為生物基因突變是對(duì)即發(fā)生的，人們正在尋求基因的定向突變經(jīng)誘變劑處理的細(xì)胞中只有一部分是突變型菌株，況且，在突變型菌株中又只有一小部分是理想得的正突變體菌株，而有害突變體往往占很大比例；另一方面，從自然界篩選得來(lái)的菌株藥物代謝合成能力低，野生型菌株由于長(zhǎng)時(shí)間生長(zhǎng)在非最適條件下，大多只產(chǎn)生不帶10mg/L產(chǎn)物[4]，而對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，如果不盡心改良，勢(shì)必造成成本過(guò)高，因而沒(méi)有工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值；即使是以用于工業(yè)生產(chǎn)的菌株，危機(jī)不斷提高產(chǎn)量、降低成本，軍中改良也是手段之一要想使菌種產(chǎn)量不斷提高，最根本的還是要依靠本身固有的遺傳特性，這就必須不斷的進(jìn)行軍中選育、改良。

工業(yè)菌種的育種是運(yùn)用遺傳學(xué)原理和技術(shù)對(duì)某個(gè)用于特定生物技術(shù)目的的菌株進(jìn)行的多方位的改造。通過(guò)改造，可使現(xiàn)存的優(yōu)良性狀強(qiáng)化，或去除不良性質(zhì)或增加新的性狀。育種的方法包括：自然選育、誘變育種、雜家育種、基因工程技術(shù)改良菌種。

2.2.1自然選育 自然選育是指為生物細(xì)胞群體不經(jīng)人工處理的自發(fā)突變進(jìn)行菌種選育的育種方法。自然選育也稱自然分離，主要是對(duì)菌種加以純化，以獲得遺傳背景較為均一的細(xì)胞群體。一般菌種經(jīng)過(guò)多次傳代或長(zhǎng)期保存后，由于自發(fā)突變或異核體和多倍體的分離，使有些細(xì)胞的遺傳性狀發(fā)生改變，造成菌種不純，生產(chǎn)能力下降，亦即菌種退化。因此在工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)酵研究中要經(jīng)常進(jìn)行自然分離，純化菌種。但微生物的自發(fā)突變頻率很低，正突變頻率更低，因而通過(guò)自然選育雖能提高菌種生產(chǎn)力或獲得某種優(yōu)良特性菌株，但一般倆說(shuō)，效率低、進(jìn)展慢，效果不顯著。因此，經(jīng)常將自然選育和有變育種交替使用，這樣可以收到良好的效果。

2.2.2誘變育種

誘變育種使用不同的誘變劑處理微生物的細(xì)胞群體，易誘發(fā)遺傳突變，然后采用漸變、快速和高效的篩選的方法，從中選出所需要的變株。采用這種方法，微生物菌種突變的頻率比自發(fā)突變有大幅度的提高，但所誘發(fā)的遺傳性狀的改變時(shí)隨機(jī)的，因而需要進(jìn)行大量的篩選。誘變育種在工業(yè)微生物育種中應(yīng)用最早。當(dāng)前，發(fā)酵工業(yè)中使用的高產(chǎn)菌株，幾乎都是通過(guò)誘變育種而大大提高了生產(chǎn)性能的菌株，故至今仍是菌種改良的主要方法之一。

誘變劑育種的方法但很多，了歸納起來(lái)可分為物理誘變劑、化學(xué)誘變劑、和生物誘變劑三大類。

物理誘變劑包括紫外線、快中子、X射線、γ射線、β射線、激光、微波等。化學(xué)誘變劑有烷化劑、嵌合劑、堿基類似物、亞硝酸、抗生素。生物誘變劑有噬菌體和轉(zhuǎn)座引子。

2.2.3雜交育種

雜交育種是將兩個(gè)基因型不同的親株的某些遺傳信息，通過(guò)雜交重新組合與同一個(gè)充足體重，形成新的遺傳型個(gè)體的過(guò)程。雜交育種包括準(zhǔn)性生殖、接合、原生質(zhì)融合。其中原生質(zhì)融合包括選出標(biāo)記菌株，兩親株分別制備原生質(zhì)體，原生質(zhì)體的再生，融合子的選擇五個(gè)步驟。

2.2.4基因工程技術(shù)改良菌種

多年來(lái)，由于大量使用甚至濫用抗生素，一直普遍出現(xiàn)耐藥菌，人們希望有更多的新抗生素代替現(xiàn)有瓶中，而常規(guī)方法從微生物中發(fā)現(xiàn)新抗生素已經(jīng)越來(lái)越難，如果采用誘變育種方法來(lái)尋找新品種，存在選育周期長(zhǎng)、效率低以及盲目性、隨機(jī)性的問(wèn)題。基因工程，即重組DNA技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，從分子水平上揭開(kāi)了遺傳的奧秘。隨著這一技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，重組DNA技術(shù)已在微生物菌種改良中起著越來(lái)越重要的作用，在工業(yè)上已經(jīng)取得有重要意義的成果。

在微生物菌種改良上，重組DNA技術(shù)可實(shí)現(xiàn)微生物藥物的產(chǎn)量單位上的提高，如增加限速酶基因拷貝數(shù)，引入抗性基因和調(diào)節(jié)基因，通過(guò)克隆抗生素的全部結(jié)構(gòu)基因改變表達(dá)體系提高產(chǎn)量。重組DNA技術(shù)還可通過(guò)以下四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)菌種改良（1）阻斷支路代謝，增加有效組分含量（2）構(gòu)建能產(chǎn)生半合成抗生素中間體的基因工程菌（3）構(gòu)建生產(chǎn)新型化合物的基因工程菌（4）引入血紅蛋白基因，改善微生物的工業(yè)性狀[5]。

2.3微生物藥物產(chǎn)生菌的保藏

原始菌種一半活性較低，不能馬上用于生產(chǎn)，必須經(jīng)理自然分離和人工誘變，需要做大量的工作才能獲得穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)菌株，將這個(gè)優(yōu)質(zhì)菌株保存起來(lái)是工業(yè)菌株管理的一道必要程序，在發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中某種產(chǎn)品能否持續(xù)高產(chǎn)，大部分依賴于菌種的穩(wěn)定性。菌種保存的方法有：(1)移植培養(yǎng)保藏法（2）液體石蠟保藏法（3）沙土保藏法（4）麥粒保藏法（5）低溫保藏法（6）冷凍干燥保藏法（7）L-干燥保藏法（8）雙層管瓶保藏法（9）液氮超低溫保藏法。[6]2.4微生物藥物的發(fā)酵工藝

根據(jù)操作方式不同，發(fā)酵工藝分為間歇發(fā)酵，連續(xù)發(fā)酵和流加發(fā)酵三種類型，其中流加發(fā)酵在生產(chǎn)和科研上應(yīng)用最為廣泛。在發(fā)酵工藝中反映發(fā)酵過(guò)程變化的參數(shù)分為物理參數(shù)、化學(xué)參數(shù)和生物學(xué)參數(shù)三大類，這些參數(shù)的變化直接影響到發(fā)酵工業(yè)的生產(chǎn)率和產(chǎn)物品質(zhì)。對(duì)發(fā)酵工藝過(guò)程影響較大的是發(fā)酵溫度、pH值、溶解氧、泡沫、菌體濃度和基質(zhì)、發(fā)酵時(shí)間[7]等6個(gè)方面，他們分別對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響這里不做贅述。發(fā)酵工藝簡(jiǎn)要步驟如下：

（1）首先要了解菌種的來(lái)源、生活習(xí)慣、生理生化特性和一般的營(yíng)養(yǎng)要求。根據(jù)不同類型微生物的生理特性考慮培養(yǎng)基的組成。

（2）其次要了解生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)條件，生物合成的代謝途徑，代謝產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)、一般提取方法和產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）選擇一種較好的化學(xué)合成培養(yǎng)基做基礎(chǔ)，先做一些試驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，考察微生物藥物的產(chǎn)量和品質(zhì)。不斷調(diào)整各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和其他物質(zhì)的配比來(lái)改善產(chǎn)品的質(zhì)量。

（5）有些發(fā)酵產(chǎn)物，如抗生素等，除了配制培養(yǎng)基以外，還要通過(guò)中間補(bǔ)料法，一面對(duì)碳及氮的代謝予以適當(dāng)?shù)目刂疲幻骈g歇添加各種養(yǎng)料和前體類物質(zhì)，引導(dǎo)發(fā)酵走向合成產(chǎn)物的途徑[8]。

(6)選擇培養(yǎng)及原料時(shí)也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效益。

2.5微生物藥物的分離、精制和鑒別

2.5.1微生物藥物的分離提取

微生物藥物的分離提取的方法有：溶劑萃取法，離子交換法[9]。2.5.2微生物藥物的精致

經(jīng)過(guò)分離提取所得的產(chǎn)品一般仍為粗品，需要進(jìn)一步精制，由于粗品的純度較低，量很少，進(jìn)一步精制主要借助色譜技術(shù)。按照分離機(jī)理，色譜法可分為媳婦色譜、分配色譜、離子交換色譜和排阻色譜。20世紀(jì)60年代以后基于技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展了高壓液相色譜技術(shù)，其機(jī)理與經(jīng)典色譜相同，但分離效率大大提高[10]。

2.5.3微生物藥物的鑒別

迄今發(fā)現(xiàn)的抗生素級(jí)其他有生理活性的微生物產(chǎn)物已逾萬(wàn)種，采用各種方法和模型其目的是增加新活性化合物出現(xiàn)的幾率，但在篩選中絕大多數(shù)化合物都是已知的，所以微生物產(chǎn)物的鑒別在微生物制藥工業(yè)中也是一個(gè)重要步驟[11]。現(xiàn)階段主要利用的微生物藥物快速準(zhǔn)確鑒別的技術(shù)是LC-UV（液相色譜-紫外光譜連用技術(shù)）、LC-MS（液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)）、LC-IR（液相色譜-紅外連用技術(shù)）及LC-NMR（液相色譜-核磁共振連用技術(shù)）。

3.我國(guó)微生物制藥的研究進(jìn)展

過(guò)去5年中國(guó)創(chuàng)新微生物藥物篩選與發(fā)現(xiàn)研究獲進(jìn)展，目前已擁有12萬(wàn)株40萬(wàn)份的藥用微生物菌株和20萬(wàn)個(gè)微生物發(fā)酵提取品，微生物產(chǎn)物高通量篩選模型150多個(gè)，獲得了一批微生物藥物先導(dǎo)化合物或候選物，為創(chuàng)新微生物藥物研發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所所長(zhǎng)蔣建東近日披露這一信息時(shí)稱，中國(guó)是擁有生物多樣性最多的國(guó)家，具有研究開(kāi)發(fā)利用微生物藥用資源優(yōu)勢(shì)。目前已建立了200萬(wàn)樣次的規(guī)模化微生物藥物高通量篩選平臺(tái)，每年都有新的微生物藥物品種申請(qǐng)臨床批件，其中可利霉素已完成Ⅲ期臨床試驗(yàn)，力達(dá)霉素和埃博霉素等正進(jìn)行Ⅱ期臨床試驗(yàn)。微生物藥物已占全球藥品市場(chǎng)20%以上，占中國(guó)內(nèi)地市場(chǎng)的35%以上[12]。

4.結(jié)語(yǔ)與展望

微生物制藥工業(yè)在醫(yī)藥工業(yè)中所占的比例越來(lái)越大，這種技術(shù)相比于化學(xué)合成的方法更為簡(jiǎn)便，而且經(jīng)濟(jì)效益也更高。微生物制藥技術(shù)作為一項(xiàng)新興的技術(shù)，在世界各國(guó)衛(wèi)生醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域已經(jīng)取得了卓越的成績(jī)。歐美日等國(guó)已不同程度地制定了今后幾十年內(nèi)用生物過(guò)程取代化學(xué)過(guò)程的戰(zhàn)略計(jì)劃，可以看出工業(yè)微生物技術(shù)在未來(lái)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中重要地位。如胰島素、氨基酸、牛痘等微生物制藥技術(shù)成熟發(fā)展的產(chǎn)物。21世紀(jì)初在微生物制藥領(lǐng)域中，寶曲這一科研成果成為利用微生物制藥成功的典范，尤其是在心腦血管領(lǐng)域占有舉足輕重的作用。一方面隨著制藥工藝的不斷完善和成熟，微生物制藥必然能夠解決更多傳統(tǒng)制藥工藝所不能解決的問(wèn)題，有利于加速醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展。另一方面現(xiàn)代社會(huì)以追求綠色高科技，可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，隨著能源日益稀缺傳統(tǒng)醫(yī)藥發(fā)展瓶頸日趨嚴(yán)重，微生物制藥將在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。

參考文獻(xiàn)

[1]吳劍波．微生物制藥[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002． [2]盛祖嘉.微生物遺傳學(xué).第二版.北京：科學(xué)出版社，1987 [3]王艷紅，賈桂燕，余麗蕓，等．微生物制藥本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索 與實(shí)踐[J]．安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011(1)：175—176 [4]岑沛霖，蔡謹(jǐn)，工業(yè)微生物學(xué)，背景；化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心，2000 [5]陳代杰，微生物藥物學(xué)，上海：華東理工大學(xué)出版社，1999 [6]中國(guó)科學(xué)院微生物所《菌種爆倉(cāng)手冊(cè)》編著組，菌種保藏手冊(cè).北京：科學(xué)出版社，1980 [7]郭勇，生物技術(shù)制藥.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2001 [8]鄔行彥等.抗生素生產(chǎn)工藝學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994 [9]嚴(yán)希康.生化分離技術(shù).上海：華東理工大學(xué)出版社，1996 [10]楊松成.生物醫(yī)藥學(xué)中的液相色譜-質(zhì)樸連用.北京：中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，1999 [11]顧覺(jué)奮.微生物藥品化學(xué)分析.北京：爵士醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社，1999 [12]吳杭，微生物藥物產(chǎn)生菌功能基因組學(xué)研究進(jìn)展，上海，2000

第二篇：微生物論文微生物制藥

微生物制藥

【摘要】微生物制藥利用微生物技術(shù)，通過(guò)高度工程化的新型綜合技術(shù)，以利用微生物反應(yīng)過(guò)程為基礎(chǔ)，依賴于微生物機(jī)體在反應(yīng)器內(nèi)的生長(zhǎng)繁殖及代謝過(guò)程來(lái)合成一定產(chǎn)物，通過(guò)分離純化技術(shù)進(jìn)行提取精制，并最終制劑成型來(lái)實(shí)現(xiàn)藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)。【關(guān)鍵詞】微生物制藥抗生素甾體激素酶及酶抑制劑

半個(gè)世紀(jì)以來(lái)微生物轉(zhuǎn)化在藥物研制中一系列突破性的應(yīng)用給醫(yī)藥工業(yè)創(chuàng)造了巨大的醫(yī)療價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。微生物制藥工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是利用某種微生物以“純種狀態(tài)”，也就是不僅“種子”要優(yōu)而且只能是一種，如其它菌種進(jìn)來(lái)即為雜菌。微生物在其生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的，能以極低濃度抑制或影響其他生物機(jī)能的低分子量代謝物。微生物制藥利用微生物技術(shù)，通過(guò)高度工程化的新型綜合技術(shù)，以利用微生物反應(yīng)過(guò)程為基礎(chǔ)，依賴于微生物機(jī)體在反應(yīng)器內(nèi)的生長(zhǎng)繁殖及代謝過(guò)程來(lái)合成一定產(chǎn)物，通過(guò)分離純化技術(shù)進(jìn)行提取精制，并最終制劑成型來(lái)實(shí)現(xiàn)藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)。微生物制藥的生物來(lái)源是青霉素，放線菌；作用對(duì)象是抗菌藥，抗腫瘤藥，抗病毒藥，除草劑，酶抑制劑，免疫調(diào)節(jié)劑；作用機(jī)制是抑制細(xì)胞壁合成藥，影響細(xì)胞膜功能藥，干擾蛋白質(zhì)合成藥；化學(xué)結(jié)構(gòu)是抗生素，維生素，氨基酸，甾體激素，酶及酶抑制劑。

一、代表人物及主要成果

Louis Pasteur(1822～1895)法國(guó)微生物學(xué)家，化學(xué)家。對(duì)狂犬病的研究是他科學(xué)生涯中最后、也是最重要的一項(xiàng)工作。將狂犬患者的唾液注射到兔子體中，使兔感染狂犬病后，再將兔的腦和脊髓，制成可供免疫用的弱化疫苗，1885年在一個(gè) 9歲的被患狂犬病的狼咬傷的孩子身上試用，獲得成功。這一研究成果當(dāng)時(shí)被譽(yù)為“科學(xué)紀(jì)錄中最杰出的一項(xiàng)”。巴斯德研究所就在那時(shí)籌款建立。開(kāi)創(chuàng)了藥物微生物技術(shù)的新時(shí)代。

Alexander Fleming英國(guó)細(xì)菌學(xué)家。他首先發(fā)現(xiàn)青霉素。后英國(guó)病理學(xué)家弗勞雷、德國(guó)生物化學(xué)家錢恩進(jìn)一步研究改進(jìn)，并成功的用于醫(yī)治人的疾病，三人共獲諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。青霉素的發(fā)現(xiàn)，是人類找到了一種具有強(qiáng)大殺菌作用的藥物，結(jié)束了傳染病幾乎無(wú)法治療的時(shí)代；從此出現(xiàn)了尋找抗菌素新藥的高潮，人類進(jìn)入了合成新藥的新時(shí)代。

Selman Abraham waksman抗生素之父瓦克斯曼，美國(guó)人。對(duì)土壤微生物產(chǎn)生抗生素物質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)和開(kāi)創(chuàng)性工作，發(fā)現(xiàn)了鏈霉素是結(jié)核桿菌的克星。

二、抗生素

細(xì)菌對(duì)抗生素的抗性有內(nèi)在抗性(intrinsic resistance)和獲得性抗性(acquired re2sistance)。內(nèi)在抗性是指細(xì)菌天然對(duì)某些抗生素不敏感。獲得性抗性涉及細(xì)菌遺傳背景的改變。細(xì)菌可通過(guò)隨機(jī)突變, 或表達(dá)潛在抗性基因獲得抗性;也可通過(guò)抗性基因水平轉(zhuǎn)移獲得抗性。細(xì)菌可移動(dòng)遺傳元件(mobile genetic elements, MGE)可以在同種甚至不同種菌株間水平轉(zhuǎn)移, 加速了臨床上耐藥及多重耐藥菌株產(chǎn)生。【1】 鏈霉素（streptomycin）是一種氨基葡萄糖型抗生素，分子式C21H39N7O12。1943年美國(guó) S.A.瓦克斯曼從鏈霉菌中析離得到，是繼青霉素后第二個(gè)生產(chǎn)并用于臨床的抗生素。它的抗結(jié)核桿菌的特效作用，開(kāi)創(chuàng)了結(jié)核病治療的新紀(jì)元。鏈霉素屬于不含伯胺基的氨基糖苷類抗生素，可采用兩種方法制備免疫原。一是利用醛基可以采用O-(羧甲基)羥基胺法，將其生成含有帶羧基的半抗原衍生物，然后采用碳化二亞胺法，將帶有羧基的半抗原與載體蛋白的胺基或者羧基結(jié)合。二是利用鏈霉素其醛基直接與載體蛋白的胺基縮和。【2】目前已發(fā)現(xiàn)的天然抗生素約2/ 3 來(lái)源于鏈霉菌。利用鏈霉菌產(chǎn)抗生素能力與鏈霉素抗性基因之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系定向篩選正向突變株,是目前農(nóng)用抗生素科研領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，紫外誘變是菌種選育過(guò)程中最常用的誘變方法之一,但該法導(dǎo)致的菌種突變是隨機(jī)的,正突變株的出現(xiàn)頻率很低,需要進(jìn)行大量的篩選工作。通過(guò)將鏈霉素抗性篩選法與傳統(tǒng)紫外誘變法結(jié)合,可快速、有效的獲得理想的抗生素高產(chǎn)突變株。

三、甾體激素

甾體激素藥物是僅次于抗生素的第二類藥物, 由于其結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜, 目前利用全合成的方法比較困難, 通常以具有甾體母核結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物為原料采用半合成的方法改造后制得。以前生產(chǎn)甾體激素類藥物以薯蕷皂素為起始原料, 但自20世紀(jì)70年代以來(lái), 薯蕷資源日漸枯竭, 皂素價(jià)格不斷上漲, 促使國(guó)內(nèi)外一些公司尋找和開(kāi)發(fā)新的甾體激素藥物的原料。植物甾醇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它可以作為甾體激素藥物半合成的原料。微生物選擇性降解甾體側(cè)鏈技術(shù)的發(fā)展使這些廉價(jià)易得的甾醇充分利用成為可能。（1）植物甾醇的微生物轉(zhuǎn)化

諾卡氏菌、分枝桿菌、節(jié)桿菌和假單胞桿菌等微生物都能將甾醇類化合物作為碳源利用, 而使甾醇降解。甾體微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物的酶對(duì)甾體底物的某一部位進(jìn)行特定的化學(xué)反應(yīng)來(lái)獲得一定的產(chǎn)物。

（2）微生物選擇性降解甾醇側(cè)鏈

微生物對(duì)甾醇作用產(chǎn)生42AD和ADD主要包括側(cè)鏈的降解, C23位羥基氧化成酮基以及C25, 6位雙鍵的氫化。其中, 起決定作用的是側(cè)鏈的降解。甾醇側(cè)鏈的降解開(kāi)始于C227位的羥化, 然后經(jīng)過(guò)氧化, 最終截?cái)嘤贑217位。選擇性控制微生物降解側(cè)鏈的途徑主要有以下兩種: 加入酶抑制劑以及利用誘變技術(shù)。

（3）影響植物甾醇側(cè)鏈降解收率的因素

一是發(fā)酵液中植物甾醇的溶解度，甾醇是脂溶性化合物, 在水中的溶解度很低, 因此反應(yīng)中甾醇的有效濃度相當(dāng)?shù)? 這就導(dǎo)致反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率偏低。因此, 應(yīng)采取措施提高甾醇底物的溶解度, 使甾醇與微生物細(xì)胞有良好的接觸從而提高產(chǎn)物收率；二是微生物細(xì)胞膜的通透性，甾體微生物降解緩慢的原因不僅在于發(fā)酵液中底物和產(chǎn)物溶解度低, 也在于它們進(jìn)出微生物細(xì)胞的速度也很低。因此改變微生物細(xì)胞膜的通透性使甾醇底物及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物能自由地出入細(xì)胞, 也是促進(jìn)側(cè)鏈降解的有效方法。【3】

四、微生物發(fā)酵制藥

微生物有著非常強(qiáng)大的分解轉(zhuǎn)化物質(zhì)的能力,并能產(chǎn)生豐富的次生代謝產(chǎn)物,通過(guò)微生物的生長(zhǎng)代謝和生命活動(dòng)來(lái)炮制中藥,可以比一般的物理或化學(xué)的炮制手段更大幅度地改變藥性,提高療效,降低毒副作用,擴(kuò)大適應(yīng)癥。中藥發(fā)酵制藥技術(shù)是在繼承中藥炮制學(xué)發(fā)酵法的基礎(chǔ)上,吸取了微生態(tài)學(xué)研究成果,結(jié)合現(xiàn)代生物工程的發(fā)酵技術(shù)而形成的高科技中藥制藥新技術(shù),是從中藥(天然藥物)制藥方面尋找藥物的新療效。（1）微生物對(duì)中藥發(fā)酵的作用

微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的生物活性物質(zhì),并易于組織工業(yè)化生產(chǎn)。現(xiàn)代工業(yè)中許多生物產(chǎn)品都是通過(guò)微生物發(fā)酵生產(chǎn)的,如各式各樣的酶、抗生素。有些微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中可以分泌幾十種胞外酶到培養(yǎng)基中去,微生物進(jìn)行生命活動(dòng)所產(chǎn)生的胞內(nèi)酶更是有成百上千,這些豐富而強(qiáng)大的酶系是中藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ),可以將藥物的成分分解轉(zhuǎn)化形成新的成分,這些新成分就是新的活性藥物篩選的物質(zhì)基礎(chǔ)。這就是微生物可以用來(lái)發(fā)酵炮制中藥的理論根據(jù)如酶法已成為中藥炮制的一種方法。（2）由于微生物也會(huì)形成豐富多樣的次生代謝產(chǎn)物,它們有些本身就是功效良好的藥物;或以中藥中的有效成分為前體,經(jīng)微生物的代謝可以形成新的化合物或微生物的次生代謝產(chǎn)物和中藥中的成分發(fā)生反應(yīng)形成新的化合物。微生物的分解作用有可能將中藥中的有毒物質(zhì)進(jìn)行分解,從而降低藥物的毒副作用。微生物容易誘變,可以根據(jù)需要,運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)微生物進(jìn)行改造,使之更適合中藥發(fā)酵的需要。現(xiàn)代生物技術(shù)首先在微生物體中得到運(yùn)用,也是基因工程等技術(shù)最成熟的領(lǐng)域。【4】

五、酶抑制劑

酪氨酸酶廣泛存在于自然界中，其化學(xué)本質(zhì)是含銅蛋白，是黑色素生物合成的關(guān)鍵酶和限速酶。酪氨酸酶的活性與色素沉著性疾病、食品褐變等均有密切關(guān)系。抑制酪氨酸酶活性對(duì)人類皮膚色素疾病的治療、食品保鮮及農(nóng)業(yè)抗蟲(chóng)領(lǐng)域具有重要意義。（1）微生物來(lái)源

從海洋紅藻表面分離得到核盤霉菌中的葡萄孢菌，利用酪氨酸酶抑制活性追蹤法對(duì)其代謝產(chǎn)物進(jìn)行研究，分離得到3個(gè)含α-吡喃酮結(jié)構(gòu)的化合物均對(duì)酪氨酸酶有抑制性，同時(shí)初步確定α-吡喃酮聯(lián)接戊烷基時(shí)顯示最強(qiáng)的酪氨酸酶活性抑制力。從4000余個(gè)微生物代謝產(chǎn)物中找到一株活性化合物產(chǎn)生菌，經(jīng)鑒定為鏈霉菌，以酪氨酸酶為底物，發(fā)現(xiàn)鏈霉菌代謝產(chǎn)物H7264A和H7263B 均具有酪氨酸酶抑制活性。（2）酪氨酸酶抑制劑的作用機(jī)理

國(guó)內(nèi)外對(duì)酪氨酸酶抑制劑的抑制機(jī)理普遍認(rèn)為包括：清除氧自由基，終止自由基鏈的引發(fā)，削弱酪氨酸酶的供氧作用，削弱酪氨酸酶作用。酪氨酸酶抑制劑結(jié)構(gòu)與底物相似，作為酪氨酸酶的競(jìng)爭(zhēng)性底物，從而削弱酪氨酸酶對(duì)酪氨酸及其系列氧化產(chǎn)物的催化氧化作用。根據(jù)抑制劑與酶作用后是否引起酶永久性失活，可將酶抑制劑分為不可逆抑制與可逆抑制。【5】 【參考文獻(xiàn)】

【1】蔣培余，細(xì)菌遺傳元件水平轉(zhuǎn)移與抗生素抗性研究進(jìn)展[J]，微生物學(xué)通報(bào)，2006年第4期

【2】張桂賢，鏈霉素人工抗原的合成及其多克隆抗體的制備[J]，山東畜牧獸醫(yī)，2010 年第3 期 【3】張?jiān)Ｇ洌参镧薮嘉⑸镛D(zhuǎn)化制備甾體藥物中間體的研究進(jìn)展[J]，微生物學(xué)通報(bào)，2006年第2期

【4】王玉閣，微生物發(fā)酵制藥的研究[ J ]，齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)2006 年第27 卷第2 期 【5】李娜，魯曉翔，酪氨酸酶抑制劑的研究進(jìn)展[ J ]，食品工業(yè)科學(xué)，2010年第7期 生物與環(huán)境工程學(xué)院 周素花

第三篇：微生物制藥發(fā)展及存在問(wèn)題

微生物制藥的發(fā)展現(xiàn)狀以及存在問(wèn)題

生物技術(shù)x班

生物制藥是指運(yùn)用微生物學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)等的研究成果，從生物體、生物組織、細(xì)胞、體液等，綜合利用微生物學(xué) 化學(xué) 生物化學(xué) 生物技術(shù) 藥學(xué)等科學(xué)的原理和方法制造的用于預(yù)防、治療和診斷的制品。我國(guó)生物制藥業(yè)始于上世紀(jì) 80年代，屬于高科技行業(yè) 發(fā)展迅速，市場(chǎng)前景廣闊。盡管我國(guó)生物制藥業(yè)發(fā)展較快，但仍然存在一些制約其發(fā)展的因素。

微生物制藥無(wú)疑屬于生物制藥的范疇,人們對(duì)微生物藥物的認(rèn)識(shí)是從抗生素開(kāi)始的, 如今大多學(xué)者對(duì)微生物藥物的理解是：由微生物在其生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的具有生理活性(或稱藥理活性)的次級(jí)代謝產(chǎn)物及其衍生物, 當(dāng)然也有學(xué)者定義微生物藥物是指應(yīng)用微生物直接合成或通過(guò)微生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的臨床上治療人類多種疾病的藥物。盡管對(duì)微生物藥物的表述不盡相同, 但它們的內(nèi)涵卻是一致的,即微生物藥物包含以下兩大部分:具有抗微生物感染和抗腫瘤作用的傳統(tǒng)意義上的抗生素以及非抗菌的生理活性物質(zhì), 諸如特異性的酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、受體拮抗劑、抗氧化劑和細(xì)胞因子誘導(dǎo)劑等。一，我國(guó)微生物制藥的現(xiàn)狀

相對(duì)國(guó)外發(fā)達(dá)資本主義國(guó)家，我國(guó)生物制藥產(chǎn)業(yè)起步比較晚，經(jīng)過(guò)了將近20 年的發(fā)展，以基因工程藥物為核心的研制開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)頗具規(guī)模。目前，我國(guó)集中建設(shè)了一批先進(jìn)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，開(kāi)生物制藥的發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)出了一大批新的特效藥物，解決了過(guò)去用常規(guī)方法不能生產(chǎn)或者生產(chǎn)成本特別昂貴的藥品的生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題，這些藥品對(duì)腫瘤、心腦肺血管、免疫性、內(nèi)分泌等嚴(yán)重威脅人類健康的疑難病癥起到了較好的治療效果，且副作用明顯低于傳統(tǒng)藥品。與世界先進(jìn)國(guó)家的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)相比，我國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)還處于比較落后的狀態(tài)，但是國(guó)家和地方政府都在不斷加大對(duì)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度，從政策和資金等各方面不斷加大投入。總體而言，中國(guó)生物制藥產(chǎn)業(yè)未來(lái)充滿希望，前景看好，中國(guó)的生物制藥產(chǎn)業(yè)將呈繼續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。1，臨床地位

微生物藥物在臨床上占據(jù)著極其重要的地位,從抗感染治療中的臨床用藥來(lái)看,直接來(lái)源于微生物代謝產(chǎn)物的抗生素及其衍生物用量最大,品種最多。對(duì)2005 年我國(guó)醫(yī)藥市場(chǎng)的調(diào)查得出,抗感染藥物的銷售仍居第一位。

在抗細(xì)菌方面，20 世紀(jì)后半葉, 抗生素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用控制了大多數(shù)由細(xì)菌引起的感染, 明顯降低了與感染相關(guān)的死亡率。此為微生物藥物的主要應(yīng)用領(lǐng)域,種類繁, 品種多, 用量大。臨床上普遍使用的有B內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、大環(huán)內(nèi)酯類、四環(huán)素類等。抗真菌方面，此類抗生素的品種和數(shù)量較為有限,少有新品投入市場(chǎng), 90 年代以前, 主要有多烯大環(huán)內(nèi)酯,如制霉菌素、兩性霉素,克念菌素等,以及非多烯抗真菌抗生素,如灰黃霉素、西卡寧等。近年又相繼開(kāi)發(fā)出微生物來(lái)源的新型抗真菌抗生素卡帕芬凈、米卡芬凈和anidulafungin 等。抗病毒方面，幾十年來(lái), 篩選出不少具有抗病毒活性的抗生素, 但皆因體內(nèi)療效與毒性等問(wèn)題不能實(shí)際應(yīng)用。但由微生物制造的中間體用于合成抗病毒藥物不乏成功的例子,盡管如此, 新的抗病毒微生物藥物的篩選與應(yīng)用, 是醫(yī)藥微生物工作者面臨的艱巨任務(wù)。抗腫瘤方面，抗腫瘤抗生素在抗癌藥物中占有重要地位,有幾十種之多, 如絲裂霉素 C、博來(lái)霉素、阿霉素、柔紅霉素、放線菌素C、D 等。抗腫瘤藥物是藥學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域, 正從傳統(tǒng)的細(xì)胞毒性藥物向針對(duì)機(jī)制的多環(huán)節(jié)作用的新型抗腫瘤藥物發(fā)展,從植物、海洋生物以及微生物中尋找新型結(jié)構(gòu)的化合物仍是腫瘤藥物研發(fā)的一種有效途徑。2，應(yīng)用領(lǐng)域

微生物藥物在臨床上的應(yīng)用已從其典型的抗感染和抗腫瘤作用, 拓展到免疫調(diào)節(jié), 降血糖、降血脂等臨床治療。此外, 微生物藥物又是農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)中的重要藥物, 廣泛使用的有除草劑、動(dòng)植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑以及抗菌抗蟲(chóng)劑等。微生物資源豐富,尤其是對(duì)一些稀有微生物的深入研究, 必將發(fā)現(xiàn)新的微生物來(lái)源的藥物, 應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)隨之而擴(kuò)展。

二，我國(guó)微生物制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題

目前，我國(guó)生物制藥企業(yè)已有670家左右，全部從業(yè)人員10萬(wàn)多人 盡管這些企業(yè)有著很強(qiáng)的科研實(shí)力，也有一些企業(yè)取得了很好的成績(jī)，一些產(chǎn)品已經(jīng)在世界上達(dá)到先進(jìn)水平，但生物制藥產(chǎn)業(yè)具有高技術(shù)、高投入、長(zhǎng)周期、高風(fēng)險(xiǎn)、高收益的特點(diǎn)，受這些特點(diǎn)的制約，我國(guó)生物制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還面臨著許多問(wèn)題，與國(guó)際水平尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家的水平差距很大。

1，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理。企業(yè)多小散亂的問(wèn)題尚未根本解決，微生物制藥所占比重不高。我國(guó)生物制藥企業(yè)以小型企業(yè)為主，占全部企業(yè)數(shù)量的90%左右，經(jīng)濟(jì)類型以民營(yíng)企業(yè)和外商企業(yè)為主，與外資企業(yè)相比民營(yíng)企業(yè)的盈利能力較差 具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的龍頭企業(yè)尚未形成，市場(chǎng)同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)加劇。

2，創(chuàng)新能力不足。人才缺乏 生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化程度較低，企業(yè)在研發(fā)投入和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面存在致命的弱點(diǎn)，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品缺乏明顯優(yōu)勢(shì)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家制藥業(yè)50%以上的銷售收入來(lái)自所謂的年銷售額超過(guò)10億美元的 重磅炸彈 藥物，而僅生物制藥領(lǐng)域就有22個(gè) 重磅炸彈 如果以年銷售額超過(guò)10億元人民幣作為衡量我國(guó)藥物 重磅炸彈 的標(biāo)準(zhǔn)，那么到目前為止，我國(guó)只有天津天士力集團(tuán)生產(chǎn)的中藥復(fù)方丹參滴丸達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn) 由此可見(jiàn)，我國(guó)整個(gè)生物制藥產(chǎn)業(yè)的實(shí)力偏弱，產(chǎn)品小而散，而生物制藥產(chǎn)業(yè)更是沒(méi)有一個(gè)在技術(shù)和市場(chǎng)上有明顯優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品 由于普遍缺乏核心技術(shù)，我國(guó)生物制藥產(chǎn)業(yè)還處于低水平重復(fù)建設(shè)階段。

3，生物醫(yī)藥系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)不夠。跟不上生物制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 以大腸桿菌發(fā)酵技術(shù)以及產(chǎn)物純化技術(shù)為例來(lái)說(shuō)，這些都是相對(duì)簡(jiǎn)單的生物制藥生產(chǎn)技術(shù)，容易掌握，這些產(chǎn)品的基因及蛋白序列沒(méi)有專利保護(hù)，而生產(chǎn)工藝專利幾乎對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)沒(méi)有限制作用，因此我國(guó)現(xiàn)有不少大腸桿菌表達(dá)的干擾素 白介素 粒細(xì)胞集落刺激因子 腫瘤壞死因子等生長(zhǎng)因子的生產(chǎn)企業(yè)，而他們的生產(chǎn)規(guī)模均在幾十克/年水平（即實(shí)驗(yàn)室規(guī)模），然而，用動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)的技術(shù)門檻高的生物技術(shù)藥物，在國(guó)內(nèi)則極少有問(wèn)津者。我國(guó)生物制藥領(lǐng)域的這種浮躁作風(fēng)使有限的資源不能被分配到真正有發(fā)展、代表生物制藥“主流”的以哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)的產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)上。

4，生物制藥科研人才儲(chǔ)備不足 目前我國(guó)生物制藥科研人才呈現(xiàn)相對(duì)集中 分布不均的趨勢(shì) 偏生物工程與制藥工程者居多 偏工藝設(shè)計(jì)者較少 導(dǎo)致國(guó)家缺乏綜合性高素質(zhì)科研人才。

5，相關(guān)體制機(jī)制不完善 與生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)的科研創(chuàng)新體制 醫(yī)藥衛(wèi)生體制 投融資體制 產(chǎn)品評(píng)價(jià)及定價(jià)機(jī)制 轉(zhuǎn)基因市場(chǎng)準(zhǔn)入制度 政府采購(gòu)制度等改革滯后 難以適應(yīng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化需要。參考文獻(xiàn)：

【1】丁

健(Ding J).抗腫瘤藥物研究新進(jìn)展[ J].中國(guó)新藥雜志(Chin New Drugs J), 2000, 9: 149-1501 【2】吳萍菇(Wu PG), 林麗玉(Lin LY), 高霞靈(Gao XL), 等.微生物藥物開(kāi)發(fā)的新動(dòng)向[ J].海峽藥學(xué)(Strait Pharm J), 2001, 13(1): 7-9 1 【3】陸茂林，司 飛.微生物新藥創(chuàng)制的思路與方法.中國(guó)天然藥物

2006 年 5月

第 4 卷

第3 期

【4】唐瑞陽(yáng)，朱昌蕙.我國(guó)生物制藥業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展制約因素分析.現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué) 2011 年第 38 卷第 21 期 Modern Preventive Medicine 2011 Vol.38 NO.21 【5】郭新建 洪素霞.我國(guó)生物制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題及對(duì)策研究 科技風(fēng)2010年 11月（上）

【6】萬(wàn)林峰.生物制藥行業(yè)發(fā)展新動(dòng)態(tài)探析.醫(yī)學(xué)信息醫(yī)療論壇

No． 08 2011

第四篇：微生物制藥的一般工藝流程

微生物制藥的一般工藝流程

微生物制藥技術(shù)

工業(yè)微生物技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要支撐，是解決資源危機(jī)、生態(tài)環(huán)境危機(jī)和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的根本技術(shù)依托。工業(yè)微生物的發(fā)展使現(xiàn)代生物技術(shù)滲透到包括醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、化工、環(huán)保等幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域，并扮演著重要角色。歐美日等國(guó)已不同程度地制定了今后幾十年內(nèi)用生物過(guò)程取代化學(xué)過(guò)程的戰(zhàn)略計(jì)劃，可以看出工業(yè)微生物技術(shù)在未來(lái)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中重要地位。

微生物制藥技術(shù)是工業(yè)微生物技術(shù)的最主要組成部分。微生物藥物的利用是從人們熟知的抗生素開(kāi)始的，抗生素一般定義為：是一種在低濃度下有選擇地抑制或影響其他生物機(jī)能的微生物產(chǎn)物及其衍生物。(有人曾建議將動(dòng)植物來(lái)源的具有同樣生理活性的這類物質(zhì)如魚(yú)素、蒜素、黃連素等也歸于抗生素的范疇，但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為傳統(tǒng)概念的抗生素仍應(yīng)只限于微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物。)近年來(lái)，由于基礎(chǔ)生命科學(xué)的發(fā)展和各種新的生物技術(shù)的應(yīng)用，報(bào)道的微生物產(chǎn)生的除了抗感染、抗腫瘤以外的其他生物活性物質(zhì)日益增多，如特異性的酶抑制劑、免疫調(diào)節(jié)劑、受體拮抗劑和抗氧化劑等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活動(dòng)的范圍。但這些物質(zhì)均為微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物，其在生物合成機(jī)制、篩選研究程序及生產(chǎn)工藝等方面和抗生素都有共同的特點(diǎn)，但把它們通稱為抗生素顯然是不恰當(dāng)?shù)模谑遣簧賹W(xué)者就把微生物產(chǎn)生的這些具有生理活性（或稱藥理活性）的次級(jí)代謝產(chǎn)物統(tǒng)稱為微生物藥物。微生物藥物的生產(chǎn)技術(shù)就是微生物制藥技術(shù)。可以認(rèn)為包括五個(gè)方面的內(nèi)容：

第一方面 菌種的獲得

根據(jù)資料直接向有科研單位、高等院校、工廠或菌種保藏部門索取或購(gòu)買；從大自然中分離篩選新的微生物菌種。

分離思路 新菌種的分離是要從混雜的各類微生物中依照生產(chǎn)的要求、菌種的特性，采用各種篩選方法，快速、準(zhǔn)確地把所需要的菌種挑選出來(lái)。實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)用菌種若不慎污染了雜菌，也必須重新進(jìn)行分離純化。具體分離操作從以下幾個(gè)方面展開(kāi)。

定方案：首先要查閱資料，了解所需菌種的生長(zhǎng)培養(yǎng)特性。

采樣：有針對(duì)性地采集樣品。

增殖：人為地通過(guò)控制養(yǎng)分或培條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)。

分離：利用分離技術(shù)得到純種。

發(fā)酵性能測(cè)定：進(jìn)行生產(chǎn)性能測(cè)定。這些特性包括形態(tài)、培養(yǎng)特征、營(yíng)養(yǎng)要求、生理生化特性、發(fā)酵周期、產(chǎn)品品種和產(chǎn)量、耐受最高溫度、生長(zhǎng)和發(fā)酵最適溫度、最適pH值、提取工藝等。

第二方面 高產(chǎn)菌株的選育

工業(yè)上生產(chǎn)用菌株都是經(jīng)過(guò)選育過(guò)的。工業(yè)菌種的育種是運(yùn)用遺傳學(xué)原理和技術(shù)對(duì)某個(gè)用于特定生物技術(shù)目的的菌株進(jìn)行的多方位的改造。通過(guò)改造，可使現(xiàn)存的優(yōu)良性狀強(qiáng)化，或去除不良性質(zhì)或增加新的性狀。

工業(yè)菌種育種的方法：誘變、基因轉(zhuǎn)移、基因重組。

育種過(guò)程包括下列3個(gè)步驟：(1)在不影響菌種活力的前提下，有益基因型的引入。(2)希望基因型的選出。(3)改良菌種的評(píng)價(jià)(包括實(shí)驗(yàn)規(guī)模和工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模)。

選擇育種方法時(shí)需綜合考慮的因素(1)待改良性狀的本質(zhì)及與發(fā)酵工藝的關(guān)系(例如分批或者連續(xù)發(fā)酵試驗(yàn))；(2)對(duì)這一特定菌種的遺傳和生物化學(xué)方面認(rèn)識(shí)的明了程度；(3)經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。如果對(duì)特定菌種的基本性狀及其工藝知曉甚少，則多半采用隨機(jī)誘變、篩選及選育等技術(shù)；如果對(duì)其遺傳及生物化學(xué)方面的性狀已有較深的認(rèn)識(shí)，則可選擇基因重組等手段進(jìn)行定向育種。

工業(yè)菌種具體改良思路：(1)解除或繞過(guò)代謝途徑中的限速步驟（通過(guò)增加特定基因的拷貝數(shù)或增加相應(yīng)基因的表達(dá)能力來(lái)提高限速酶的含量；在代謝途徑中引伸出新的代謝步驟，由此提供一個(gè)旁路代謝途徑。）(2)增加前體物的濃度。(3)改變代謝途徑，減少無(wú)用副產(chǎn)品的生成以及提高菌種對(duì)高濃度的有潛在毒性的底物、前體或產(chǎn)品的耐受力。(4)抑制或消除產(chǎn)品分解酶。(5)改進(jìn)菌種外泌產(chǎn)品的能力。(6)消除代謝產(chǎn)品的反饋抑制。如誘導(dǎo)代謝產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)類似物抗性。

第三部分 菌種保藏技術(shù)

轉(zhuǎn)接培養(yǎng)或斜面?zhèn)鞔２兀?/p>

超低溫或在液氮中冷凍保藏；

土壤或陶瓷珠等載體干燥保藏。

第四部分 發(fā)酵工藝條件的確定

微生物的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源

能源，自養(yǎng)菌：光；氫，硫胺；亞硝酸鹽，亞鐵鹽。異養(yǎng)菌：碳水化合物等有機(jī)物，石油天然氣和石油化工產(chǎn)品，如醋酸。

碳源，碳酸氣；淀粉水解糖，糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液等，石油、正構(gòu)石蠟，天然氣，醋酸、甲醇、乙醇等石油化工產(chǎn)品 氮源，豆餅或蠶蛹水解液，味精廢液，玉米漿，酒糟水等有機(jī)氮，尿素，硫酸銨，氨水，硝酸鹽等無(wú)機(jī)氮，氣態(tài)氮

無(wú)機(jī)鹽，磷酸鹽，鉀鹽，鎂鹽，鈣鹽等其他礦鹽，鐵、錳、鈷等微量元素等

特殊生長(zhǎng)因子，硫胺素、生物素、對(duì)氨基苯甲酸、肌醇等

培養(yǎng)基的確定

（1）首先必須做好調(diào)查研究工作，了解菌種的來(lái)源、生活習(xí)慣、生理生化特性和一般的營(yíng)養(yǎng)要求。工業(yè)生產(chǎn)主要應(yīng)用細(xì)菌、放線菌、酵母菌和霉菌四大類微生物。它們對(duì)營(yíng)養(yǎng)的要求既有共性，也有各自的特性，應(yīng)根據(jù)不同類型微生物的生理特性考慮培養(yǎng)基的組成。

（2）其次，對(duì)生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)條件，生物合成的代謝途徑，代謝產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)、一般提取方法和產(chǎn)品質(zhì)量要求等也需要有所了解，以便在選擇培養(yǎng)基時(shí)做到心中有數(shù)。

（3）最好先選擇一種較好的化學(xué)合成培養(yǎng)基做基礎(chǔ)，開(kāi)始時(shí)先做一些搖瓶實(shí)驗(yàn);然后進(jìn)一步做小型發(fā)酵罐培養(yǎng)，摸索菌種對(duì)各種主要碳源和氮源的利用情況和產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的能力。注意培養(yǎng)過(guò)程中的pH變化，觀察適合于菌種生長(zhǎng)繁殖和適合于代謝產(chǎn)物形成的兩種不同pH，不斷調(diào)整配比來(lái)適應(yīng)上述各種情況。

（4）注意每次只限一個(gè)變動(dòng)條件。有了初步結(jié)果以后，先確定一個(gè)培養(yǎng)基配比。

其次再確定各種重要的金屬和非金屬離子對(duì)發(fā)酵的影響，即對(duì)各種無(wú)機(jī)元素的營(yíng)養(yǎng)要求，試驗(yàn)其最高、最低和最適用量。在合成培養(yǎng)基上得出一定結(jié)果后，再做復(fù)合培養(yǎng)基試驗(yàn)。最后試驗(yàn)各種發(fā)酵條件和培養(yǎng)基的關(guān)系。培養(yǎng)基內(nèi)pH可由添加碳酸鈣來(lái)調(diào)節(jié)，其他如硝酸鈉、硫酸銨也可用來(lái)調(diào)節(jié)。

（5）有些發(fā)酵產(chǎn)物，如抗生素等，除了配制培養(yǎng)基以外，還要通過(guò)中間補(bǔ)料法，一面對(duì)碳及氮的代謝予以適當(dāng)?shù)目刂疲幻骈g歇添加各種養(yǎng)料和前體類物質(zhì)，引導(dǎo)發(fā)酵走向合成產(chǎn)物的途徑。

(6)根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益選擇培并基原料

考慮經(jīng)濟(jì)節(jié)約，盡量少用或不用主糧，努力節(jié)約用糧，或以其他原料代糧。糖類是主要的碳源。碳源的代用品主要是尋找植物淀粉、纖維水解物，以廢糖蜜代替淀粉、糊精和葡萄糖，以工業(yè)葡萄糖代替食用葡萄糖；石油作為碳源的微生物發(fā)酵也可以生產(chǎn)以糧食為碳源的發(fā)酵產(chǎn)品。有機(jī)氮源的節(jié)約和代替主要為減少或代替黃豆餅粉、花生餅粉、食用蛋白胨和酵母粉等含有豐富蛋白質(zhì)的原料為目標(biāo)，代用的原料可以是棉籽餅粉、玉米漿、蠶蛹粉、雜魚(yú)粉、黃漿水或麩汁、飼料酵母、石油酵母、骨膠、菌體、酒糟，以及各種食品工業(yè)下腳料等。這些代用品大多蛋白質(zhì)含量豐富，價(jià)格低廉，便于就地取材，方便運(yùn)輸。

培養(yǎng)工藝的確定：

培養(yǎng)條件：溫度、pH值、氧、種齡、接種量、溫度

工業(yè)微生物的培養(yǎng)法分為靜置培養(yǎng)和通氣培養(yǎng)兩大類型。

靜置培養(yǎng)法即將培養(yǎng)基盛于發(fā)酵容器中，在接種后，不通空氣進(jìn)行發(fā)酵，又稱為厭氧性發(fā)酵。通氣培養(yǎng)法的生產(chǎn)菌種以需氧菌和兼性需氧菌居多，它們生長(zhǎng)的環(huán)境必須供給空氣，以維持一定的溶解氧水平，使菌體迅速生長(zhǎng)和發(fā)酵，又稱為好氣性發(fā)酵。

在靜置和通氣培養(yǎng)兩類方法中又可分為液體培養(yǎng)和固體培養(yǎng)兩大類型，其中每一類型又有表面培養(yǎng)與深層培養(yǎng)之分。

關(guān)于液體深層培養(yǎng)：

用液體深層發(fā)酵罐從罐底部通氣，送入的空氣由攪拌槳葉分散成微小氣泡以促進(jìn)氧的溶解。這種由罐底部通氣攪拌的培養(yǎng)方法，相對(duì)于由氣液界面靠自然擴(kuò)散使氧溶解的表面培養(yǎng)法來(lái)講，稱為深層培養(yǎng)法。特點(diǎn)是容易按照生產(chǎn)菌種對(duì)于代謝的營(yíng)養(yǎng)要求以及不同生理時(shí)期的通氣、攪拌、溫度、與培養(yǎng)基中氫離子濃度等條件，選擇最佳培養(yǎng)條件。

深層培養(yǎng)基本操作的3個(gè)控制點(diǎn)

①滅菌：發(fā)酵工業(yè)要求純培養(yǎng)，因此在發(fā)酵開(kāi)始前必須對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行加熱滅菌。所以發(fā)酵罐具有蒸汽夾套，以便將培養(yǎng)基和發(fā)酵罐進(jìn)行加熱滅菌，或者將培養(yǎng)基由連續(xù)加熱滅菌器滅菌，并連續(xù)地輸送于發(fā)酵罐內(nèi)。②溫度控制：培養(yǎng)基滅菌后，冷卻至培養(yǎng)溫度進(jìn)行發(fā)酵，由于隨著微生物的增殖和發(fā)酵會(huì)發(fā)熱、攪拌產(chǎn)熱等，所以為維持溫度恒定，須在夾套中以冷卻水循環(huán)流過(guò)。③通氣、攪拌：空氣進(jìn)入發(fā)酵罐前先經(jīng)空氣過(guò)濾器除去雜菌，制成無(wú)菌空氣，而后由罐底部進(jìn)人，再通過(guò)攪拌將空氣分散成微小氣泡。為了延長(zhǎng)氣泡滯留時(shí)間，可在罐內(nèi)裝擋板產(chǎn)生渦流。攪拌的目的除了溶解氧之外，可使培養(yǎng)液中微生物均勻地分散在發(fā)酵罐內(nèi)，促進(jìn)熱傳遞，以及為調(diào)節(jié)pH而使加入的酸和堿均勻分散等。

第五部分 發(fā)酵產(chǎn)物的分離提取

提取方法：

過(guò)濾

離心與沉降

細(xì)胞破碎

萃取

吸附與離子交換

色譜分離

沉析（鹽析、有機(jī)溶劑沉析、等電點(diǎn)等）

膜分離

結(jié)晶

干燥

分離提取過(guò)程的幾個(gè)注意的問(wèn)題：

水質(zhì)

熱源去除（石棉板吸濾、活性碳吸附、過(guò)離子交換柱）

溶劑回收

廢物處理

生物安全性

第五篇：制藥工程就業(yè)前景

制藥工程專業(yè)就業(yè)前景

本科畢業(yè)一般就做銷售，醫(yī)藥代表之類的，對(duì)于女生來(lái)說(shuō)很苦，最好不要干。男生如果發(fā)展好了，可以賺很多錢！前提是他的社交能力很強(qiáng)。很少一部分人是搞生產(chǎn)，還可以考公務(wù)員。(哈爾濱商業(yè)大學(xué))

我今年畢業(yè)工作了！我也只是在個(gè)職校做老師了！很多同學(xué)也都是畢業(yè)就工作了！只有少數(shù)幾個(gè)考研了！大部分同學(xué)都是在藥廠或者從事化工行業(yè)的企業(yè)上班了！怎么說(shuō)呢！這個(gè)專業(yè)屬于精細(xì)化工！而且屬于新興專業(yè)，現(xiàn)實(shí)社會(huì)上還不是很多人了解！(貴州大學(xué))

我們這個(gè)專業(yè)找工作主要有兩個(gè)方向，一是進(jìn)車間做技術(shù)員，另一個(gè)就是作醫(yī)藥代表。我大多數(shù)同學(xué)現(xiàn)在做的也就是這些工作。當(dāng)然也可以考公務(wù)員進(jìn)藥監(jiān)局。（青島科大）

我們工作的同學(xué)大部分在藥廠工作，一般是被作為中層管理者培養(yǎng)，要經(jīng)過(guò)相當(dāng)一段時(shí)間才能得到提升，有的同學(xué)在化妝品公司，具體還不知道。也有的同學(xué)考入藥品檢驗(yàn)所或者食品藥品監(jiān)督管理局，不過(guò)很少，也很難，除了考研的（山東大學(xué)）

一般都去制藥廠,別的也有去搞營(yíng)銷的,（山東中醫(yī)藥大學(xué)）

現(xiàn)在咱學(xué)藥的工作都不是很好找，我同學(xué)做藥品銷售的居多，還有就是在藥廠的生產(chǎn)車間當(dāng)個(gè)小組長(zhǎng)什么的，還有一部分在藥廠的質(zhì)

檢部。有些家里有門路的可能能進(jìn)藥監(jiān)局，不過(guò)不容易進(jìn)，還有就是好多人都考研了，也不錯(cuò)！(佳木斯大學(xué))

畢業(yè)了一般都去制藥廠工作，也有去日常化工類的，也有干脆改行做一些很不相關(guān)的工作，比如個(gè)人興趣去做編輯，總體上說(shuō)這個(gè)專業(yè)還算好找工作，但待遇比較差，一般(北京化工大學(xué))

說(shuō)起來(lái) 我不屬于你說(shuō)的那兩種 我是保研的 制藥專業(yè)就業(yè)面還是比較廣的 我的同學(xué)大部分都工作了 都不錯(cuò) 主要是藥代 還有去藥廠 藥店的 待遇都不錯(cuò) 只有少數(shù)幾個(gè)人讀研了 不過(guò)都不錯(cuò) 有協(xié)和 中山 山大的 有學(xué)藥劑 藥理 等好幾個(gè)方向(北京中醫(yī)藥大學(xué))

制藥的畢業(yè)了有兩個(gè)方向，生產(chǎn)和研究，生產(chǎn)就是下車間，主要工作是 工藝員，相當(dāng)于技術(shù)指導(dǎo)，研究的就有新藥合成，這個(gè)一直不錯(cuò)，但是壓力大，毒性也很大，對(duì)女孩子不好；藥物檢驗(yàn)，工作單一，繁瑣；我們出來(lái)現(xiàn)在就是這些，我說(shuō)的只是很小的一部分，我覺(jué)得制藥考研更好，機(jī)會(huì)更多。(齊齊哈爾大學(xué))

我現(xiàn)在是研究生，考的藥物化學(xué)專業(yè)．考研還是工作著需要你自己去決定。我當(dāng)初考研是因?yàn)楣ぷ鞑蝗缫猓缓谜摇？佳衅鋵?shí)也沒(méi)啥大不了的，只要是經(jīng)過(guò)了高三的生活之后，考研究生就不成問(wèn)題。（濟(jì)南大學(xué)）

就業(yè)的話，我們班基本是一半讀研，一般工作；工作的同學(xué)最后都找到了，但是收入可能不是特別的好，也就是大學(xué)生的剛剛畢業(yè)的平均收入，1000多點(diǎn)吧，差不多是這樣的情況。不過(guò)其實(shí)就業(yè)的話也看個(gè)人，如果能力強(qiáng)，有真才實(shí)學(xué)，而且外加一定運(yùn)氣，工作還是好找的(南京工大)

因?yàn)榭佳辛耍F(xiàn)在念研一。但也從同學(xué)哪知道一些，就業(yè)基本百分之九十八，但大多數(shù)都作醫(yī)藥代表，說(shuō)白了就是賣藥，可是做得好的很賺錢的，每月三四萬(wàn)，有的可能單位或領(lǐng)導(dǎo)不好就辭職在家待業(yè)，這跟機(jī)遇和個(gè)人能力有關(guān)，不過(guò)如果考我們學(xué)校建議報(bào)制藥工程或會(huì)計(jì)專業(yè)！(哈爾濱商業(yè)大學(xué))

就業(yè)還可以，基本上都可以找到工作，但質(zhì)量就不一定了，憑個(gè)人能力。好的工資兩千，不好的也就一千多。我的很多同學(xué)做醫(yī)藥代表，也有做的好的，一個(gè)月七八千元。(北京中醫(yī)藥大學(xué))

工作是銷售的多，收入當(dāng)然是跟你的銷售業(yè)績(jī)有關(guān)了，如果愿意干銷售就可以報(bào)這個(gè)專業(yè)，不然就不要學(xué)這個(gè)。(哈爾濱商業(yè)大學(xué))

就業(yè)率當(dāng)然100%，不過(guò)工資不高，本科1200-1500（山東中醫(yī)藥大學(xué)）

就業(yè)率不能說(shuō)明什么！我們就業(yè)率能達(dá)到90%以上，考研率最高能到30%以上！這個(gè)專業(yè)學(xué)風(fēng)不錯(cuò)，教學(xué)老師水平較高！但是工作

都是自己去找，所業(yè)就業(yè)率與學(xué)校無(wú)關(guān)！最近幾年化工特別缺人，所業(yè)應(yīng)該不難就業(yè)！但是藥廠的車間操作工，實(shí)驗(yàn)研究人員，分析人員，不是很缺。就業(yè)學(xué)生85%在藥廠。10%在化工，5%在其他行業(yè)，與本專業(yè)無(wú)關(guān)！

藥廠的學(xué)生25%在車間，30%是研究分析人員（主要是分析員）！45%是藥品銷售！我是畢業(yè)干的化工，基層干部，管理和研究！現(xiàn)在學(xué)生因?yàn)榈赜虿煌べY不等。東北地區(qū)是1000左右，河北山東1200，大連上海，浙江江蘇能到2000，深圳廣州2500。我是今年畢業(yè)，我的同學(xué)大致如此！單位的體制不同，福利不等，但最少有三險(xiǎn)！有些單位吃住都負(fù)責(zé)。有的是發(fā)津貼！福利是國(guó)企和外企好，但要學(xué)東西在私企不錯(cuò)！(吉林化工學(xué)院)

一般般了，工資也在1500上下，很多人做了醫(yī)藥代表。(北京中醫(yī)藥大學(xué))

就業(yè)一般，畢業(yè)的時(shí)候不管好壞，大家都找著工作了，工資在上海天津的三千左右 濟(jì)南的一千多一點(diǎn)（山東大學(xué)）

我們這界的就業(yè)還可以吧，收入得看自己找的單位怎么樣。據(jù)了解這是我們學(xué)院比較熱門的專業(yè)，我們下一界分專業(yè)的時(shí)候這個(gè)專業(yè)的分?jǐn)?shù)是最高的。（青島科大）

總的來(lái)說(shuō)就業(yè)率還可以 不過(guò)男生要比女生好找些 至于收入 實(shí)習(xí)一般800-1200 轉(zhuǎn)正1200-1700左右吧（濟(jì)南大學(xué)）