生物制品学.docx

1、生物制品学生物制品学第一章1、生物制品学(biopreparatics):指研究各类生物制品的来源、结构功能特点、应用、生产工艺、原理、存在问题与发展前景等诸多方面知识的一门学科。2、生物制品(biological. product):以微生物、细胞、动物或人源组织和体液等为原料,应用传统技术或现代生物技术制成,用于人类疾病的预防、治疗和诊断的药品。第二章一、生物制品原料的保存方法:(1)冷冻法:该方法适用于所有生物原料。(2)有机溶剂脱水法:常用的有机溶剂是丙酮。该法适用于原料少而价值高、有机溶剂对活性物质没有破坏作用的原料,如脑垂体等。(3)防腐剂保鲜:常用乙醇、苯酚、甘油等。该法适用于液

2、体原料,如发酵液、提取液等。对于不同的生物还有不同的保存方法,例如对于动物细胞,有组织块保存法、组织悬液保存法、单层细胞保存法等。二、蛋白类制品的分离纯化方法:【1】根据蛋白质的分子大小、形状和密度差异进行分离纯化(1)过滤和超过滤技术:过滤、微过滤、超过滤(2)离心和超离心技术(3)凝胶过滤层析技术(4)透析【2】利用蛋白质的电性进行分离纯化(1)等电点沉淀(2)离子交换层析技术(3)电泳和等电聚焦电泳【3】利用蛋白质的亲水性和疏水性(即溶解度)进行分离(1)盐析技术(2)乙醇和聚乙二醇沉淀法(3)疏水层析法【4】利用蛋白质的化学性质分离纯化(1)辛酸沉淀法(2)利凡诺沉淀(3)固相化染料层

3、析(4)螯合柱层析【5】利用蛋白质的生物学活性分离纯化:亲和层析法【6】利用蛋白质的多种结合能力,用羟基磷灰石层析进行分离纯化三、原料选择的注意事项:生物在不同的生长、发育期可合成不同的生化成分,所以生物的生长期对生理活性物质的含量影响很大。对于不同来源的原料,要注意选取其最佳生长时期。植物原料要注意它生长的季节性;微生物原料最好选取对数生长期,因为这时的微生物生长代谢能力最强;动物原料要选取适当的年龄和性别。四、选择原料时应遵循的原则:原料来源丰富,产地接近,成本低;原料新鲜,其有效成分含量高并易于获得;杂质含量尽可能少,对原料中的杂质、异构体,必要时应进行相关的研究并提供质量控制方法;起始

4、原料应质量稳定、可以控制,原材料应由来源、标准和供货商的检验报告,必要时应根据制备工艺的要求建立内控标准。第三章GMP: 即药品生产质量管理规范,是用科学、合理、规范化的条件和方法来控制药品生产的全过程,将差错发生的可能性降到最低,从而保证生产出优质药品的一套管理制度。生物制品属于药品,其生产和质量管理也应遵循GMP要求。生物制品的物理化学检定:生物制品中的某些有效成分和不利因素,需要通过物理化学和生物化学的方法检查出来,这是保证制品安全和有效的一个重要方面。物理性状检定外观透明液制品:应为本色和无色透明液体,不得含有异物、白点、凝块、浑浊或摇不散的沉淀物悬浊液制品:应为乳白色混悬液,不得有摇

5、不散的菌块和其他异物。冻干制品:应为淡黄色、白色疏松体,呈海绵状或结晶状,应无融化现象。真空度:冻干制品进行真空封口,可进一步保证冻干制品的生物活性和稳定性。溶解时间:取一定量冻干制品,按药典要求,加适量溶剂,检查溶解时间,其溶解时间应在规定时限内。化学检定蛋白质含量测定:凯氏定氮法酚试剂法双缩脲法防腐剂含量测定:苯酚含量测定法游离甲醛含量测定汞类防腐剂含量测定氯仿含量测定纯度检查:很多生物制品的主要成分为蛋白质,因此常用电泳法进行纯度检查。区带电泳免疫电泳凝胶层析其他水分含量测定氢氧化铝与磷酸铝含量测定。磷含量测定O-乙酰基含量测定。生物制品的安全检定:生物制品必须做好以下三方面的安全性检查

6、:菌毒种和主要原材料的检查半成品(包括中间品)检查成品检查。一般安全性检查异常毒性试验:是生物制品的非特异性毒性的通用安全试验,检查制品中是否污染有外源性毒性物质以及是否存在意外的不安全因素。除另有规定外,异常毒性实验包括小鼠试验和豚鼠试验。无菌试验:生物制品不得含有杂菌,灭活疫苗不得含有活的本菌本毒,无菌检查全过程必须严格遵循无菌操作,防止微生物污染。热原试验:生物制品厂制造过程中被某些细菌和其他物质所污染,可引起机体的致热反应,即热源反应。致热物质主要是指细菌性热原质即革兰阴性细菌内毒素。包括家兔试验法和鲎试验法。家兔试验法是将一定剂量的待检品,经静脉注入家兔体内,在规定的时间内,观察家兔

7、体温升高的情况,以判定待检品中所含热原的限度是否符合规定。鲎试验法是用鲎试剂来检测或量化由革兰阴性菌产生的细菌内毒素,以判断供试品中细菌内毒素的限量是否符合规定。杀菌灭活和脱毒情况的检查活毒检查:主要是检查灭活疫苗解毒是否完善。解毒试验主要用于检查类毒素等需要脱毒的制品。残余毒力实验:用于活疫苗的检查。外源性污染检查野毒检查:组织培养疫苗有可能通过培养带病毒的细胞带入有害的潜在病毒,因此需要进行野毒检查。支原体检查:病毒类疫苗的病毒收获液、原液采用培养法检查支原体,必要时可采用指示细胞法筛选培养基。乙肝表面抗原、丙肝抗体和艾滋抗体的检查:乙肝表面抗原检测方法是放免和酶联免疫法。检测丙肝抗体和艾

8、滋抗体可用酶联免疫法.残余细胞DNA检查:用分子杂交技术的方法检测来源于宿主细胞的残余DNA含量,以确保制品的安全性。过敏性物质检查:以异种蛋白为原料制成的某些生物制品,需要检查其中过敏原的去除是否达到允许限度。过敏性试验牛血清蛋白含量测定血型物质的检测:通常待检测的血型物质有抗A抗B血凝素和类A血型物质。第七章1疫苗的基本成分其基本成分包括抗原,佐剂,防腐剂,稳定剂,灭火剂及其他相关成分。这些基本要素从不同角度确保了疫苗能够有效刺激机体,产生针对病原微生物的特异性免疫反应,同时确保疫苗在制备和保存过程中稳定存在。抗原在机体内能够刺激免疫系统发生免疫应答,并能够诱导机体产生可与其发生特异反应的

9、抗体或效应细胞的物质称为抗原。抗原是疫苗最主要的有效活性成分,他决定了疫苗的特异免疫原性。免疫原性和反应原性是抗原的两个基本特性,免疫原性(immunogenicity)是指抗原进入机体后引起的免疫细胞间的一系列免疫反应。抗原的反应原性(reactivity)是指抗原与抗体或效应t细胞发生特异反应的特性。构成抗原的基本条件:异物性,一定的理化特性,特异性。佐剂能增强抗原的特异性免疫应答,这种加强可表现为增强抗体的体液免疫应答和细胞免疫应答,或两者兼有。防腐剂为了保证疫苗在保存过程中不受微生物污染而添加的一种适量的防腐剂。稳定剂有效抗原表位是疫苗的作用基础,而某些抗原表位对环境中的温度,光等因素

10、非常敏感,极易发生变性而导致疫苗的免疫原性降低。为保证作为抗原的病毒和其他微生物存活,并保持免疫原性,需加入适量的稳定剂或保护剂。灭火剂及其他相关成分灭火器主要用于疫苗生产过程中对活体微生物的杀灭2疫苗的基本性质免疫原性指疫苗接种进入机体后引起机体产生免疫应答的强度和持续时间。影响免疫原性强弱的因素包括抗原的强弱,大小和稳定性,2抗原的理化性质。安全性疫苗的安全性,包括接种后的全身和局部反应,接种引起免疫应答的安全程度,人群接种后引起的疫苗株散播情况。稳定性疫苗,必须具有一定稳定性e保证经过一定时间的储存和冷链运输后仍能保持期有效的生物活性。3疫苗的种类(112页表格)4计划免疫与联合免疫概念

11、计划免疫(Planned immunization)是根据特指的某些传染病疫情检测和人群免疫状况分析,按照规定的免疫程序,有计划的利用免疫制剂进行人群预防接种,以提高人群免疫水平达到控制以致最终消灭相应传染病的目的。联合免疫(Combined immunization)就是采用多种具有免疫原性的抗原联合制成多联和多价疫苗,注射这种疫苗可预防多种传染病或相同疾病的不同亚型,也可将多种疫苗同时进行免疫接种,以达到预防多种传染病的目的。5免疫佐剂(adjuvant):凡能非特异的通过物理和化学的方式与抗原结合而增强其特异免疫性的物质称为免疫佐剂。6目前人和兽用免疫佐剂的主要类型。铝佐剂抗原中加入适量

12、的佐剂,可以将抗原完全吸附接种后,佐剂将抗原缓慢释放,起到抗原仓库的作用,从而延长抗原与巨噬细胞或其他抗原呈细胞的接触,是抗体的产生量剧增。氢氧化铝的功能主要是刺激机体的体液免疫反应,产生高效价的IgG和爱IgE抗体,激活Th2细胞,但他不能刺激Th1细胞,也不能加强细胞毒t淋巴细胞的活性,因此对许多疫苗不适用,尤其是对以细胞免疫为主的疫苗。矿物油乳剂这类佐剂在提高抗体的幅度和免疫持久性方面,远高于佐剂。可是副反应严重,注射后多引起无菌化脓,且含有的矿物油,会长期留于植物中不能代谢,而且容易引起过敏反应,因此不予允许用于人。植物油佐剂这种佐剂是由高纯度花生油做乳化剂,与液体疫苗制成的乳剂。由于

13、植物油可被人体缓慢吸收,副反应小于矿物油佐剂,因此可用于人。第八章1.基因工程疫苗分类包括哪几种?答:(1)基因工程亚单位疫苗(2)基因工程载体疫苗:以细菌为载体的基因工程疫苗。以病毒为载体的基因工程疫苗。(3)核酸疫苗(4)基因缺失活疫苗(5)蛋白工程疫苗(6)转基因植物疫苗第九章1.灭活疫苗(inactivated vaccine):灭活疫苗又称死疫苗,是指利用加热或甲醛解毒等理化方法将人工大量培养的完整的病原微生物杀死,使其丧失感染性和毒性但仍保持免疫原性,并结合相应的佐剂而制成的疫苗。减毒活疫苗(attenuated live vaccine):又称弱毒疫苗,是指将微生物的自然强毒株通

14、过物理、化学和生物学方法,连续传代。使其对原宿主丧失致病力,或只引起亚临床感染,但仍保持良好的免疫原性、遗传特性,用这样的菌毒株制备的疫苗即为减毒活疫苗2.常用灭活细菌疫苗:霍乱疫苗,伤寒疫苗,百日咳疫苗。常用减毒活疫苗:炭疽疫苗,结核疫苗,鼠疫疫苗,卡介苗。3.细菌性监督和疫苗生产工艺流程图。菌种传代检定(培养特性、独立试验、安全实试验、免疫力试验)生产培养(3739培养一定时间)(克氏瓶固体培养或发酵罐液体培养)收菌合并原液检定(细菌试验、浓度测定)半成品配制(稀释、加冻干保护剂)检定(纯菌试验、浓度测定)分装及冻干成品检定(鉴别试验、物理检查、水分、无菌试验、活菌计数、热稳定性试验、效力

15、实验)4外毒素exotoxin:细菌在生产过程中所产生的毒素,可从菌体扩散和或自溶后释放到菌体外。是细菌的代谢产物,为一种蛋白质,所以又称细菌蛋白质毒素,可用于制造类毒素。内毒素endotoxin:菌体细胞壁的结构成分,细菌在生活状态时不能释放出来,只有在细菌死亡之后,通过菌体自溶或人工方法使细菌崩解后才能释放至外界环境中,它是由脂质、多糖及蛋白质形成的复合体,所以内毒素已逐渐被脂多糖一词所代替。第十章1、HIV的复制:当H I V接触宿主细胞时,gp120与靶细胞的CD4分子结合,暴露出gp41,在gp41的参与下发生病毒膜与宿主细胞膜的融合,HIV的反转录酶随病毒RNA进入宿主细胞内,HI

16、VRNA在反转录酶作用下利用宿主细胞的核苷酸反转录成一单链DNA,以此单链DNA为模版,在DNA聚合酶的作用下,复制另一条DNA链,从而形成双股的cDNA,cDNA可以进行转录,形成病毒RNA,并进一步形成病毒颗粒,由宿主细胞释放再去感染其他细胞,这样的病毒成为活动性病毒。活动性病毒的生成过程即是病毒复制的过程。2、AIDS的现状:目前研究AIDs疫苗还具有困难,HIV的病毒颗粒结构已经相对较了解,与此相比,疫苗的研究,却很缓慢,主要原因在于该病毒本身的生物学特点。虽然研究HIV疫苗困难重重,然而近年来大量的研究结果表明,研制有效的HIV疫苗是有可能的。艾滋疫苗的现状,表现为新型疫苗和传统疫苗

17、两大分枝,新型疫苗以基因工程疫苗为主,同时还包括合成多肽疫苗。基因工程疫苗根据表达形式及克隆载体可分为亚单位疫苗,病毒样颗粒,活载体疫苗及核酸疫苗等。3新型的乙肝疫苗的研究方法:乙型肝炎DNA疫苗主要是将HBsAg的基因重组到质粒上构建成的,它在小动物的实验中显示了理想的免疫保护效果,如小鼠肌肉注射表达HBsAg的质粒后,迅速产生强烈而持续的体液和细胞免疫反应,但在大动物中却不能诱导出显著的免疫应答,这是DNA疫苗技术在当前所面临的共同的重要问题。利用含CpG基序的寡聚核苷酸与HIV的DNA疫苗同时免疫大猩猩,可以明显增强HBVDNA疫苗诱导体液和细胞免疫反应的免疫原性。另外,将相关的细胞因子

18、基因插入到HBV的DNA疫苗载体中,也可是DNA疫苗的免疫反应提高数十倍。第十一章输血的原则。答:1.鉴定血型。要保证供血者与受血者的ABO血型相合,因为ABO血型系统不相容的输血常会引起严重的反应。2.抗体检查和鉴定。要检测受血者血清中是否存在血型不规则抗体,如抗C、抗E、抗s等抗体;若检查结果为阳性,只要时间允许,在交叉配血前,应该对其进行特异性免疫球蛋白类别分析。3.交叉配血试验。把供血者的红细胞与受血者的血清进行配合试验,称为主侧实验;把受血者的红细胞与供血者的血清作配合试验,称为次侧实验。交叉配血试验应在37摄氏度下进行,以保证可能发生的凝集反应得以充分显示。4.成分输血。成分输血就

19、是把人血中的各种有效成分,如红细胞、粒细胞、血小板和血浆等分别制备成高纯度或高浓度的制品,根据患者的需要输注相应的成分。成分输血具有提高疗效、减少不良反应和节约血源等优点。第十二章一.血液制品的种类,用途。1.白蛋白类制剂:维持调节血液渗透压;运输和解毒作用;营养供给。(治疗休克、低蛋白血症、脑水肿、胸腹水)2.免疫球蛋白制剂:免疫球蛋白制剂有三类,正常人免疫球蛋白、特异性免疫球蛋白(预防或治疗相应传染病感染症)、静脉注射免疫球蛋白(预防和治疗感染症,免疫缺陷性疾病),主要作用是给受着补充免疫抗体以增强机体的体液免疫的,其功效取决于所含抗体的种类及生物效价。3.凝血因子制剂:凝血因子制剂(用于

20、治疗血友病的出血症状,凝血因子缺乏症),凝血因子制剂(用于治疗乙型血友病的出血症状)纤维蛋白原制剂(主要用于先天性纤原缺乏症及继发性纤源缺失的治疗,如胎盘早期剥离引起的大出血等)。二、低温乙醇沉淀法的原理及影响沉淀的因素。原理:在介电常数大的溶液中蛋白质的溶解度大,在介电常数小的溶液中蛋白质的溶解度就小。乙醇能显著地降低蛋白质水溶液的介电常数,从而使蛋白质从溶液中沉淀析出。影响因素:PH:当PH位于等电点时蛋白质的溶解度最小,所以最易沉淀。通常低温乙醇法在PH4.47.4进行分离。温度:温度低蛋白质的溶解度低。溶液中加入乙醇,因乙醇的水合作用会产生放热现象,而温度升高可能造成蛋白质变性,所以在

21、低温乙醇工艺中,整个过程均应控制在0-8。温度降低可以使蛋白质溶解度降低。若温度控制不当,轻则会影响蛋白质的获得率,重则会引起蛋白质变性。蛋白质浓度:在分离过程中,可将蛋白质溶液作适当稀释,以减少蛋白质之间的相互作用,避免多种蛋白质共同沉淀,但过分稀释易使蛋白质变性,同时增大分离的容量,也不可取,所以应选择适宜的浓度。该方法中蛋白质浓度适宜范围为0.2%6.6%离子强度:在低盐溶液中盐浓度的很小改变即可引起蛋白质溶解度的极大变化,盐类与蛋白质的互相影响,随离子强度而变化。该法中离子强度的变化范围在0.010.16。,乙醇浓度:乙醇能降低蛋白质溶液的介电常数,随着乙醇浓度的增加,蛋白质溶液的介电

22、常数逐渐降低,而其溶解度急剧下降,在低温乙醇工艺中,乙醇的浓度范围在040%。第十三章1.人血液代用品的分类答:(1)全氟碳化合物。(2)血红蛋白类血液代用品。天然血红蛋白化学修饰血红蛋白人工红细胞基因重组血红蛋白(3)红细胞类血液代用品。万能型红细胞造血干细胞培养定型红细胞。第15章细胞因子分类及功能细胞因子(cytokine,CK)是人类和动物的各类细胞分泌的具有多样生物活性的因子。他们是一组可溶性的不均一的蛋白质分子,能调节细胞的生长与分化。1干扰素(interferon,IFN)是最先被发现的细胞因子。IFN除具有抗病毒作用外,还有抗肿瘤,免疫调节,控制细胞增殖,引发发热等作用。2集落

23、刺激因子(colony stimulating factor,CSF)在进行造血细胞的体外研究中,发现一些细胞因子可刺激不同的造血干细胞在半固体培养基中形成细胞集落。根据作用的靶细胞不同,可将CSF分为以下几类刺激白细胞的CSF刺激红细胞的促红细胞生成素刺激造血干细胞的干细胞因子刺激胚胎干细胞的白血病抑制因子刺激血小板的血小板生成素。这些细胞因子均有集落刺激,不同的CFS对不同发育阶段的造血干细胞和造血祖细胞起促增殖分化作用,是血细胞发生必不可少的刺激因子。3白细胞介素(interleukin,IL)是由多种细胞分泌的一类具有免疫调节活性的细胞因子。这类物质主要有白细胞合成,且主要介导白细胞间

24、的相互作用。用极小的量就可以起到重要的介导效应。4肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)是一类能直接造成肿瘤细胞死亡的细胞因子。分为TNF-和TNF-。除有杀肿瘤作用外,TNF还可引起发热和炎症反应,大剂量的可引起恶液质,使患者表现出进行性消瘦。5趋化因子(chemokine)是一组具有趋化作用的细胞因子,主要调节淋巴细胞和巨噬细胞的趋化性,激活巨噬细胞或单核细胞,促进定向造血干细胞的增殖,促进内皮细胞和一些转化细胞的机能,在机体炎症反应和抗感染及创伤愈合中发挥重要作用。6生长因子(growth factor,GF)。对机体不同细胞具有促生长作用的细胞因子称为生长因

25、子。通过旁分泌、自分泌和内分泌等途径对靶细胞的增殖、运动、收缩、分化和组织改造起调控作用。包括胰岛素样生长因子IGF:用于治疗糖尿病、胰岛素抵抗综合症、侏儒症及神经系统疾病等。表皮生长因子EGF:可作为化妆品添加剂及用于面部整形手术,具有修复皮肤组织的功能血小板衍生生长因子PDGF:是一种存在于血清中的结缔组织细胞有丝分裂促进剂。成纤维细胞生长因子FGF:在创伤愈合和慢性炎症中,对新生儿血管的形成及肌纤维母细胞、上皮细胞、血管内皮细胞的分裂、移动具有刺激作用,对胚胎横纹肌的发育和肺的成熟也起调控作用。神经生长因子NGF:能促进神经元的生长、发育、分化和成熟,维持神经元的存活。转化生长因子TGF

26、:可用于骨伤愈合,慢性创伤和抗肿瘤。抑制素inhibin、骨形态形成蛋白BMP等。第十九章1、基因治疗(gene therapy)就是将外源基因导入目的细胞并有效表达,从而达到治疗疾病的目的。2、基因治疗的方法(方式):(1)基因置换gene replacement指用正常基因置换整个致病基因,使致病基因永久得到更正。这种以正常基因替换缺陷基因的方法是最理想的,它可以除去全部致病基因,使突变的基因在原位得到更正。(2)基因修正gene correction 是指将致病基因的突变碱基序列纠正,而正常部分予以保留。(3)基因修饰gene augmentation 是指将目的基因导入病变细胞或其他细

27、胞,目的基因的表达产物特异的修饰缺陷细胞的功能或使原有的功能得到加强,但致病基因本身并未得到改变。(4)基因失活gene inactivation是指应用反义技术,将反义寡核苷酸或反义RNA导入细胞以封闭某些有害基因的表达。通过引入目的基因的mRNA的反义序列或催化裂解mRNA的核酸,引入的反义RNA与mRNA相配对后,用于翻译的mRNA的量就大大减少,因而合成的蛋白质量就相应减少。引入的反义序列也可能与基因组DNA杂交,从而阻遏mRNA的产生。这些都会使靶细胞中靶基因编码的蛋白质大大减少。(5)基因抑制指导入外源基因去干扰、抑制有害基因的表达。3、核酸药物medicines 指主要干扰特定细胞的mRNA转录和翻译的药物。4、核酸药物的种类:DNA药物、反义RNA、RNAi药物、核酶、脱氧核酶、多肽核酸