知识目标
掌握生物药物的分类、特点、原料来源和用途；
掌握生物制药的概念及技术分类；
了解生物药物的发展过程及趋势。
能力目标
培养学生学习生物制药的兴趣、文献查阅、综合分析能力；
培养学生的团结协作精神。
近二三十年来，以基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛。目前，全球已拥有年销售额大于10亿美元的生物技术产品数十个。生物制药是生物工程研究开发和应用中最活跃、进展最快的领域，被认为是21世纪最有前途的产业之一。
国际上生物技术领域已取得的研究成果中60％以上是医学领域的，目前总销售额超过10亿美元的生物技术产品主要是医药生物制品。
生物制药就是采用生物技术人为地创造一些条件，借助生物体或生物过程生产所需的生物药物的过程。那么，什么是生物药物呢？
1.生物药物
生物药物是指利用生物体、生物组织、体液或其代谢产物，综合利用化学、生物技术和药学等学科的原理与方法加工、制成的预防、治疗和诊断疾病的药物。
生物药物原料以天然的生物材料为主，包括人体、动物、植物、海洋生物、微生物等。随着生物技术的发展，人工制得的生物材料成为当前生物制药原料的重要来源，如用免疫法制得的动物原料、用基因工程技术制得的微生物或动植物细胞原料。
生物药物包括从生物原料制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。如氯霉素现在主要用合成的方法生产，其和青霉素一样都属于生物药物；氨苄青霉素是利用天然青霉素（青霉素G）半合成的青霉素类似物，同样也属于生物药物。
1.1生物药物的分类
根据生物药物的特点、制备方法等不同，一般将生物药物分为生化药物、生物制品和抗生素三大类。
1.1.1生化药物
生化药物是指运用传统方法（主要是生物化学方法）从生物体制备的内源性生理活性物质。这类物质都是维持正常生命活动所必需的，包括氨基酸、多肽、蛋白质、糖类、脂类、核酸、维生素及激素等。
正常机体在生命活动中能保持健康状态，就是依赖于机体内不断产生的这类物质的调控作用。机体一旦受到外界环境的影响或其本身老化使某种活性物质的产生或作用受到障碍时，就会发生与该物质有关的疾病，如胰岛素分泌障碍时就会发生糖尿病。此类药物的特点：一是来源于生物体；二是人体的基本生化成分。因此，医疗应用中显示出高效、合理、副毒作用极小的临床效果，受到极大重视。
生化药物的化学本质多数比较清楚，故一般按其化学本质和药理作用分为以下几类：氨基酸及其衍生物类药物、多肽和蛋白质类药物、酶类药物、核酸及其降解物和衍生物类药物、糖类药物、脂类药物、维生素及辅酶类药物等。该分类方法有利于对同类药物的结构与功能的相互关系进行比较研究，有利于制备方法和检测方法的研究。
1.1.2生物制品
生物制品是指利用微生物及其代谢产物、动物毒素、人或动物的血液或组织等加工制成，用于人类有关疾病的预防、治疗和诊断的免疫制剂，具有免疫学反应或平衡生理作用的药物制剂，主要包括各种疫苗、免疫血清、类毒素、血液制品、免疫诊断制品等。生物制品的制造有别于生化药物，它更多地涉及免疫学、预防医学与微生物学。
疫苗的品种比较多，如卡介苗、乙肝疫苗、流感疫苗、乙型脑炎疫苗、狂犬疫苗等。血液制品的研究着重于静脉注射丙种球蛋白的制备，血液中各种未被充分利用的成分如红细胞、白细胞和血小板等的分离和利用。诊断试剂是生物制品开发中最活跃的领域，许多疾病的诊断、病原体的鉴别、机体中各种代谢物的分析都需要各种诊断测试试剂，如早孕试纸、AIDS病诊断试剂盒等。
1.1.3抗生素
抗生素是指生物在生命活动中产生的（或并用其他方法衍生的）在低微浓度下能选择性地抑制他种生物机能的次级代谢产物及其衍生物。
抗生素的生产主要是利用微生物发酵，有些从植物、海洋生物中提取的抗生物质如小檗碱、海星皂苷也属于抗生素，只能用化学方法合成抗菌药不是抗生素。此外，在抗生素的定义中还包含一个重要的限制条件，即低微浓度，如乙醇在高浓度下也有杀菌或抑菌作用，但不属于抗生素。
实际上由于各学科的发展、交叉和渗透，并受习惯的影响，生化药物、生物制品和抗生素有时无明确的界线。随着现代生物制药技术的发展和应用，上述三者（特别是生化药物与生物制品）的关系越来越密切，其内涵也愈来愈接近。
1.2生物药物的特性
1.2.1药理学特性
（1）治疗的针对性强
治疗的生理、生化机制合理，疗效可靠。如细胞色素C为呼吸链的一个重要成员，用它治疗因组织缺氧所引起的一系列疾病，效果显着。
（2）药理活性高
生物药物是从大量原料中精制出来的高活性物质，因此具有高效的药理活性。如注射纯的ATP可以直接供给机体能量，效果确切、显着。
（3）毒副作用小，营养价值高
生物药物主要有蛋白质、核酸、糖类、脂类等。这些物质的组成单元为氨基酸、核苷酸、单糖、脂肪酸等，对人体不仅无害而且还是重要的营养物质。
（4）生理副作用常有发生
生物药物是从生物原料制得的。生物进化的结果使不同生物，甚至相同生物的不同个体之间的活性物质的结构都有很大差异，其中尤以相对分子质量（Mr）较大的蛋白质（含酶）更为突出。这种差异使在用生物药物时表现出副作用，如免疫反应、过敏反应等。
1.2.2在生产、制备中的特殊性
（1）原料中的有效物质含量低
杂质种类多且含量高，因此提取、纯化工艺复杂。如胰腺中胰岛素含量仅为0.002％，还含有多种酶、蛋白质等杂质，提纯工艺就很复杂。
（2）稳定性差
生物药物的分子结构中一般具有特定的活性部位，生物大分子药物是以其严格的空间构象来维持其生物活性功能的，一旦遭到破坏，就失去其药理作用。引起活性破坏的因素有：生物性的破坏，如被自身酶水解等；理化因素的破坏，如温度、压力、pH、重金属等。
（3）易腐败
由于生物药物原料及产品均为营养价值高的物质，因此极易染菌、腐败，从而造成有效物质被破坏，失去活性，并且产生热原或致敏物质等。因此生产过程中对于低温、无菌操作要求严格。
（4）注射用药有特殊要求
生物药物由于易被胃肠道中的酶所分解，所以给药途径主要是注射用药，因此对药品制剂的均一性、安全性、稳定性、有效性等都有严格要求；同时对其理化性质、检验方法、剂型、剂量、处方、贮存方式等亦有明确的要求。
1.2.3检验上的特殊性
（1）质量控制严格
有些药物（如细胞因子药物）极微量就可产生显着的效应（α干扰素10~30μg/剂量），任何药物性质或剂量的偏差，都可能贻误病情甚至造成严重危害，因此质量控制非常严格。
不仅要有理化检验指标，更要有生物活性检验指标。这也是生物药物生产的关键。
（2）检测方法多样
任何一种单一的分析方法都无法确保药物的安全。它需要综合生物化学、免疫学、微生物学、细胞生物学和分子生物学等多门学科的相关理论和技术，才能切实保证一些药物的安全有效。
（3）检测环节多
特别是对于基因工程药物，除鉴定最终产品外，还要从基因的来源、菌种、原始细胞库等方面进行质量控制，对培养、纯化等每个环节都要严格把关。
1.3生物药物的原料来源
生物药物的原料包括人体、植物、动物、微生物以及海洋生物。对于生物技术制药来说，不同原料来源的生物药物对生物技术的要求有所不同。例如人类来源的生物药物对基因工程、蛋白质工程要求较高；植物原料来源的生物药物对植物基因工程、植物细胞培养、植物组织培养要求较高。
1.3.1人体
人体来源的生物药物一般归类于生物制品。
（1）人体来源药物的种类
人体来源的药物主要包括血液制品、胎盘制品和尿液制品三大类。
血液制品包括红细胞、白细胞、血小板和冰冻血浆、血浆成分制品及体细胞活性成分制品。血浆中含有多种蛋白质和多肽成分，但目前开发的主要是白蛋白和IgG等少数几种产品，其余百余种小量和微量的蛋白、多肽成分还有待于进一步的开发。
此外，人体液细胞（红细胞、白细胞、淋巴细胞、血小板、成纤维细胞等）的生物活性物质具有极重要的生理功能。用人体液细胞生产的活性物质主要有干扰素、白细胞介素—2、超氧化物歧化酶等少数几个品种。对于体液细胞中生长因子等研究的主要意义在于搞清楚其结构和功能，以便用生物技术进行生产，即使已投产的品种，例如干扰素、白细胞介素等，已逐步被基因工程产品取代。
人胎盘制品主要有人胎盘丙种球蛋白、人胎盘白蛋白、人胎盘RNA酶抑制剂、绒膜促乳激素（HCS）等，它们的研究亦有重要进展。此外，从健康男性尿液中可以制备尿激酶、激肽释放酶、尿抑胃素、蛋白酶抑制剂、睡眠因子、集落刺激因子（CSF）和表皮生长因子（EGF）等。从妊娠妇女与绝经期妇女的尿液中，可制备绒膜促性腺激素等。
（2）人体来源的药物的特点
人体来源的生物药物具有以下特点：①安全性好，不易产生如免疫反应等的副反应。
②效价高，疗效可靠，纯化的因子制剂，效价可比原血浆高出10倍至上千倍。③由于受到法律的严格保护或伦理的制约，人体来源的药物原料是有限的。
1.3.2动物
动物原料主要有牛、猪、羊等的器官、组织、腺体、血液、毛角、皮肤等，其次是各种小动物。这类资源的来源丰富且健康、新鲜。这类原料品种繁多，可以制备出人体所需要的各种活性物质，是生产生物药物的主要资源。
几十年来，人们从动物资源中开发出的生物药物种类繁多，构成了生物药物的主要部分。用动物原料可以生产酶及辅酶、多肽及蛋白质激素、核酸及其降解物、糖类、脂类药物等多个种类的多种生化药物。
动物与人体的种族差异较大，因此活性物质的结构也有一定的差异。特别是蛋白质类药物在化学结构和空间结构上都会有不同程度的差别，不同来源的蛋白质注射于人体内要产生抗原反应，严重者会有生命危险。因此，对此类药物的安全性研究要特别引起重视，同时也要重视药效问题。
1.3.3植物
根据不完全统计，全世界大约有40％的药物来源于植物。药用植物中具有药物功能的物质种类繁多，结构复杂。除小分子的各种天然有机化合物以外，还含有多种生物大分子活性物质，如蛋白质、多肽、酶、核酸、糖类和脂类等。随着现代科学理论与技术的迅速发展，对于植物药物有效成分的研究引起了特别重视，形成了“天然药物化学”研究的新领域。
植物来源药物主要包括糖类和脂类。植物单糖（糖酸、糖醇）有葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖、木糖、维生素C、木糖醇、山梨醇、肌醇、甘露醇等。低聚糖主要有蔗糖、麦芽糖、棉籽糖等；多聚糖有人参多糖、黄卮多糖、海藻酸等。醌类、黄酮类、萜类、甾类、苯丙素、鞣质等均属脂类药物。
此外，植物来源药物还包括蛋白质、多肽、酶类等生理活性物质。但目前应用植物作原料制备蛋白质、多肽、酶类的药物品种不多，这是由于这些生物大分子物质在结构上与人体种族差异很大，免疫反应强烈。目前多用于口服和外用。
1.3.4微生物
微生物是生物制药的重要来源，微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的。
1941年青霉素在美国开发成功，标志着抗生素时代的开创，也标志着微生物药物时代的到来。目前，从微生物中寻找活性代谢产物仍是获得新药的一个重要途径。
利用微生物生产的药物有抗生素、生物调节剂、多糖、酶抑制剂、氨基酸、酶等。生物调节剂包括血小板凝聚抑制剂、肥大细胞脱颗粒抑制剂、血液细胞分化促进剂、免疫增强剂、免疫抑制剂等。其中有些已成功地用于临床，如免疫增强剂Bestatin用于癌症患者，免疫抑制剂环孢菌素A是器官移植不可或缺的抗排斥反应药物。酶抑制剂的研究可能对炎症、免疫、自身免疫、补体反应、致癌、癌的转移、病毒感染和肌肉营养障碍等各种疾病的病因加以阐明并提出治疗方案。
微生物药物的新时代是以酶抑制剂的研究为开端，目前已拓展到免疫调节剂、受体拮抗剂、抗氧化剂等多种生理活性物质的筛选和开发研究，其研究成果令人瞩目。尤其是具有显着降血脂作用的胆固醇生物合成抑制剂HMG‐CoA、还原酶抑制剂洛伐他汀、普伐他汀以及免疫抑制剂环孢菌素A、雷帕霉素FK506等的开发成功，使人们从认为难以自微生物代谢产物中继续找到新抗生素的悲观情绪中得到解放。由于近年来各种新的筛选模型的应用，每年继续有约500种新化合物和一些老化合物的新生理活性被发现，使微生物药物的研究进入了黄金时期。
