生物工程技術(shù)在制藥業(yè)中的運(yùn)用

楊繼慶

摘要：以推動(dòng)制藥業(yè)集群式發(fā)展為前提，探討生物工程技術(shù)在制藥領(lǐng)域的運(yùn)用。介紹生物工程制藥發(fā)展背景，了解到生物工程技術(shù)對(duì)于制藥生產(chǎn)的應(yīng)用價(jià)值。隨后介紹制藥業(yè)領(lǐng)域常用的四種生物工程技術(shù)，總結(jié)不同技術(shù)在制藥生產(chǎn)中需要關(guān)注的要點(diǎn)，有利于提高制藥生產(chǎn)效率。最后提出培養(yǎng)生物工程制藥創(chuàng)新型人才、在科研工作中給予資金支持、推動(dòng)生物制藥集群式進(jìn)步三點(diǎn)建議，發(fā)揮生物工程技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促使制藥業(yè)在行業(yè)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)飛躍式發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生物工程技術(shù);制藥業(yè);微生物學(xué);胰島素

生物工程的基礎(chǔ)為科學(xué)技術(shù)，生物學(xué)內(nèi)容是不可或缺的媒介，所有產(chǎn)品都被有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值?，F(xiàn)如今生物工程開發(fā)覆蓋的行業(yè)領(lǐng)域非常廣，生物工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展更是非常迅速，推動(dòng)新工業(yè)體系的進(jìn)步。生物技術(shù)被運(yùn)用于各個(gè)行業(yè)，需要了解生物工程技術(shù)面臨的問(wèn)題，使社會(huì)發(fā)展有源源不斷的動(dòng)力。生物工程技術(shù)在制藥業(yè)的應(yīng)用，涉及微生物學(xué)、生物學(xué)以及生物化學(xué)多個(gè)專業(yè)范疇，通過(guò)各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域科學(xué)原理進(jìn)行藥物制造。站在醫(yī)學(xué)角度，生物工程技術(shù)用于藥物生產(chǎn)，具有極高的經(jīng)濟(jì)性，比如胰島素、生長(zhǎng)激素和乙型肝炎疫苗等藥物。除此之外，生物工程技術(shù)在醫(yī)藥、保健、日化產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，可見其在制藥業(yè)的使用價(jià)值。

一、生物工程技術(shù)制藥

生物工程技術(shù)同時(shí)融合了科技發(fā)展以及其他專業(yè)學(xué)科，具有綜合性，使用先進(jìn)技術(shù)提取不同的微量元素。生物工程技術(shù)覆蓋了基因、細(xì)胞、生物反應(yīng)以及微生物等，基因工程、細(xì)胞工程都是將常規(guī)菌當(dāng)作遺傳物質(zhì)，利用外來(lái)基因介入生產(chǎn)出新產(chǎn)物，而生物反應(yīng)、微生物工程則數(shù)培養(yǎng)與孵化新產(chǎn)物，在實(shí)踐中生物工程技術(shù)獲得非常顯著的成績(jī)[1]。

我國(guó)生物工程技術(shù)在制藥業(yè)的應(yīng)用，同時(shí)關(guān)系到社會(huì)發(fā)展、人們的工作與學(xué)習(xí)[2]。生物工程技術(shù)在制藥領(lǐng)域，使用精密設(shè)備、微生物等，可以提取出藥物所需的成分，尤其是現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境發(fā)生變化，逐漸產(chǎn)生了一些新型疾病。這些新型疾病必須利用生物工程技術(shù)，通過(guò)微生物、基因等滿足制藥需求，防治不同類型的病菌，推動(dòng)制藥業(yè)在現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境下的可持續(xù)發(fā)展。

二、制藥業(yè)領(lǐng)域的生物工程技術(shù)

（一）微生物工程

微生物發(fā)酵技術(shù)，即發(fā)酵工程，通過(guò)現(xiàn)代生物工程技術(shù)，借助微生物具有的一些特殊功能，進(jìn)行人類所需產(chǎn)品的生產(chǎn)，也可以直接在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用微生物。發(fā)酵工程制藥需要發(fā)揮微生物代謝這一環(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行藥物生產(chǎn)。這一類藥物包括微生物、抗生素、氨基酸等，研究目的為對(duì)微生物菌種進(jìn)行篩選與改良，通過(guò)發(fā)酵工藝的分析與研究，解決產(chǎn)品后處理、分離純化等方面存在的問(wèn)題。目前重組 DNA 技術(shù)是微生物菌種改良比較常用的方法，早在20世紀(jì)基因重組技術(shù)和細(xì)胞融合這一類生物工程技術(shù)就已經(jīng)得到重視，標(biāo)志著發(fā)酵工業(yè)正式進(jìn)入到現(xiàn)代發(fā)酵工程時(shí)期。通常醫(yī)療保健類藥物的生產(chǎn)使用微生物技術(shù)比較常見，如生產(chǎn)胰島素、干擾素、抗生素等。水蛭素一般情況下不會(huì)和血小板發(fā)生反應(yīng)，對(duì)于血小板減少癥（HIT）的治療，通過(guò)該技術(shù)也可以獲得其他種類抗凝藥物不能達(dá)到的療效[3]。例如在5L發(fā)酵罐內(nèi)，將畢赤酵母重組，發(fā)酵之后產(chǎn)生水蛭素的密度也非常高，最高總產(chǎn)量可達(dá)到1.8g/L，真正實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)[4]。

（二）基因工程

基因工程以基因水平為前提，根據(jù)實(shí)際制藥需求展開針對(duì)性設(shè)計(jì)，再按照設(shè)計(jì)方案研發(fā)具有新性狀生物新品系，使其在向后代遺傳時(shí)更具穩(wěn)定性?；蚬こ炭梢允褂煤凸こ淘O(shè)計(jì)比較相似的方式，同時(shí)具備有理學(xué)、工程學(xué)特征，對(duì)基因鑒定、克隆、搭建和導(dǎo)入基因載體、分離純化等進(jìn)行深入探究?；蚬こ碳夹g(shù)的應(yīng)用還不是非常成熟，但在各個(gè)領(lǐng)域也獲得了比較顯著的成果，基因工程在現(xiàn)代生物技術(shù)中占據(jù)重要位置，對(duì)于制藥業(yè)而言也具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。

（三）細(xì)胞工程

按照細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)總結(jié)的基本原理，細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可以在細(xì)胞水平基礎(chǔ)上展開相應(yīng)的遺傳操作。在以往制藥工作中，總結(jié)細(xì)胞工程有3種類型，如分染色體工程、細(xì)胞融合工程、細(xì)胞質(zhì)工程，通過(guò)動(dòng)、植物細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)藥物培養(yǎng)，培養(yǎng)過(guò)程中得到人類生理活性因子和疫苗等制藥業(yè)所需產(chǎn)品。植物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，生產(chǎn)的植物有效成分中，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可為人活性因子、疫苗一類的重組DNA產(chǎn)品生產(chǎn)提供支持。與此同時(shí)，植物細(xì)胞培養(yǎng)可以規(guī)避地理?xiàng)l件、氣候條件等因素影響，含有大量次級(jí)代謝產(chǎn)物。例如應(yīng)用人參皂苷，組織培養(yǎng)的含量在干重中占比為27%，在全株占比為4.5%。如果使用紫草素，那么其在細(xì)胞培養(yǎng)物中的占比為12%，全株占比僅為1.5%。結(jié)合現(xiàn)有針對(duì)三七、人參等藥用植物培養(yǎng)的研究，培養(yǎng)條件在實(shí)踐中逐漸得到了優(yōu)化。

再以人參細(xì)胞培養(yǎng)物為例，試驗(yàn)與研究表明人參細(xì)胞培養(yǎng)物的化學(xué)成分、藥理活性分析，對(duì)比種植人參差異并不明顯。很多植物細(xì)胞培養(yǎng)在商業(yè)領(lǐng)域也有非常廣泛地運(yùn)用。黃芪毛狀根的培訓(xùn)，其效價(jià)與藥用黃芪有很大相似度，丹參毛狀根培養(yǎng)物的丹參堿共有7種，而且可以分泌至培養(yǎng)基。在褐藻酸鹽固定化條件下培養(yǎng)希臘毛地黃細(xì)胞，有毒物質(zhì)毛地黃苷在培養(yǎng)基中向地高辛轉(zhuǎn)變，此時(shí)應(yīng)用紫草細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)便可以生產(chǎn)得到紫草寧。野生新疆雪蓮作為藥物，具有抗炎和抗輻射等功效，細(xì)胞培養(yǎng)物、天然新疆雪蓮抗炎等的藥理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)新疆雪蓮細(xì)胞培養(yǎng)物在制藥生產(chǎn)中，可作為野生新疆雪蓮代替物質(zhì)，利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)犀角這一類藥用動(dòng)物器官，緩解制藥業(yè)資源不足的現(xiàn)狀[5]。

（四）酶工程

通過(guò)酶、細(xì)胞、細(xì)胞器具有的特異催化效用，在生物反應(yīng)裝置中生產(chǎn)相應(yīng)的藥用產(chǎn)品，生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了酶學(xué)理論、化工技術(shù)的融合?，F(xiàn)如今固定化酶、固定化細(xì)胞在藥品生產(chǎn)中有非常廣泛的體現(xiàn)，酶工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)一部分，用于制藥業(yè)，主要是在藥品生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用酶，采取固定化酶，全過(guò)程合成藥物分子，并支持藥物快速轉(zhuǎn)化?，F(xiàn)階段制藥業(yè)在一直以來(lái)的發(fā)展中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了微生物兩步轉(zhuǎn)化的研究與運(yùn)用，酶工程制藥以產(chǎn)藥酶渠道、酶固定化以及酶反應(yīng)器等為對(duì)象，應(yīng)用前景非常可觀，將帶動(dòng)發(fā)酵工業(yè)、化學(xué)合成工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

三、生物工程技術(shù)制藥的優(yōu)化建議

（一）培養(yǎng)生物工程制藥創(chuàng)新型人才

生物制藥研發(fā)期間，主要由生物制藥領(lǐng)域科研人才負(fù)責(zé)，有利于提高我國(guó)生物制藥研發(fā)水平，這就體現(xiàn)出生物工程制藥創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的必要性。作為生物制藥領(lǐng)域的科研人員，除了要具備專業(yè)能力與素養(yǎng)之外，經(jīng)濟(jì)意識(shí)、管理能力同樣是培養(yǎng)的重點(diǎn)。定期組織科研人員到各大企業(yè)中實(shí)習(xí)，通過(guò)這種對(duì)外交流積累經(jīng)驗(yàn)，熟練應(yīng)用不同種類的生物工程技術(shù)。各大企業(yè)在人才培養(yǎng)方面，建議設(shè)置專門的晉升途徑，使越來(lái)越多的科研人員自愿參加生物制藥研發(fā)的隊(duì)伍，不斷提升生物工程技術(shù)制藥實(shí)力。

（二）在科研工作中給予資金支持

生物制藥研發(fā)需要充足的資金，一般政府部門會(huì)為生物工程技術(shù)制藥研發(fā)提供資金方面的補(bǔ)貼，當(dāng)然也推出了一系列政策支持。生物制藥獲得的市場(chǎng)、消費(fèi)者支持比較有限，政府部門必須為制藥科研給予更大力度的支持，創(chuàng)建生物科研制藥產(chǎn)業(yè)集群區(qū)，及時(shí)更新制藥基礎(chǔ)設(shè)施與設(shè)備，在產(chǎn)品研發(fā)、服務(wù)創(chuàng)新、人才培訓(xùn)、風(fēng)險(xiǎn)投資等方面加大力度，創(chuàng)建生物制藥領(lǐng)域集群發(fā)展為最佳環(huán)境。另外，制藥科研宣傳必不可少，在生物工程技術(shù)的支持下，積極拓寬制藥業(yè)發(fā)展途徑，引導(dǎo)消費(fèi)者能夠深入認(rèn)知，帶動(dòng)我國(guó)制藥行業(yè)的科技發(fā)展。企業(yè)在科研資金方面，需要拓寬資金渠道，例如獲得品牌贊助、創(chuàng)設(shè)基金，都可以為生物科研提供經(jīng)濟(jì)保障。盡管在實(shí)踐中潛在一些風(fēng)險(xiǎn)，但只要企業(yè)做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，便可以最大程度地降低資金風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化制藥業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈[6]。

（三）推動(dòng)生物制藥集群式進(jìn)步

生物制藥實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展，一方面要有完善的基礎(chǔ)設(shè)施，另一方面應(yīng)該更新上下游配套產(chǎn)業(yè)，比如科研人才培訓(xùn)、生物工程技術(shù)引進(jìn)等，實(shí)現(xiàn)所有相關(guān)產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。為了達(dá)到集群式發(fā)展目標(biāo)，政府部門具有聯(lián)合科研人才、資金與政策支持的作用，搭建生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，使生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)集群逐漸得到完善，自然可以提高制藥生產(chǎn)效率?；谏锕こ碳夹g(shù)的制藥要產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)，建設(shè)的基礎(chǔ)為科研，生物工程技術(shù)發(fā)揮出生產(chǎn)力作用，方可提高生物制藥流程的效率。另外，生物制藥還需與科研技術(shù)結(jié)合，通過(guò)生物工程技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為生物制藥工作提供幫助。因?yàn)樯锕こ碳夹g(shù)具有邏輯推理、圖像顯示控制等功能，還可以深入分析生物制藥量子、分子以及化學(xué)結(jié)構(gòu)，在了解了生物分子、藥物制劑功能之后，得出藥物關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、化學(xué)特征、分子活性基團(tuán)和藥效構(gòu)象等，利用藥物機(jī)理組織實(shí)驗(yàn)，已有生物結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)活性物質(zhì)分析，探討各個(gè)結(jié)構(gòu)中的藥物藥性，通過(guò)先導(dǎo)化合物方法，優(yōu)化藥物量子與分子運(yùn)用，縮短藥物在臨床研究與觀察環(huán)節(jié)的時(shí)間。該藥物合成方法具有高效、穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，孵化得到不同類型的化合物數(shù)據(jù)庫(kù)，各結(jié)構(gòu)內(nèi)容詳細(xì)記錄達(dá)到分離、固相處理的目的。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，生物工程技術(shù)在制藥業(yè)中應(yīng)用，其中涉及到微生物發(fā)酵技術(shù)、基因工程、細(xì)胞工程等不同的技術(shù)形式，在一直以來(lái)的制藥生產(chǎn)中也獲得理想的成效。基因工程是以分子遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，還可以對(duì)生物基因遺傳特性、傳統(tǒng)藥物療效進(jìn)行改善，制藥環(huán)節(jié)使用高濃度提取物，生產(chǎn)得到的生物藥品含量也非常高。細(xì)胞工程技術(shù)可以將性質(zhì)各異的細(xì)胞結(jié)合，為一種細(xì)胞賦予兩種不同的性質(zhì)，這在腫瘤醫(yī)治領(lǐng)域，可以將患者體內(nèi)不良細(xì)胞消除。此外，生物酶被當(dāng)作催化劑產(chǎn)生化學(xué)高效反應(yīng)，可以提高制藥效率、節(jié)約成本，不僅大力推動(dòng)了制藥業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，還真正實(shí)現(xiàn)了生物工程技術(shù)與制藥業(yè)的融合發(fā)展。

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