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微生物制药技术研究与应用

   日期:2010-01-27     来源:发酵工业网    作者:发酵网    浏览:2453    评论:0    
  

微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的,抗生素一般定义为:是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。有人呈建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴,但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。

近年来,由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用,由微生物产生的除抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质的报道日益增多,如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等,其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物,其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面都有共同的特点,但把它们通称为抗生素显然是不恰当的,于是不少学者认为,把微生物产生的这些具有生理活性(或称药理活性)的次级代谢产物统称为微生物药物。于此微生物应包括:具有抗微生物感染和抗肿瘤的作用的传统的抗生素以及特异性酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂、抗氧化剂等。

医药保健品市场前景分析zt

从空间上看,目前中国人均药品消费仅为欧美发达国家的1/30—1/40,人均保健品消费支出仅为美国的1/20,日本的1/15,这也从另一方面显示出医药保健品市场巨大的成长空间和发展潜力。

从时间上看,中国的经济发展和居民收入水平在过去5年里一直以9%以上速度高速增长,预计在未来10年内将以7%和6%以上速度持续增长。医药保健品消费水平与居民可支配收入具有很强相关性,按GDP和可支配收入的发展趋势,可以估计,保健品在未来10年内会有持续增长,达到目前的2—3倍。

随着生活质量提高,人们将由事后治疗向事前预防、事中保健。城乡居民对医疗保健重视程度与日俱增,其结果表现为医疗保健费用支出逐步上升,全国城镇居民医疗保健总支出已超过1500亿元,年增长30%,农村超过700亿元,占总数1/3,年增长14%。

    2004中国保健品市场,在接连经历了几年的滑坡之后,开始在营销领域寻找出路,这其中最重要的的两个征兆:一是保健品生产企业开始认识继而追捧新的营销模式,二是在终端,保健品连锁专卖和大型专业市场的出现和红火,两者已经初步勾勒出未来数年保健品市场的基本轮廓。

    保健品行业与药品行业的分界线随着国家的大力整顿与行业规范,必将进一步明显。保健品初次出现时即以“药健字”批准文号,然而在销售推广与产品宣传中,踏红线、违规打药品擦边球,甚至模仿药品宣传的“上纲上线”时有发生。这种局面的出现,使之呈两位数的发展速度成为成长最快的行业之一,虽然使医药保健品取得了很大的发展,但由于行业发展巨大前景的吸引,低门槛入市条件,许多中小型企业纷纷杀入,更为严重的是保健品产品单一,功能局限,仅靠炒作概念,凭狂滥的广告宣传吸引市场,企业、产品持续期很短。混乱的市场格局与宽松的宣传监管,导致产品开发小而全,技术储备不足,产业核心竞争力差,缺乏发展后劲、没有可持续发展动力,更无长期发展战略规划,国家食品药品监督管理局成立后,将保健品管理纳入其中,行业监管力度大大加强,全国3000多家保健品企业现在只有1020余家能正常营业,其中70%处于亏损及边缘状态。

    另外,保健品发展初期与医药互相混辖已经打破,行业要求明确划分了保健食品与药品的界限,并且下列产品不得申报保健食品:已获国家医药管理部门批准的中药,已受国家中药保护的中药成方。严格监控改善性功能保健食品的受理和审批。性功能和性心理是一个涉及医学、心理、行为和社会学的复杂问题,提倡通过专业机构和专业人员有针对性地帮助那些需要帮助的人们,不提倡消费者盲目地在市场上选购改善性功能的保健食品,为了严格掌握保健食品的受理和审批,提出以下技术措施:1、严格控制产品配方和原料。产品配方、用量应当合理,功能作用温和,符合保健食品的要求,传统中医药中典型的强壮阳药材不宜作为开发改善性功能保健食品的原料。2、按照《保健食品功能学评价程序和检验方法》完成产品功能学试验后还必须在指定的三级甲等医院进行人体试验,进一步明确产品的功能并排除可能对人体产生的其他不良副作用。3、产品名称必须规范,不得使用低级庸俗或带有封建色彩的产品命名,不得以产品名称诱导消费者。对目前已受理的改善性功能保健食品应按以上要求对产品进行进一步审查或根据产品配方的实际情况转为申请其他保健功能或开发成其他产品。其三,对营养素补充剂纳入保健食品管理的规定。单纯以一种或数种经化学合成或从天然动植物中提取的营养素为原料加工制成的食品,作为“营养素补充剂”纳入保健食品管理,申报营养素补充剂,以补充人体相应营养素摄入为目的,可不提交产品的功能学评价报告,其他申报材料必须按照《保健食品管理办法》的有关规定提交,经批准的营养素补充剂,必须在产品名称后标注“(营养素补充剂)”字样,并在标签及说明书中注明“补充某某营养素”,除此之外不得声称其他特定保健功能,脂溶性维生素,微量元素等营养素,过量摄入具有明显的毒性作用,在营养素补充剂中的推荐量一般要控制在我国该种营养素每日推荐量(RDA)的1/3--2/3水平。该类产品如果申报卫生部规定可以受理的特定保健功能,应按照相应功能学评价程序和检验方法的规定提交功能学评价报告,其产品标签和说明书要求,与其他保健食品一致。并且保健品生产企业门槛也将大幅提高,以后的趋势也必将是比照医药生产企业贯彻“GMP”式生产质量规范达标。

    2004即将成为中国保健品行业的分水岭,以倡导个性化服务为特征的营销模式将成为保健品市场的热门话题,在这种模式的催生下,以前并不突现的同类产品之间的竞争,未来必将随时出现,由此产生的一场关于市场的争夺战、消费人群的争夺战、行业人才争夺战将愈演愈烈!

    综合以上分析,大胆狂想保健品行业发展将呈现新趋势:

    1)需求将进一步发展、扩大;

    2)注重品牌定位和形象构建;

    3)着重于保健知识和品牌宣传;

    4)流通渠道更加畅通,营销模式推陈出新;

    5)应用新资源、新技术和方便型包装成为主流;

    6)功能更加多样化,单品种保健品的功能趋向专一;

    7)总体价格将下降;

    8)个性化需求与服务,亲情化售后服务将成为亮点;

    9)农村将成为进一步竞争的重点市场。

    综观各种机遇与挑战,方方面面的竞争与发展,保健品市场发展简史,可谓之“你方唱罢我登场,各领风骚两三年”,更有甚者“三年河东,五年河西,还有一二年搞地下加工”,“富不过五载”的怪圈始终无法突破。医药保健品企业由改革开放初期800多家,发展到6700多家,生产能力过剩,作为朝阳行业已成供方市场,并且还将有企业加入该行列。保健品圈内人士普遍认为:医药保健品是高差价、低利润产业。中国医药保健品是仿制品生产大国,曾为保健品业武林盟主的各种产品,如三株的微生态学与嫁接理论,红桃K卟啉铁诺贝尔奖成果转化产品,脑白金松果体褪黑素风靡欧美…无不例外。有独立知识产权品种极少,缺乏科技含量高的创新药,企业为争得一席之地,千方百计求生存。一些底子薄、营销观念落后、缺乏优秀销售团队和市场网络的企业,被淘汰和兼并在所难免。据资料统计,我国中小企业平均寿命不到4岁,集团公司平均寿命不到10岁,往往昙花一现,“辉煌只在瞬间”。三株曾有言:只要结果,不管过程。导致许多企业声势惊天动地,广告铺天盖地,分公司漫山遍地,资金哭天喊地,业务员昏天黑地;导致市场管理变形、营销策略混乱、应收款居高不下……,看似强大企业,体虚内空,外界市场一旦变化,即一蹶不振。据报道10年前跻身于保健行业财富10强企业,今天有近1/2不知不觉的销声匿迹。“市场唯一不变定律就是市场在变”。对我们而言,最大问题不在于内部环境和外部环境发生变化,而在于我们能否根据这种变化采取相应的变革行动,一变制变。保健品市场发展,80年代销售是战斗,大好市场是打拼出来的一片江山;90年代销售是战术,大好市场是策划出来的一方沃土;新的世纪销售是战略,大好市场是管理出来的万里疆域。以前只要做就可以赚钱,现在要想赚钱光靠做还不行,而是必须做好了才能行。

    国家进一步完善保健产业法规与制度。这几年相应出台的关于行业管理的法规已经为保健产业的整顿与规范打下了坚实的基础,随着符合国情的产业法规或管理条例,必能更好进行宏观监管与调控。针对目前我国保健品生产企业中产品单一,急功近利存续期短,产品科技含量低的状况,有关监督管理部门的整顿,这是保健产业专业化发展的前提条件。企业应谋求技术与资本的整合。保健产业企业只有摆脱一窝蜂上马,几百个换汤不换药的产品同挤一条独木桥的现象,能够单独地开拓新技术、新产品,开拓新市场,才能蓬勃发展,进入良性循环。科学技术是第一生产力,保健品企业在这点上很突出:跨国企业凭借技术优势拥有核心竞争力,垄断了大部分成药技术,并最终拥有市场。国内保健品企业自有技术储备不足的情况下,应该发挥与国际企业在技术上合作开发,以及与科研机构、大学的协作,以期一些新技术最快转化为生产力。同时,行业内企业应谋求之间的整合或并购,通过整合对资本进行重组,集中力量办大事,对产品进行筛选,去粗存精,以核心高科技含量突破带动行业全面发展。

    保健品市场与其说在经营,而经营又更像是打开一个个结,有些还是死结。这些结有些是宏观机制方面的,有微观经营管理方面的,有竞争方面的,有环境方面,有策略方面,也有变革方面的!笔者与众多保健品行业同行无不感叹:医药保健品这道高元方程,难解!保健品业这碗饭,难吃!它像一本说不清、道不明的书,经历了这么多年发展攀登,感慨保健品行业万里长征只走完了第一步,一本书才读到扉页,时时刻刻无不望洋兴叹!

    最后,保健品企业要想长治久安,经久不衰,更需注重三个方面问题:

    首先,良好企业文化建设,打造企业核心竞争力。企业文化实质上反映了企业家的素质、理念、胆识,是企业综合素质和核心竞争力体现和反映的一个方面。良好企业文化的扩张、辐射、渗透产生着巨大活力,在推进和规范企业发展中起着巨大作用,可以形成企业凝聚力和向心力,成为企业持续健康发展的源源动力。保健品企业要长足发展,须加强企业文化建设。大多数事实一再证实:即使经营环境再艰难,只有精神支柱不垮,理想信念犹存,总是可以通过人的辛勤劳动去不断创造,去艰苦努力,获得巨大物质财富。现在,保健品企业普遍进行二次创业和行业的再次崛起,汹涌澎湃的经济全球化浪潮,面对轮回淘汰和激烈市场环境,塑造自己企业精神,确立先进经营理念,创造自己独特企业文化,打造核心竞争力十分必要。“文化也是生产力”。

    可以将传统文化融入产品的行销理念中。人类文明发源地之一的中国极其讲究传统文化与文明,礼尚往来。常言说的好“滴水之恩,涌泉相报”,逢年过节,走亲访友,商贸易货都离不开“礼”字。礼仪、礼物、礼节,代表关爱、爱戴、敬仰,多是用来加深感情、增进情谊。而进入21世纪,礼品的内涵又更加丰富了许多,健康、活力、平安、科技,以保健品为代表礼尚往来地位更显突出。同时保健品礼品也是一种推广手段,一种宣传,合适的礼品能在客户的心目中建立起恒久而深刻的印象,开辟新的市场,占有更多的市场份额,宣传企业的文是无可替代的。保健品从刚推向市场大打功效治疗牌,虽然带来短期繁荣,但实际上保健品功效治疗是根本无法达到药品的标准,保健品的保健功效都需要长期坚持阶段。因此新的营销模式和营销理念转向了将传统文化内容的融入,传统文化如孝心、贴心、关心、爱心,礼、义、孝、爱等等纷纷作为了保健产品推广的新载体,让保健品消费承载起浓浓的文化情感。比如脑白金主打礼品牌的成功思路,引得昂立、太太等举一反三、触类旁通,保健品行业打开情感文化消费的缺口再次辉煌必能揭掀序幕。

    其次,营销观念和营销方式的优化转变。医药保健品以前是国营销售主渠道方式,是卖方市场,货不愁销。随着经济体制转变和改革深入,许多企业对大营销环境变化苦不堪言,不能适应。90年代,杨森、史克、施贵宝、葛兰素等外资行业企业带来了先进营销理念和方式,使医药保健品踏上现代营销道路。曾作为本土保健品行业盟主、补血第一品牌的红桃K,其销售最高峰时,在保健品行业市场占有率不过7%,同期作为洗发水行业外资第一品牌宝洁,其市场占有率高达37%。营销观念和营销方式转变,无论是4P、4C、6C,还是发展到GC理念,都无需教条、经验、本本,不可邯郸学步,东施效颦。真正优化转变,以现代先进营销理念为背景,结合市场实际状况,选择适合企业发展的营销模式,先做对,再做好。可以学学我们的领袖毛泽东这位天才营销专家,他将国外先进的理论和经验与中国革命的具体实践结合起来,善于创造舆论影响力,将国际先进营销观念和营销方式乡土化、本土化,打下红色江山。

    再次,诚信经营,信为本,诚为上。保健品行业雷声大,声势响,靠的就是“噱头”,炒作概念,动不动美其:席卷××、××风暴……自吹自擂,如三株公司的“有病喝三株”,太阳神的“生命核能”等等。不言而喻,保健品企业大多踏有夸大功效、虚假广告之红线的嫌疑,这也说明许多企业为挖掘第一桶金,不惜冒着违规上线的危险,自掘陷井,竭泽而渔,虽然短期利益得到了,而给企业及整个行业是毁灭性打击。消费者更是认为保健品业是“不被信任行业”,消费更加理性与慎重,行业门槛越垒越高。可口可乐曾言:过程做得好,结果自然好。所以,将“真诚到永远”的诚信经营理论贯穿其中,把保健品当作一种事业或责任来经营才是根本,打破感觉疗效的怪圈,引入售后服务营销策略,高举“诚信是金”的旗帜,塑造与培育保健品业富有生命活力的百年品牌才是保健品行业再次腾飞的根本出路!报载:巨人两亿买信誉:两个亿,对史玉柱来说不是个小数目,但还是以还债作为新事业起点,换得人心还债原本天经地义,并无英雄之举,但在把诚信和商誉作为第一要义的市场,这也算得是良心之举!

前,国内外对微生物药物的研发,主要集中在抗耐药菌和抗真菌抗生素、微生物来源的酶抑制剂、微生物来源的免疫抑制剂、非典型大环内酯类抗生素等方面,并且都取得了一定的进展。

1. 抗耐药菌和抗真菌抗生素

战胜细菌耐药性的途径,一是要制定一系列的措施,防止由于滥用抗生素而造成耐药菌的快速和广泛出现;二是要根据细菌产生耐药性的作用机制,不断地去研究、开发新的抗菌药物,以有效地控制日益严重的耐药菌感染。最近几年,针对临床上最感棘手的MRSA(甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌)、VRE(万古霉素耐药肠球菌)和PPSP(青霉素耐药肺炎链球菌)等耐药菌,人们从微生物代谢产物中不断地开发了一系列非常有效的药物,如:链阳性菌素类抗生素共杀霉素;肽类抗生素替靠拉宁、达托霉素和雷莫拉宁;新型抗真菌抗生素卡帕芬净、米卡芬净和anidulafungin等。这些药物对控制由上述耐药菌和真菌引起的感染,起到了重要的作用。

2. 微生物来源的酶抑制剂

参与生物体生命活动的酶的活性高低,直接影响到生物体生命过程的正常与否。人体内某种酶活性过高,往往是导致疾病发生和发展的重要原因。在微生物代谢过程中,有可能产生能够抑制某种酶的生理活性物质,即酶抑制剂。这种酶抑制剂对作用对象而言,并非传统意义上的抗菌、抗病毒或抗肿瘤类的抗生素。如从微生物次级代谢产物中发现了可抑制胆固醇合成过程的限速步骤的酶的抑制剂,即HMG-CoA还原酶抑制剂洛伐他汀和普伐他汀。随后,药物化学家应用化学合成的方法,获得了辛伐他汀、氟伐他汀、得伐他汀、阿托伐他汀和罗舒伐他汀等一系列他汀类降血脂药物。由于这类药物的作用机制新颖、独特,即能够特异性地抑制胆固醇生物合成途径中的关键酶的活性,从而有效地抑制胆固醇的合成,因此这类药物在治疗高脂血症方面取得了十分显著的临床效果。

此外,德国拜耳制药公司开发的α-糖苷酶抑制剂阿卡波糖和米格列醇和日本武田制药公司开发的伏格列波糖以及由瑞士罗氏制药公司开发的胰脂酶抑制剂奥利司他等酶抑制剂的相继问世。

3. 微生物来源的免疫抑制剂

环孢素A首先是作为抗真菌药物被发现的。它作为免疫抑制剂被用于临床抗器官移植排斥反应,并获得了惊人的效果,是临床免疫抑制疗法的一次革命。

4. 非典型大环内酯类抗生素

阿弗菌素类抗虫抗生素是近年来开发的一类非典型大环内酯类抗生素。这类抗生素在畜牧业上的应用得到了巨大的成功,其具有抗蠕虫、杀体外寄生虫和杀螨的作用,主要用于治疗动物的寄生虫感染性疾病,同时在控制和治疗人盘丝虫病上亦发挥了重要的作用。已经应用和正在开发的此类药物主要有阿维菌素、依维菌素(由阿维菌素经过化学修饰获得)、杜拉克汀、莫克西汀、密比克汀、密比霉素、和emanectin、prinomectin等。

当前,我国微生物药物的研发现状与化学药物、生物技术药物和中药的研究、开发相比进展缓慢,但也取得了一定的成果。如抗菌药物螺旋霉素、麦迪霉素、吉他霉素、小诺米星、万古霉素、替靠拉宁;抗肿瘤抗生素阿霉素、丝裂霉素、博莱霉素、博安霉素等;抗鸡球虫抗生素盐霉素、莫能霉素等;免疫抑制剂环孢素、他克莫司等;降血脂药物普伐他汀、洛伐他汀等;降糖药物阿卡波糖、米格列醇和伏格列波糖;非典型大环内酯类抗生素阿维菌素和依维菌素等。还有具有独立知识产权的一类新药利福喷汀和依替米星并已实现了产业化;正在进行临床研究的必特螺旋霉素和力大霉素具有很好的抗菌和抗肿瘤疗效,很快将实现产业化。

前,国内外对微生物药物的研发,主要集中在抗耐药菌和抗真菌抗生素、微生物来源的酶抑制剂、微生物来源的免疫抑制剂、非典型大环内酯类抗生素等方面,并且都取得了一定的进展。

1. 抗耐药菌和抗真菌抗生素

战胜细菌耐药性的途径,一是要制定一系列的措施,防止由于滥用抗生素而造成耐药菌的快速和广泛出现;二是要根据细菌产生耐药性的作用机制,不断地去研究、开发新的抗菌药物,以有效地控制日益严重的耐药菌感染。最近几年,针对临床上最感棘手的MRSA(甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌)、VRE(万古霉素耐药肠球菌)和PPSP(青霉素耐药肺炎链球菌)等耐药菌,人们从微生物代谢产物中不断地开发了一系列非常有效的药物,如:链阳性菌素类抗生素共杀霉素;肽类抗生素替靠拉宁、达托霉素和雷莫拉宁;新型抗真菌抗生素卡帕芬净、米卡芬净和anidulafungin等。这些药物对控制由上述耐药菌和真菌引起的感染,起到了重要的作用。

2. 微生物来源的酶抑制剂

参与生物体生命活动的酶的活性高低,直接影响到生物体生命过程的正常与否。人体内某种酶活性过高,往往是导致疾病发生和发展的重要原因。在微生物代谢过程中,有可能产生能够抑制某种酶的生理活性物质,即酶抑制剂。这种酶抑制剂对作用对象而言,并非传统意义上的抗菌、抗病毒或抗肿瘤类的抗生素。如从微生物次级代谢产物中发现了可抑制胆固醇合成过程的限速步骤的酶的抑制剂,即HMG-CoA还原酶抑制剂洛伐他汀和普伐他汀。随后,药物化学家应用化学合成的方法,获得了辛伐他汀、氟伐他汀、得伐他汀、阿托伐他汀和罗舒伐他汀等一系列他汀类降血脂药物。由于这类药物的作用机制新颖、独特,即能够特异性地抑制胆固醇生物合成途径中的关键酶的活性,从而有效地抑制胆固醇的合成,因此这类药物在治疗高脂血症方面取得了十分显著的临床效果。

此外,德国拜耳制药公司开发的α-糖苷酶抑制剂阿卡波糖和米格列醇和日本武田制药公司开发的伏格列波糖以及由瑞士罗氏制药公司开发的胰脂酶抑制剂奥利司他等酶抑制剂的相继问世。

3. 微生物来源的免疫抑制剂

环孢素A首先是作为抗真菌药物被发现的。它作为免疫抑制剂被用于临床抗器官移植排斥反应,并获得了惊人的效果,是临床免疫抑制疗法的一次革命。

4. 非典型大环内酯类抗生素

阿弗菌素类抗虫抗生素是近年来开发的一类非典型大环内酯类抗生素。这类抗生素在畜牧业上的应用得到了巨大的成功,其具有抗蠕虫、杀体外寄生虫和杀螨的作用,主要用于治疗动物的寄生虫感染性疾病,同时在控制和治疗人盘丝虫病上亦发挥了重要的作用。已经应用和正在开发的此类药物主要有阿维菌素、依维菌素(由阿维菌素经过化学修饰获得)、杜拉克汀、莫克西汀、密比克汀、密比霉素、和emanectin、prinomectin等。

当前,我国微生物药物的研发现状与化学药物、生物技术药物和中药的研究、开发相比进展缓慢,但也取得了一定的成果。如抗菌药物螺旋霉素、麦迪霉素、吉他霉素、小诺米星、万古霉素、替靠拉宁;抗肿瘤抗生素阿霉素、丝裂霉素、博莱霉素、博安霉素等;抗鸡球虫抗生素盐霉素、莫能霉素等;免疫抑制剂环孢素、他克莫司等;降血脂药物普伐他汀、洛伐他汀等;降糖药物阿卡波糖、米格列醇和伏格列波糖;非典型大环内酯类抗生素阿维菌素和依维菌素等。还有具有独立知识产权的一类新药利福喷汀和依替米星并已实现了产业化;正在进行临床研究的必特螺旋霉素和力大霉素具有很好的抗菌和抗肿瘤疗效,很快将实现产业化。

前,国内外对微生物药物的研发,主要集中在抗耐药菌和抗真菌抗生素、微生物来源的酶抑制剂、微生物来源的免疫抑制剂、非典型大环内酯类抗生素等方面,并且都取得了一定的进展。

1. 抗耐药菌和抗真菌抗生素

战胜细菌耐药性的途径,一是要制定一系列的措施,防止由于滥用抗生素而造成耐药菌的快速和广泛出现;二是要根据细菌产生耐药性的作用机制,不断地去研究、开发新的抗菌药物,以有效地控制日益严重的耐药菌感染。最近几年,针对临床上最感棘手的MRSA(甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌)、VRE(万古霉素耐药肠球菌)和PPSP(青霉素耐药肺炎链球菌)等耐药菌,人们从微生物代谢产物中不断地开发了一系列非常有效的药物,如:链阳性菌素类抗生素共杀霉素;肽类抗生素替靠拉宁、达托霉素和雷莫拉宁;新型抗真菌抗生素卡帕芬净、米卡芬净和anidulafungin等。这些药物对控制由上述耐药菌和真菌引起的感染,起到了重要的作用。

2. 微生物来源的酶抑制剂

参与生物体生命活动的酶的活性高低,直接影响到生物体生命过程的正常与否。人体内某种酶活性过高,往往是导致疾病发生和发展的重要原因。在微生物代谢过程中,有可能产生能够抑制某种酶的生理活性物质,即酶抑制剂。这种酶抑制剂对作用对象而言,并非传统意义上的抗菌、抗病毒或抗肿瘤类的抗生素。如从微生物次级代谢产物中发现了可抑制胆固醇合成过程的限速步骤的酶的抑制剂,即HMG-CoA还原酶抑制剂洛伐他汀和普伐他汀。随后,药物化学家应用化学合成的方法,获得了辛伐他汀、氟伐他汀、得伐他汀、阿托伐他汀和罗舒伐他汀等一系列他汀类降血脂药物。由于这类药物的作用机制新颖、独特,即能够特异性地抑制胆固醇生物合成途径中的关键酶的活性,从而有效地抑制胆固醇的合成,因此这类药物在治疗高脂血症方面取得了十分显著的临床效果。

此外,德国拜耳制药公司开发的α-糖苷酶抑制剂阿卡波糖和米格列醇和日本武田制药公司开发的伏格列波糖以及由瑞士罗氏制药公司开发的胰脂酶抑制剂奥利司他等酶抑制剂的相继问世。

3. 微生物来源的免疫抑制剂

环孢素A首先是作为抗真菌药物被发现的。它作为免疫抑制剂被用于临床抗器官移植排斥反应,并获得了惊人的效果,是临床免疫抑制疗法的一次革命。

4. 非典型大环内酯类抗生素

阿弗菌素类抗虫抗生素是近年来开发的一类非典型大环内酯类抗生素。这类抗生素在畜牧业上的应用得到了巨大的成功,其具有抗蠕虫、杀体外寄生虫和杀螨的作用,主要用于治疗动物的寄生虫感染性疾病,同时在控制和治疗人盘丝虫病上亦发挥了重要的作用。已经应用和正在开发的此类药物主要有阿维菌素、依维菌素(由阿维菌素经过化学修饰获得)、杜拉克汀、莫克西汀、密比克汀、密比霉素、和emanectin、prinomectin等。

当前,我国微生物药物的研发现状与化学药物、生物技术药物和中药的研究、开发相比进展缓慢,但也取得了一定的成果。如抗菌药物螺旋霉素、麦迪霉素、吉他霉素、小诺米星、万古霉素、替靠拉宁;抗肿瘤抗生素阿霉素、丝裂霉素、博莱霉素、博安霉素等;抗鸡球虫抗生素盐霉素、莫能霉素等;免疫抑制剂环孢素、他克莫司等;降血脂药物普伐他汀、洛伐他汀等;降糖药物阿卡波糖、米格列醇和伏格列波糖;非典型大环内酯类抗生素阿维菌素和依维菌素等。还有具有独立知识产权的一类新药利福喷汀和依替米星并已实现了产业化;正在进行临床研究的必特螺旋霉素和力大霉素具有很好的抗菌和抗肿瘤疗效,很快将实现产业化。

前,国内外对微生物药物的研发,主要集中在抗耐药菌和抗真菌抗生素、微生物来源的酶抑制剂、微生物来源的免疫抑制剂、非典型大环内酯类抗生素等方面,并且都取得了一定的进展。

1. 抗耐药菌和抗真菌抗生素

战胜细菌耐药性的途径,一是要制定一系列的措施,防止由于滥用抗生素而造成耐药菌的快速和广泛出现;二是要根据细菌产生耐药性的作用机制,不断地去研究、开发新的抗菌药物,以有效地控制日益严重的耐药菌感染。最近几年,针对临床上最感棘手的MRSA(甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌)、VRE(万古霉素耐药肠球菌)和PPSP(青霉素耐药肺炎链球菌)等耐药菌,人们从微生物代谢产物中不断地开发了一系列非常有效的药物,如:链阳性菌素类抗生素共杀霉素;肽类抗生素替靠拉宁、达托霉素和雷莫拉宁;新型抗真菌抗生素卡帕芬净、米卡芬净和anidulafungin等。这些药物对控制由上述耐药菌和真菌引起的感染,起到了重要的作用。

2. 微生物来源的酶抑制剂

参与生物体生命活动的酶的活性高低,直接影响到生物体生命过程的正常与否。人体内某种酶活性过高,往往是导致疾病发生和发展的重要原因。在微生物代谢过程中,有可能产生能够抑制某种酶的生理活性物质,即酶抑制剂。这种酶抑制剂对作用对象而言,并非传统意义上的抗菌、抗病毒或抗肿瘤类的抗生素。如从微生物次级代谢产物中发现了可抑制胆固醇合成过程的限速步骤的酶的抑制剂,即HMG-CoA还原酶抑制剂洛伐他汀和普伐他汀。随后,药物化学家应用化学合成的方法,获得了辛伐他汀、氟伐他汀、得伐他汀、阿托伐他汀和罗舒伐他汀等一系列他汀类降血脂药物。由于这类药物的作用机制新颖、独特,即能够特异性地抑制胆固醇生物合成途径中的关键酶的活性,从而有效地抑制胆固醇的合成,因此这类药物在治疗高脂血症方面取得了十分显著的临床效果。

此外,德国拜耳制药公司开发的α-糖苷酶抑制剂阿卡波糖和米格列醇和日本武田制药公司开发的伏格列波糖以及由瑞士罗氏制药公司开发的胰脂酶抑制剂奥利司他等酶抑制剂的相继问世。

3. 微生物来源的免疫抑制剂

环孢素A首先是作为抗真菌药物被发现的。它作为免疫抑制剂被用于临床抗器官移植排斥反应,并获得了惊人的效果,是临床免疫抑制疗法的一次革命。

4. 非典型大环内酯类抗生素

阿弗菌素类抗虫抗生素是近年来开发的一类非典型大环内酯类抗生素。这类抗生素在畜牧业上的应用得到了巨大的成功,其具有抗蠕虫、杀体外寄生虫和杀螨的作用,主要用于治疗动物的寄生虫感染性疾病,同时在控制和治疗人盘丝虫病上亦发挥了重要的作用。已经应用和正在开发的此类药物主要有阿维菌素、依维菌素(由阿维菌素经过化学修饰获得)、杜拉克汀、莫克西汀、密比克汀、密比霉素、和emanectin、prinomectin等。

当前,我国微生物药物的研发现状与化学药物、生物技术药物和中药的研究、开发相比进展缓慢,但也取得了一定的成果。如抗菌药物螺旋霉素、麦迪霉素、吉他霉素、小诺米星、万古霉素、替靠拉宁;抗肿瘤抗生素阿霉素、丝裂霉素、博莱霉素、博安霉素等;抗鸡球虫抗生素盐霉素、莫能霉素等;免疫抑制剂环孢素、他克莫司等;降血脂药物普伐他汀、洛伐他汀等;降糖药物阿卡波糖、米格列醇和伏格列波糖;非典型大环内酯类抗生素阿维菌素和依维菌素等。还有具有独立知识产权的一类新药利福喷汀和依替米星并已实现了产业化;正在进行临床研究的必特螺旋霉素和力大霉素具有很好的抗菌和抗肿瘤疗效,很快将实现产业化。

微生物制药技术

微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容:

第一方面 菌种的获得

根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买;从大自然中分离筛选新的微生物菌种。

分离思路 新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性,采用各种筛选方法,快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌,也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。

定方案:首先要查阅资料,了解所需菌种的生长培养特性。

采样:有针对性地采集样品。

增殖:人为地通过控制养分或培条件,使所需菌种增殖培养后,在数量上占优势。

分离:利用分离技术得到纯种。

发酵性能测定:进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。

第二方面 高产菌株的选育

工业上生产用菌株都是经过选育过的。工业菌种的育种是运用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目的的菌株进行的多方位的改造。通过改造,可使现存的优良性状强化,或去除不良性质或增加新的性状。

工业菌种育种的方法:诱变、基因转移、基因重组。

育种过程包括下列3个步骤: (1)在不影响菌种活力的前提下,有益基因型的引入。(2)希望基因型的选出。(3)改良菌种的评价(包括实验规模和工业生产规模)。

选择育种方法时需综合考虑的因素(1)待改良性状的本质及与发酵工艺的关系(例如分批或者连续发酵试验);(2)对这一特定菌种的遗传和生物化学方面认识的明了程度;(3)经济费用。如果对特定菌种的基本性状及其工艺知晓甚少,则多半采用随机诱变、筛选及选育等技术;如果对其遗传及生物化学方面的性状已有较深的认识,则可选择基因重组等手段进行定向育种。

工业菌种具体改良思路:(1)解除或绕过代谢途径中的限速步骤(通过增加特定基因的拷贝数或增加相应基因的表达能力来提高限速酶的含量;在代谢途径中引伸出新的代谢步骤,由此提供一个旁路代谢途径。) (2)增加前体物的浓度。 (3)改变代谢途径,减少无用副产品的生成以及提高菌种对高浓度的有潜在毒性的底物、前体或产品的耐受力。(4)抑制或消除产品分解酶。 (5)改进菌种外泌产品的能力。消除代谢产品的反馈抑制。如诱导代谢产品的结构类似物抗性。

第三部分 菌种保藏技术

转接培养或斜面传代保藏;

超低温或在液氮中冷冻保藏;

土壤或陶瓷珠等载体干燥保藏。

第四部分 发酵工艺条件的确定

微生物的营养来源

能源,自养菌:光;氢,硫胺;亚硝酸盐,亚铁盐。异养菌:碳水化合物等有机物,石油天然气和石油化工产品,如醋酸。

碳源,碳酸气;淀粉水解糖,糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等,石油、正构石蜡,天然气,醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品

氮源,豆饼或蚕蛹水解液,味精废液,玉米浆,酒糟水等有机氮,尿素,硫酸铵,氨水,硝酸盐等无机氮,气态氮

无机盐,磷酸盐,钾盐,镁盐,钙盐等其他矿盐,铁、锰、钴等微量元素等

特殊生长因子,硫胺素、生物素、对氨基苯甲酸、肌醇等

培养基的确定

(1)首先必须做好调查研究工作,了解菌种的来源、生活习惯、生理生化特性和一般的营养要求。工业生产主要应用细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类微生物。它们对营养的要求既有共性,也有各自的特性,应根据不同类型微生物的生理特性考虑培养基的组成。

(2)其次,对生产菌种的培养条件,生物合成的代谢途径,代谢产物的化学性质、分子结构、一般提取方法和产品质量要求等也需要有所了解,以便在选择培养基时做到心中有数。

(3)最好先选择一种较好的化学合成培养基做基础,开始时先做一些摇瓶实验;然后进一步做小型发酵罐培养,摸索菌种对各种主要碳源和氮源的利用情况和产生代谢产物的能力。注意培养过程中的pH变化,观察适合于菌种生长繁殖和适合于代谢产物形成的两种不同pH,不断调整配比来适应上述各种情况。

(4)注意每次只限一个变动条件。有了初步结果以后,先确定一个培养基配比。

其次再确定各种重要的金属和非金属离子对发酵的影响,即对各种无机元素的营养要求,试验其最高、最低和最适用量。在合成培养基上得出一定结果后,再做复合培养基试验。最后试验各种发酵条件和培养基的关系。培养基内pH可由添加碳酸钙来调节,其他如硝酸钠、硫酸铵也可用来调节。

(5)有些发酵产物,如抗生素等,除了配制培养基以外,还要通过中间补料法,一面对碳及氮的代谢予以适当的控制,一面间歇添加各种养料和前体类物质,引导发酵走向合成产物的途径。

根据经济效益选择培并基原料

考虑经济节约,尽量少用或不用主粮,努力节约用粮,或以其他原料代粮。糖类是主要的碳源。碳源的代用品主要是寻找植物淀粉、纤维水解物,以废糖蜜代替淀粉、糊精和葡萄糖,以工业葡萄糖代替食用葡萄糖;石油作为碳源的微生物发酵也可以生产以粮食为碳源的发酵产品。有机氮源的节约和代替主要为减少或代替黄豆饼粉、花生饼粉、食用蛋白胨和酵母粉等含有丰富蛋白质的原料为目标,代用的原料可以是棉籽饼粉、玉米浆、蚕蛹粉、杂鱼粉、黄浆水或麸汁、饲料酵母、石油酵母、骨胶、菌体、酒糟,以及各种食品工业下脚料等。这些代用品大多蛋白质含量丰富,价格低廉,便于就地取材,方便运输。

培养工艺的确定:

培养条件:温度、pH值、氧、种龄、接种量、温度

工业微生物的培养法分为静置培养和通气培养两大类型。

静置培养法即将培养基盛于发酵容器中,在接种后,不通空气进行发酵,又称为厌氧性发酵。通气培养法的生产菌种以需氧菌和兼性需氧菌居多,它们生长的环境必须供给空气,以维持一定的溶解氧水平,使菌体迅速生长和发酵,又称为好气性发酵。

在静置和通气培养两类方法中又可分为液体培养和固体培养两大类型,其中每一类型又有表面培养与深层培养之分。

关于液体深层培养:

用液体深层发酵罐从罐底部通气,送入的空气由搅拌桨叶分散成微小气泡以促进氧的溶解。这种由罐底部通气搅拌的培养方法,相对于由气液界面靠自然扩散使氧溶解的表面培养法来讲,称为深层培养法。特点是容易按照生产菌种对于代谢的营养要求以及不同生理时期的通气、搅拌、温度、与培养基中氢离子浓度等条件,选择最佳培养条件。

深层培养基本操作的3个控制点

①灭菌:发酵工业要求纯培养,因此在发酵开始前必须对培养基进行加热灭菌。所以发酵罐具有蒸汽夹套,以便将培养基和发酵罐进行加热灭菌,或者将培养基由连续加热灭菌器灭菌,并连续地输送于发酵罐内。②温度控制:培养基灭菌后,冷却至培养温度进行发酵,由于随着微生物的增殖和发酵会发热、搅拌产热等,所以为维持温度恒定,须在夹套中以冷却水循环流过。 ③通气、搅拌:空气进入发酵罐前先经空气过滤器除去杂菌,制成无菌空气,而后由罐底部进人,再通过搅拌将空气分散成微小气泡。为了延长气泡滞留时间,可在罐内装挡板产生涡流。搅拌的目的除了溶解氧之外,可使培养液中微生物均匀地分散在发酵罐内,促进热传递,以及为调节pH而使加入的酸和碱均匀分散等。

第五部分 发酵产物的分离提取

提取方法:

过滤

离心与沉降

细胞破碎

萃取

吸附与离子交换

色谱分离

沉析(盐析、有机溶剂沉析、等电点等)

膜分离

结晶

干燥

分离提取过程的几个注意的问题:

水质

热源去除(石棉板吸滤、活性碳吸附、过离子交换柱)

溶剂回收

废物处理

生物安全性

微生物制药技术,指用微生物发酵生产药物原料技术,如药用氨基酸生产技术;工业用酶生产技术,如蛋白酶、脂肪酶生产技术;微生物生物技术,指用微生物制造化工产品、新材料、新能源等技术,如发酵生产黄原胶,发酵生产可降解塑料。

(一)抗生素类

(1)抗细菌抗生累 杆菌耽、头泡菌素(Cephal贴porim)、氯留家(ChlorampkenjD5)、金留素(ChIonetracycline)、环丝氨酸、红霉裹(ErythDmycin)、民他(庆大)霉素(Genhmycin)、卡那留素(Kanamyctns)、青紫霉寒(vidomn)、柱晶白留素(1juyciHs)、林可留素、麦迪留素(Mydmycin)、新留素(Nen)、新生留素(NoWUtn)、竹机霉素(01eandomn)、土霉素(oxyte加cyd5ne)1巴龙霉家、青霉素(PenMlN、磷留素(Pkoqpho—M“ycN、多粘菌素(PoIy“yxtn)、核糖霉裹(Ribs饱myons)、利福霉素(RifamyciM)、相模弯留素、紫苏霉素、螺旋霉素、链留素\囚环素、托普留素、短杆菌素、万古霉素、紫留素等。

(2)抗真菌抗生素 两性霉素B、杀假丝菌素、灰黄留素(GriRofuIvin)、制霉菌素(Nyqtatin)等。

(3)抗肿瘤抗生素 放线菌素、阿德里亚霉素、博莱霉素、光辉霉素(M从ramyMn)、丝裂霉素(Mitomycin)、肉瘤留素。

(4)半合成抗生素 青留素及头抱菌素等天然抗生素经酶解或其它方法去除其侧链,接上新侧链后构成之抗生素称为半合成抗生素。常见的有:①半合成青霉京为甲氧年青霉素(新青1)、乙氧荣青图案(新青H)、苯吵青霉素(新青m)、邻氯苯陛青霉裹(以上对青留素酶稳定),广语音有氨节青霉素及经氨节育雷累,抗绿脓杆菌者有羧节青霉素及磺节育霉素等;⑦常用半合成头泡菌素有头弛I号(唆泡霉亲)头泡H号(头抱利定)、头抱皿号(头抱甘氨酸)、头抱N号(头泡力新)、头抱1’号(陛啪头泡菌素)、头泡川号(环己烯胺头抱菌素)、毗硫头泡菌素、氰甲基头抱菌素等;③其它半合成抗生素有丁胺卡那霉素、甲烯土霉素、强力留素(去氧土霉)、二甲胺囚环素、四氢毗咯甲基四环素、去甲基金霉素、利福留素、氯林肯霉素、去甲基林肯霉素、乙酰螺旋霹素等。

(二)氢基酸类药物

目前氨基酸主要用于生产大输液及刚R液,有些氨基酸尚有其特殊用途,如桔氨酸盐及谷氨酸钠亦用于肝性昏迷的临床抢救,解除氨毒。L—谷氨酞胺用于治疗消化迈溃疡,L—组氨酸亦为治消化道溃疡辅助药等。

采用微生物发酵法生产的氨基酸有谷氨酸、赖氨酸、丙氨酸、精氨酸、组织酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、苏氨酸色氨酸、酪氨酸、绕氨、瓜氨酸及乌氨酸等。采用酶转化法生产的氨基酸有天门冬氨酸、丙氨酸、氨酸、酪氨酸、半肮氨酸、谷氨醚胺及天冬醚眩等。

(三)枯苔酸类药

采用微生物技术生产的该苦酸类药物及其中间体有肌苛酸、肌昔、5’—腺牙酸

(AMP)、腺三磷(ATP)、黄素腺漂吟二核苛玻(FAD)、辅酶A(cbA)、辅酶I(久I)、脑二磷(cDP)胆碱等。

(四)维生家类药

月前采用微生物技术生产的维生泵类药物及久巾可体育维生亲K(核黄亲)、维生素B22(氰钻胺素)、2—阳某—方龙酸(维生家c原料)、P一类胡黎l、素(维生亲人的体)、麦角舀醇(维生素认前体)等。

(五)舀体类激素

目前可的松、氢化可的松、泼尼讼、肤氢松、地塞米松及确胺舒松等团体激素化学合成工艺中,有关反宛已可用微生物转化来实现,并将有良好发展前景。

(六)治疗酶及酶抑制剂

目前采用微生物生产的药用酶及酶抑制剂有天冬酰胺酶、脂肪酶酶、链激酶、尿激酶、超氧化物歧化酶、抑肤哀及多巴丁等。
 

 
     
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