免疫生物治疗

免疫生物治疗 吉林大学白求恩医学院免疫学教研室朱迅 E-mail: zxunzhux@vip.sohu.com

主要内容 引言一、生物技术与生物产业二、生物技术与现代医药三、免疫学与生物技术产业四、免疫生物技术—从实验室到临床应用实例五、生命科学工作者的定位

引言 学什么？？？ • 知识 know • 技术 know-how • 思路 know-why • 授人以“鱼”---授人以“渔”

引言 什么思路？？？ • Applying Thought • Critical Thought • Global Thought • … …

引言 怎么学？？ • 来龙去脉 • 深入浅出 • 旁征博引 • 触类旁通 • 宏观与微观 • 全部与局部

概述 • …… • 免疫治疗 • 免疫学 • 医学和药学 • 生物技术 • 生命科学 • …… …花—枝杈—树—森林—山…

引言 • 有比较才有鉴别 • 有认识才有发展 • 业精于勤而荒于嬉 • 行成于思而毁于随

一、生物技术与生物产业 •概述 •生物技术的内涵 •生物技术的发展现状 •生物技术的发展趋势

21世纪？？？ • 以生物技术为重点的第四次科技革命 • 以生物经济为主体的第四次浪潮 • 生物经济时代 • 生命科学世纪

生物技术在新经济中的作用 • 软件、微电子、通讯、先进制造、材料、传感器及成象技术对企业发展是至关重要的。 • 生物技术是对全社会最为重要并可能改变未来工业和经济格局的关键技术 “在作用中的新力量关键技术” 美国白宫科技政策办公室 1998年12月

各经济时代一览表

生命科学世纪 • 生命科学将成为带头学科 • 生物工程产业将成为支柱产业 • 生物技术--生物产业--生物经济--生物社会 • 范例：生物医药

生物技术的内涵 • 概念 • 历史沿革 • 主要范畴：学术层面产业层面 • 现代生物技术产业的主要领域

什么是生物技术？ • Biotechnology ( Biotech BT ) • Biotechnique • Bioengineering 以生命科学为基础，用先进的科学原理和工程技术为手段，应用生物体（微生物、动植物组织等）或其组成部分来加工生物材料，为人类生产所需的产品或达到某种目的的技术

生命中心法则 RNA DNA 蛋白质遗传信息载体功能执行体蛋白质组基因组转录组 √ √ ？

基因工程gene engineering：在体外重新组合特定的基因（DNA），并使之在适当的受体细胞中增殖、表达。 • 基因克隆 • 基因测序 • 基因重组 • 基因转移/敲除 • 基因表达及调控 • 蛋白质工程 • ……….. • 原核--真核--哺乳细胞……

细胞工程（cell engineering） ：指在细胞或亚细胞水平上的遗传操作（细胞融合、核质移植、染色体或基因移植），以及组织和细胞培养等技术，快速繁殖、培养出人们所需要的新物种（细胞系）的技术。 • 细胞融合：杂交瘤----单克隆抗体 • 基因转移：新型细胞系----研究/生产/治疗 • 受精卵注射：转基因动/植物----研究/生产/新品种 • 干细胞扩增：干细胞治疗

发酵工程（fermentation engineering） ：采用现代工程技术手段，利用生物细胞的某些生理功能，为人类生产有用的生物产品，或直接利用微生物参与和控制某些工业生产过程,生产出人类所需产品的技术。也称微生物工程。 • 抗菌素 • 氨基酸

酶工程（enzyme engineering） ：是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。可使酶能够充分发挥快速、高效、特异的催化功能。 • 酶的固定化技术 • 细胞的固定化技术 • 酶的修饰改造技术 • 酶反应器的设计等技

蛋白质工程：（potein engineering）是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以生产能满足人类需要的新型蛋白质技术。 • 第二代基因工程

生物制品（Biological Products): 应用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和液体等生物材料制备、用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品。生物技术药物(Biotechnology Medicine) : 重点是应用DNA重组技术生产的蛋白、多肽、酶、激素、疫苗、细胞生长因子及单克隆抗体等。产品类型为疾病治疗剂、诊断试剂、预防药物与兽用治疗剂。

生物技术的四个发展阶段 作坊式的生物技术（传统生物技术）工业化的生物技术（工业生物发酵技术）　发酵工程现代生物技术　基因工程、细胞工程等 21世纪的生物技术（未来生物技术）　系统生物学

生物技术的历史沿革(1) 传统生物技术 • 广义上：酿酒、制醋…… • 酵母大规模发酵生产是在19世纪 • 生物技术：匈牙利工程师Karl Ereky 1917年提出，指用甜菜作为饲料进行大规模养猪，即利用生物将原材料转变为产品。

生物技术的历史沿革(2) 工业生物发酵技术 • 1928年，Flemming发现了青霉素 • 40年代，细菌发酵－抗生素工业 • 50年代，氨基酸发酵工业 • 60年代，酶制剂工业

生物技术的历史沿革(3) 现代生物技术 • 现代：细胞（细菌）---蛋白---核酸 • 53（62） DNA双螺旋 • 73（80）重组DNA技术 • 75（84）杂交瘤技术 • 78/82 人胰岛素 • 79/85 人生长素 • 80/86 人干扰素 • 90/00 人类基因组计划 • 2003-- 蛋白质组计划

生物化学 细胞生物学分子遗传学分子生物学免疫生物学神经生物学 …… 基因组学 ( Genomics) 功能基因组学 (Functional) 比较基因组学 (Comparative) 药物基因组学 (Pharmacogenomics) 蛋白质组学 (Proteomics) 生物信息学 (Bioinformatics) ……… 生物技术的主要范畴（学术层面）

生物信息学（bioinformatics)： 是80年代未随着人类基因组计划的启动而兴起的一门新的交叉学科。它涉及生物学、数学、计算机科学和工程学，依赖于计算机科学、工程学和应用数学的基础，依赖于生物实验和衍生数据的大量储存，包含着基因组信息的获取、处理、存储、分配、分析和解释的所有方面。作为计算机科学和数学应用于分子生物学而形成的交叉学科，生物信息学已经成为基因组研究中强有力的必不可少的研究手段。

生物技术的主要范畴（产业层面） 生物技术产业经历了以下四个发展阶段 • 20世纪70年代，以DNA重组技术的成功标志着生物技术的诞生及其新纪元的开始。 • 20世纪80年代，以第一个基因工程药物——重组人胰岛素的上市标志着生物产业的崛起生物技术在医药领域经历了一段快速发展时期，被称为生物技术应用的第一次浪潮。目前生物技术产业中生物医药产品仍占主导地位，约占生物技术产品市场的70％以上，占药物市场的9％，且生物医药产业的研发费用也在快速增长，据统计，2002年共有300多种医药生物技术产品进行了最后阶段的临床试验，比2001年增加50％，研发经费也比同期增长34％，达220亿美元。

20世纪90年代中期，以转基因食品为标志，生物技术在农业领域迅速应用，形成了生物产业的第二次浪潮，2003年全球有转基因植物种植面积达6770万公顷，预计2020年转基因作物的种植面积将超过天然农作物。 • 20世纪90年代后期，以生物材料聚交酯、聚乳酸和生物钢的相继上市为标志，生物技术在工业、环保、能源、海洋、材料、信息等领域的广泛应用与融合，形成了生物工业、生物环境、生物能源、生物海洋、生物材料、生物信息等产业的发展，从而全面地迎来了生物经济的新时代。例如，生物技术在环境保护中尚未广泛应用，但潜力巨大，前景良好。

现代生物技术产业的三个浪潮 • 医药生物技术 • 农业生物技术 • 工业生物技术

医药生物技术 现代生物技术产业的主要领域（1） • 基因工程药物 • 抗体工程药物 • 生物技术疫苗 • 基因治疗 • 组织工程与再生医疗 • 临床诊断与预测 • 药物发现

现代生物技术产业的主要领域（2） 农业生物技术产业 • 转基因作物 • 克隆动物 • 植物组织培养 • 生物制剂（微生物杀虫剂、微生物杀菌剂） • 食品生物技术 • 动物用营养及机能性添加剂 • 动植物疫苗 • ……

转基因作物 • 2002年，全球转基因作物种植面积达到5.87×107hm2，覆盖16个国家，涉及550～600万农民； • 从国家分布看，美国的种植面积占全球转基因作物种植总面积的66％，阿根廷占23％，加拿大占6％，中国占4％； • 转基因作物产业的总价值估计为42.5亿美元。

食品生物技术 • 食品添加剂(低热量糖醇、食用色素及香料 ) • 功能性食品 • 发酵食品 (新菌种、保健性菌种) • 氨基酸 /核苷酸

现代生物技术产业的主要领域（3） 工业生物技术产业 • 生物材料(生物高分子) • 工业生物催化(工业酶) • 生物能源 • 生物环境(微生物制剂)

工业生物催化 • 轻工业发酵产品的制造 • 作为工业生物催化剂的主要产品酶，与化学催化剂相比，其显著优点是能在温和条件下高专一性催化各种生化反应。据美国能源部、商业部的预测：生物催化剂将成为21世纪化学工业可持续发展的必要工具，应用生物催化技术可以在未来的20年中减少传统化学工业原材料消耗、水和能源消耗的30％，并减少污染物的排放30％。

生物能源 • 燃料酒精 • 生物柴油 • 氢能 • 燃料酒精已经开始用于部分替代汽油，进一步优化工艺、降低成本是实现其产业化的关键；生物柴油已经开始小规模的生产，欧洲用菜籽油作为原料年产100吨生物柴油，美国2001年用玉米油生产了8.5×104吨生物柴油；具有清洁、节能和不消耗化石资源等优势的生物制氢由于制氢技术和储氢材料的不完善等原因还处于研究阶段

生物环境 • 废水处理技术 • 废弃物资源化 • 超级微生物菌剂，可用于污染水体、土壤、基质及空气的恢复及净化。 • 新污染治理的需要新技术工艺设备不断出现并产业化，美国在此领域内的年市场额达数百亿美元。数十项环境生物技术产品已获得有关国家政府部门的许可，进行野外应用实验，去除土壤和水体中的重金属和有毒有机化学物质。

德国政府举办的“BioRegio”竞赛和“生物技术2000方案”的实施，极大的推动了德国生物技术产业的发展 • 日本2002年确立了“生物产业立国”的战略，强调把“科研重点转向生命科学和生物技术”，并计划五年内将政府在生命科学和生物技术的研究预算增加１倍，力争使日本生物技术达到世界领先水平

新加坡政府决定将生物科学产业发展成为其第四大经济支柱，制定了“5年跻身生物技术顶尖行列”计划，提出了把新加坡建成“生命科学中心”的目标，将外汇储备的5-10%用于生物技术及产业发展 • 韩国将2001年确定为“生物产业元年”，目标是使韩国生物技术产业达到发达国家水平，计划生物产业的产值将占GDP的10%。2001年至2003年间，韩国政府对生物技术的投资增长了48%，2003年的生物技术财政预算为3.97亿美元，生物技术基金占政府总研发基金预算的9%

印度为促进生物产业发展，于1993年成立了 “生物技术部”，出台了《生物技术十年展望》，制订了一系列优惠政策。重点加强现代生物技术基础研究，优先发展生物农业、生物医药、生物环境、生物能源等领域，力争成为生物技术大国。 • 制药领域的“印度模式”已初步形成核心是利用自身全面的低成本优势实现产业升级，而产业升级的实质是研发升级和进军规范市场。

世界生物技术的主要产业现状 • 近十年，全球生物技术产业的产值以每3年增加5倍的速度增长。 • 2000年全球生物经济规模达2000多亿美元。 • 全世界大约有2万多家生物技术公司，包括50余家市值超过10亿美元的上市公司。

我国的优势和差距 • 巨大和快速成长的市场 • 创新能力较差，但近年有较大进步 • 资金投入严重不足 • 缺乏人才，特别是复合型人才和团队

医药生物技术（健康、长寿） • 农业生物技术（生存、环境） • 工业生物技术（资源、发展）

药品 • 食品 • 环境 • 能源 • ……

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