酶工程在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用

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1、酶工程在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用1161001413168鄭峰摘要:酶工程是現(xiàn)代工業(yè)生物技術(shù)的重要組成部分,它作為一項(xiàng)高新技術(shù),為各工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用,本文簡(jiǎn)要介紹了酶固定化、基因工程菌(細(xì)胞)的固定化、植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶、酶的化學(xué)修飾、核酸酶、杭體酶、酶標(biāo)藥物的理論和技術(shù)研究的最新進(jìn)展以及酶工程在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用,對(duì)酶工程的發(fā)展前景進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:酶工程;酶的固定化;核酸酶;抗體酶;醫(yī)藥應(yīng)用第9頁(yè)共9頁(yè)目錄一、酶工程技術(shù)3(一)酶和細(xì)胞的固定化3(二)酶的化學(xué)修飾3(三)核酸酶和抗體酶4(四)酶標(biāo)藥物4(

2、五)職務(wù)細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶5二、酶工程技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用5(一)應(yīng)用酶工程制備生物代謝產(chǎn)物5(二)應(yīng)用酶工程技術(shù)轉(zhuǎn)化鑿體6(三)應(yīng)用酶工程生產(chǎn)抗生素6(四)應(yīng)用酶工程生產(chǎn)氨基酸和有機(jī)酸6(五)應(yīng)用酶工程生產(chǎn)維生素7(六)應(yīng)用酶工程生產(chǎn)核苷酸類(lèi)藥物7三、酶工程在醫(yī)療中的應(yīng)用7四、展望8參考文獻(xiàn):9第9頁(yè)共9頁(yè)一、酶工程技術(shù)(一)酶和細(xì)胞的固定化將酶或細(xì)胞通過(guò)物理或化學(xué)方法固定在水溶性或非水溶性的膜狀、顆粒狀、管狀的載體土,稱(chēng)為固定化酶或固定化細(xì)胞。我國(guó)研制過(guò)的固定化酶(細(xì)胞)已有50種左右,分為二種類(lèi)型:固定化單酶或

3、含特定酶的細(xì)胞、固定化雙酶、固定化各類(lèi)激酶構(gòu)成ATP再生系統(tǒng)。一般能明顯地提高酶對(duì)熱與酸堿度的穩(wěn)定性。固定化的方法主要有吸附、共價(jià)結(jié)合、包埋和選擇性熱變性等。目前又發(fā)展了利用光、輻射等物理技術(shù)和定點(diǎn)固定化技術(shù)固定酶[1]。在制藥工業(yè)中包埋法應(yīng)用較多,其次是吸附法。固定化細(xì)胞包括微生物細(xì)胞(含基因工程菌)、動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞,目前更多地注重活細(xì)胞和增殖細(xì)胞的固定化。植物細(xì)胞固定化大多采用包埋法,至今已報(bào)道了固定化南洋金花、煙草、胡蘿卜等十多種細(xì)胞的研究,植物細(xì)胞固定化技術(shù)在中藥有效成分的生產(chǎn)應(yīng)用研究上有更好的前景。

4、動(dòng)物細(xì)胞只有吸附和包埋法得以成功。目前動(dòng)物細(xì)胞微囊化法用得最多的是聚賴氨酸/海藻酸(PIJL/Al,G)法,細(xì)胞生長(zhǎng)密度可達(dá)106一109個(gè)·mL。微囊化細(xì)胞主要有兩方面的應(yīng)用:培養(yǎng)微囊化動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)一些藥物;作為藥物直接用于治療或作為藥物篩選之用,如用來(lái)生產(chǎn)單克隆抗體、干擾素、組織纖溶酶原激活劑(TPA)、自細(xì)胞介素、胰島素生長(zhǎng)因子和乙肝病毒表面抗原等。未來(lái)將有一大批具有生物活性的蛋白質(zhì)可依靠固定化細(xì)胞在生物體外大規(guī)模的合成。應(yīng)用基因重組技術(shù)將生物細(xì)胞中存在極少的催化某一生化反應(yīng)的酶通過(guò)基因擴(kuò)增和增強(qiáng)表達(dá),建立

5、高效表達(dá)特定酶制劑的基因工程菌或基因工程細(xì)胞,從而進(jìn)一步構(gòu)建成固定化一工程菌或固定化工程細(xì)胞的新一代催化劑。如德國(guó)BM公司應(yīng)用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對(duì)表達(dá)青霉素酞化的基因進(jìn)行點(diǎn)突變改造,重建了青霉素酞化酶工程菌,從而大大延長(zhǎng)了固定化青霉素酞化酶的使用半衰期,其酶柱可連續(xù)使用700d以上[2]。第9頁(yè)共9頁(yè)(二)酶的化學(xué)修飾酶的化學(xué)修飾是指利用化學(xué)手段將某些化學(xué)物質(zhì)或基團(tuán)結(jié)合到酶分子上,或?qū)⒚阜肿拥哪巢糠謩h除或置換,改變酶的理化性質(zhì),最終達(dá)到改變酶的催化性質(zhì)的目的。修飾劑的選用和修飾方法分為:(1)修飾酶的功能基團(tuán)如氨基、

6、經(jīng)基、咪哇基等可離解基團(tuán),如抗白血病藥物天冬酞胺酶[3],(2)進(jìn)行酶分子內(nèi)或分子間交聯(lián),應(yīng)用某些雙功能試劑分子兩端的功能基團(tuán)可使酶分子內(nèi)或分子間膚鏈的兩個(gè)游離氨基分別發(fā)生交聯(lián),如交聯(lián)后的人a一半乳糖昔酶A,其熱穩(wěn)定性和抗蛋白酶的性能都有明顯提高,(3)酶與高分子化合物結(jié)合后,可以增加酶的穩(wěn)定性和活力。例如抗白血病藥物天冬酞胺酶經(jīng)游離氨作用、酞化反應(yīng)進(jìn)行修飾后,在血漿中的穩(wěn)定性有很大提高;胰凝乳蛋白酶與水溶性大分子化合物右旋糖醉結(jié)合后,其催化活力提高4倍[4]。常用修飾劑主要有乙酸配、氮芥類(lèi)、磷氧酞氯、環(huán)氧丙烷、

7、重氮鹽類(lèi)、經(jīng)胺等[5]。(三)核酸酶和抗體酶核酸類(lèi)酶(Ribozyme)是一類(lèi)由核糖核酸(RNA)組成的酶,具有核酸序列的高度特異性,從而具有很大的應(yīng)用價(jià)值。只要知道某種核酸酶的核昔酸序列,就可以設(shè)計(jì)合成催化其自我切割和斷裂的核酸組成,根據(jù)這些基因組的全部序列,就可以設(shè)計(jì)并合成出防治由這些病毒引起的人、畜和植物病毒病的核酸酶,如能夠防治流感、肝炎、艾滋病和煙草花葉病等。核酸酶也可以治療某些遺傳病和癌癥,還可以用作研究核酸圖譜和基因表達(dá)工具??贵w酶(Abzyme)又稱(chēng)為催化性抗體,是一類(lèi)具有生物催化功能的抗體分子,

8、可以采用誘導(dǎo)法和修飾法獲得??贵w酶已經(jīng)用于酶作用機(jī)理的研究、手性藥物的合成和拆分、抗癌藥物的制備等。(四)酶標(biāo)藥物第9頁(yè)共9頁(yè)近來(lái),人們可以根據(jù)藥物在生物體內(nèi)可能的作用目標(biāo)(如酶或受體)來(lái)設(shè)計(jì)藥物,由此獲得的藥物被稱(chēng)為酶標(biāo)藥物。目前,這種設(shè)計(jì)方法已經(jīng)成為藥物設(shè)計(jì)的主流,在新藥設(shè)計(jì)中發(fā)揮了巨大的作用。血管緊張素肽轉(zhuǎn)換酶(ACE)抑制劑是酶標(biāo)藥物的一個(gè)成功的實(shí)例,AEC抑制劑

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