干扰素生产工艺研究开发概况


为实 现 外 源基 因 的高 效 表达 , 程 菌 的  工

干 扰 素 生 产 工 艺 研 究 开 发 概 况 
前 言 

培养 技 术 也是 非 常重 要 的 , 程菌 发 酵 培 养  工 基 的 组成 和配 比不仅要满 足工程 菌生 长代 谢  需 要 , 要利 于 目的的产 物的表 达 , 还 即使 同一  组 分对 于工程 菌 的生 产和 目的产 物表达 的影  响 也有所 差异 , 因而 在优化过 程 中 , 抓 住 主  要
要 因素 , 据实 际需要 进行取 舍 。 根  

干 扰 素是 一类 具 有 广 谱 抗 病 毒 、 抗肿 瘤 
及 免疫 调 节 等 多种 生 物 活性 的蛋 白质 , 疾  在 病诊 断预 防和 治疗 中有重 要价 值 ,如何使 基  。 因工 程干 扰素大 规模 产业 化生 产成 为 了重 要  课题 。 想要 推广 干扰素 的使 用 , 必须 建立高 效 

( ) 扰素 发酵工 艺  3干 传 统 的细菌 培养方式 通过 手控调 整搅 拌 
速度 和 通气 量 , 导致 细 菌生 长环 境 的 突 然  会

生产 干扰素 的体 系 。  
干扰素 的优化 生产  对 于基 因工程 干扰 素在 产业 化生产 中的 

改 变 , 响 工程 菌 的生 长繁 殖 而我 国 自行 设  影 计 的适 应 工 程 菌发 酵 的程 序控 制 法 , 培 养  在 基 菌种 、 H、 P 温度 等条件 不变 的情况 下 , 自 可   动 调节 工 程 菌生 长 繁殖 的最 佳 条 件 , 环 境  其
变化 温和 、 平稳 , 有利 于工程 菌的生 长繁 殖另  外, 以往 的 批式 培 养在 工 程 菌生 长繁 殖 的对 

几 大影 响因素 , 我们应 该 掌握 其原 理 , 可能  尽
改 善工艺 , 达到 优化 的产业 化 生产 干扰素 。   () 1 高效 的 载体宿 主 系统  用 作 重 组 的 表 达 载 体 需 要 具 备 以 下 性  质 : 强 的启 动子 , 为宿 主 的 R 很 能 NA 聚 合 酶 

数期 营养 物 质 已基 本 耗尽 , 菌 生长 速 度 减  细 慢 , 数 期 随 之缩 短 , 快 进人 稳 定 期一 亡  对 很 衰 期, 而流 加式 培养补 充 了营 养物质 , 长 了对  延
数 期 因此 , 高 了菌 体 的产 量 和干 扰 素 表达  提
量。  

所识 别 ; 强 的终 止子 , 很 以便 使 R NA 聚合 酶 
集 中 力量 转 录克 隆 的基 因 , 不 去 转 录其 他  而 的基 因 ; 动子 必须受 控制 , 启 只有 当诱 导 时才  能 被转 录 ; 产生 的 mR 所 NA 必 须具有 翻译 的 

起 始信 号 , A 即 UG和 sD序 列。 达 载体 的  — 表
启 动 子种 类 很 多 , 用 最 多 的启 动 子是  噬  使 菌体 的 p L和 p R启 动子 , 它们 不 但启 动 子强 
度高, 而且 受基 因产物 的严 格 控制 . 尤其是 利 
用 C 温 度 敏 感 突 变 株 十 分 方 便 , 温 度 在  I 当

() 4 干扰素纯 化工艺  干扰素 纯化是 干扰素 领域 的一个 重 要课  题 在 制定 具 体 的纯 化 路线 时 , 首先 要 了解 纯  化 的干 扰 素 与 杂质 之 间在理 化 、 物 学 方 面  生
的差异 , 后 进行 纯 化工 艺 的设 计 离子 交 换  然 柱层析 和 疏水相 互作用 层析 由于具 有处 理量 

3 ℃生 长 时 , I阻 遏 蛋 白 牢 牢 地 阻 遏 启 动  0 C 子 , 温 度提 高 到 4 一 2 把 O4 ℃时 , 则立 即消 除 阻  遏, p 从 L或 p R进 行 大量 的转 录并 翻译 . 在  干扰 素生 产 过程 中 , 3 ℃发 酵 8 , 4 ℃  在 O h在 2
发酵 2 h诱 导 表 达 即 可. 达 产 物形 成 包 涵  表

大 、 辨效 果高 的特点 , 分 常用作 首选分 离介 质 

这 两种 方法 的 区别 是离子 交换柱 层析 要求 低  离 子强 度上样 而疏水 相互 作用层 析要求 高 离 
子强 度上 样 固相金属 亲和 离子层 析和单 克 隆  抗体 亲和层 析 分辨率 高常用 在干 扰素表 达 量  低 , 质与 干扰 素的理 化性质 接近 的情况 , 杂 一  般 处 于整个 纯化 工艺 的中间步 骤凝胶 过 滤法 
层析 处 理量小 , 回收率 高 , 常用作 纯化 工 艺 的 

体 , 点 在 于表 达 稳定 、 多 , 优 量 缺点 是 恢 复 蛋 
白质 的天 然结 构才 能充 分地 显示 生物 活力 。   常在 基 因工程 干扰 素的 生产 中用 大肠杆  菌做 宿主 细胞 。将干 扰素 序列 精确 定位 于大  肠 杆 菌 的 乳 糖 启 动 子 附 近 提 高 表 达 效 率  1 0 倍 以上 。 00   () 2 工程菌 发酵 培养 基 
2   8

最 后 一步 , 于 转换 溶液 系 统 或去 处 与 目标  用 蛋 白相 距较 远 的 杂蛋 白。如 a IN 提 纯 工   ̄ F 作 中 , 了提高 重组人 干扰素 a b的质量 , 为 2 增 

加产 量 , 降低 成 本 , 过酵 培 养 , 菌 , 涵体  通 破 包
提取 , 子 交换 层 析 , 离 凝胶 过 滤等 纯化 方 法制 

反 应 的发生 。 在未 来 的生活 中 , 格低 廉而 疗  价

效 好 的基 因工程 干扰 素将 会在 临 床上 得 到广 
泛 的应 用 。  

备 干 扰 素 纯 品 。结 果 表 明 干 扰 素 纯 度 可 达 
9  以上 , 5 比活 达 到 1 2 . ×1 8U/ 0 I mg以 上 。  

采 用 此 方 法 收率 高 , 纯度 好 , 艺 稳定 , 合  工 适 大 规 模生 产 。  
下 面 以大 肠杆 菌表 达 生产 重组 人 干扰 素 


欧 美 积 极探 索 合 成 新 工 艺 ,  
国 际市 场 需 求 大 增 
合 成 工 艺 开 发 热 

丫为例对 优 化 生 产过 程作 介绍 :   以常 数 和 可变 比生 长 速率 进行 分批 补 料 

由于青 蒿 素作 为抗疟 药 的珍 贵 治疗 价值 

已 被越 来 越 多 的发 达 国家 所 认 识 , 方 医药  西
研 究 部 门兴起 了一股 青蒿 素 研发 热 潮 。  

发 酵 工 艺 , 于 对 表 达 人 干 扰 素 一 ( I N一 ) 用 7 hF 7 

的 大肠 杆 菌 B 2 ( E3 进 行 高 细 胞 密 度 培  L 1D ) 养 。 过控 制 气 流 和搅 拌速 度 , 在 必要 时 充  通 并

美 国加 州 大学伯 克利 分校 正 在研 究通 过  发 酵 一半合 成新 工艺 得到 青蒿 素 原 料药 的课 
题 , 称小 试工 艺 已获 成功 。 果 可通 过这 种  据 如 工 艺 路 线 获得 青 蒿 素原 料 药 , 后 美 国将 能  今 大 幅提 高青 蒿 素 原料 药 的 产 量 , 可 进 一 步  并

以 纯 氧 , 溶 氧 水 平 保 持 在 空 气 饱 和 度 的  使
2   ~3 % 。 萄糖 是 唯一 的碳 源和 能 源 。 O O 葡 分 
别 以 常数 和 可变 比生长 速率 补料 策 略进 行分  批 发酵 , 3 在 6和 2 h之 后获 得 的终 细胞 密度  0 分别 达 到 了 ~1 0 0 g干 细胞 重 / 后者 得 到 的  L。 重 组 hF g的 最 终 比 收率 和 总 产量 分 别 为  I N— 0 3 g g干 细胞 重 和 0 9 /L ? ) 1 采 用新  . 5/ .g ( h 一 。 的 阴 离 子 和 阳 离 子 交 换 色谱 纯 化 程 序 , 包  从

降低 该 原料药 的售 价 。  
英 国约 克大学 则在 进行 青 蒿 素提 取用 原  料 —— 青 蒿 草 的快速 育种 试 验 , 于 近期 与  并 复 星 医药子公 司桂林 南 药签 署 了致 力 于研 发  新 型青 蒿草合 作协 议 。 据悉 , 项 目已于今 年  该

涵体 出发纯 化 hF y r — N— I N— 。 Hu I y的总 回收  F
率 在 ~ 3  ( 0 mg g干 细胞 重 ) 0 10 / 。用 HP C L  

1月试 播 种 , 顺利 , 若 可为桂 林 南 药公 司重 要  产 品抗 疟 药 物提 供 更 高含 量 的青 蒿 素 原 料 ,   从而 改 善青蒿 素 的供应 。 了解 , 克大 学 采  据 约 用 了生 物 工 程手 段 , 青蒿 草 中的青 蒿 素 含  使 量从 目前 的 5 ~8 直接 提 高 1 以上 , ‰ ‰ 倍 从  而可 从 同等数 量的青 蒿草 中提 取 出更 多 的青 
蒿素 原料 药 。   瑞 士 Mo ah大学 热带 病 研 究 所科 研 人  ns

检 测 r —F 7的纯 度 , 进 行 无 菌 度 、 Hu I N一 并 致  热 性和 D NA 含 量 测 试 , 确 保 终 产 品 中无  以 有 毒 性物 质 和 E c l的其 它组 分 。通 过病 毒  .o i 细 胞 病 变 效 应 分 析 , 终 纯 化 的 r —F 7 最 Hu I N一 
的抗 病毒 比活 为 2 0 I mg蛋 白 。 ×1 7U/  
干 扰 素 前 景 展 望 

随着 人 们 对 于扰 素研 究 的不 断 深 入 , 尤  其是现代分子生物学飞速发展, 人们 对 干 扰 
素 的分 子 结 构 、 化 特性 、 物学 特 性 、 生  理 生 产

员 正 在加 紧开发 青蒿 素 中过 氧化 物基 团这 一  新 型 化合 物 。青 蒿素 分子 结构 中含有 1 特  个
殊 的过 氧 化 物基 团 , 一过 氧 化物 基 团被 认  这 为是 决 定 青蒿 素 独 特抗 疟 原 虫 机 理 的 物 质 ,  

和 作 用 机 理 的不 断 阐 明 , 得 人们 在 于扰 素  使 领 域取 得 了 空前 的进步 。特别是 干 扰素 的聚 
乙二 醇化 ( e yae itreo ) p g ltdnefrn 和干 扰 素 与 载 

并 将 其 称 之 为“ 下一 代 青 蒿 素 衍 生 物类 抗 疟 
新 药 ” 如果 青蒿 素过 氧化 物基 团顺 利 通过 临  。

体 脂 质 体 ( p sme I N) 结 合 , 好 的 延  1 oo 2F 的 i 很

床 试 验 并 成为 上 市新 药 , 对 国际 市 场 现 有  将

长 了干 扰 素 在 体 内 的代 谢半 衰期 , 加 了 其  增
稳定性 , 降低 了其 免 疫 原 性 , 而 , 大 了 干  从 扩
扰 素 的应 用 范 围 , 时也 减 少 了 刺激 和毒 副  同

各 种青 蒿素 制剂形 成 巨大威 胁 和 挑 战 。 过 , 不  
国 际药 学 界 人 士估 计 , 一 项 目恐 怕 在 近 3 这  


5年 内 不 会 取 得 突 破 。  
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