Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Биотехнические препараты

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

« Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

Выполнила:

Студентка 2 курса

Группы БТ-201

Саранцева Екатерина

Проверила:

Фауст Елена Николаевна

Саратов 2011

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. 3

ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ И ИХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ. 5

1. Антибиотики. 6

2. Биосимиляры. 7

3. Гормоны. 8

4. Моноклональные антитела. 10

5. Вакцинация. 11

6. Роль биотехнологических лекарственных средств. 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.14

Список используемой литературы.15

ВВЕДЕНИЕ

Биотехнология — одна из важнейших современных научных дисциплин. В каждом случае помимо знания общих основ этой науки обязательно также глубокое знакомство с теми ее разделами, которые будут наиболее близки профилю работы специалиста. Биотехнологические методы все более интенсивно проникают в практику диагностики, профилактики и лечения различных заболеваний, современные же концепции биотехнологии способствуют формированию мировоззрения человека, адекватного стремительному течению научно-технического прогресса в современном мире.

В общем смысле технология, как правило, связана с производством, целью которого является удовлетворение потребностей человеческого общества. Иногда высказывается мнение, что биотехнология — это осуществление природного процесса в искусственных, созданных человеком условиях. Однако в последнее десятилетие на основе биотехнологических методов в биореакторах (техногенных нишах) воспроизводятся не только природные, но и не протекающие в природе процессы с использованием ферментов (биокатализаторов — бесклеточных ферментных комплексов), одноклеточных и многоклеточных организмов.

Сегодня человечество совершенно справедливо полагает, что биотехнологические науки занимают приоритет в области современных высоких технологий. На современном этапе развития биотехнологии большое внимание уделяется разработке подходов к созданию новых процессов в медицинской биотехнологии. Это различные методы модификации микроорганизмов, растений и животных, в том числе культивирование растительных клеток как источника получения новых веществ; конструирование молекул, нанотехнологии, компьютерное моделирование, биокаталитическая трансформация веществ и т.д.

Таким образом, в получении лекарственных препаратов, производимых биотехнологическим способом, можно выделить два направления — новые соединения, получаемые с помощью биотехнологических процессов, комбинаторной химии, и новые мишени, которые идентифицируются в процессе изучения геномов. Это дает возможность отбирать молекулы, обладающие новыми биологическими и физиологическими свойствами, которые и будут выполнять роль лекарств.

Стремительное развитие биотехнологий вывело производство лекарств на совершенно новый уровень. Новая биотехнология расширила горизонты в исследованиях процессов, происходящих в организме при различных патологиях. В отличие от традиционных лекарственных средств, полученных методами химического синтеза, в фармацевтических биотехнологиях используются методики, позволяющие создавать соединения, составляющие основу препаратов (прежде всего, белки), зачастую идентичные естественным.

Детальное понимание причин патологического процесса на молекулярном и генетическом уровнях освещает точную причину его развития и обозначает точку, требующую терапевтического вмешательства. Владение информацией о структуре и функциях генов и их белковых производных, участвующих в протекании болезни, дает возможность разрабатывать новые продукты. Главным преимуществом лекарственных средств, полученных биотехнологическим путём, является их высокая специфичность по отношению к факторам, связанным с возникновением и развитием болезни и естественная способность к метаболизму.

ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ И ИХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ.

Биотехнологические лекарственные средства – это лекарственные препараты, предназначенные для профилактики, лечения или диагностики in vivo, которые развивают не фармакологическую, а биологическую активность. Они обладают рядом существенных отличий от химико-синтетических лекарственных средств. Действующее вещество биотехнологических препаратов имеет биологическое происхождение и является производным от живых клеток, обладает сложной гетерогенной молекулярной структурой. Исходным субстратом служат клетки животного происхождения или микроорганизмы (бактерии типа E.coli, дрожжи и пр.), используются их клеточные и субклеточные структуры. Существенным отличием биотехнологических лекарственных средств является то, что в них используется естественная способность к метаболизму. Для их получения производится изоляция и изменение геномной ДНК исходного продукта таким образом, что он получает новую, неспецифическую для данного вида способность к биосинтезу, которая и используется в лекарственных средствах. В первую очередь здесь следует назвать создание генно-модифицированных организмов для получения рекомбинантных терапевтических протеинов.

Начинается конкуренция между традиционными синтетическими лекарственными средствами и биофармацевтическими препаратами. Становится привычным новый термин «биофармация».

В 2006 году объем мирового фармарынка составлял примерно 640 млрд. долл., при этом 10% уже приходилось на долю биотехнологических продуктов. Лидерами в области биофармации являются США и Германия.

Разработке современных биофармацевтических препаратов предшествовало освоение других биотехнологических методов, в частности ферментации бактерий и грибов, что позволило развить промышленное производство низкомолекулярных лекарственных средств, например антибиотиков, ингибиторов ГМГ-КоА-редуктазы (гидрокси-метилглутарил-коферментаА-редуктаза) и иммуносупрессоров.

АНТИБИОТИКИ

Антибиотики - самый большой класс фармацевтических соединений, синтез которых осуществляется микробными клетками. К этому же классу относятся противогрибковые агенты, противоопухолевые лекарства и алкалоиды. Из нескольких тысяч открытых антибиотиков львиная доля принадлежит актиномицетам. Среди актиномицетов наибольший вклад вносит род Streptomyces, один только вид Streptomyces griseus синтезирует более пятидесяти антибиотиков. Начиная с середины 1960-х гг. в связи с возросшей сложностью выделения эффективных антибиотиков и распространением устойчивости к наиболее широко применяемым соединениям у большого числа патогенных бактерий исследователи перешли от поиска новых антибиотиков к модификации структуры уже имеющихся. Они стремились повысить эффективность антибиотиков, найти защиту от инактивации ферментами устойчивых бактерий и улучшить фармакологические свойства препаратов. Исследователи фирмы «Мерк, Шарп и Доум» открыли новый класс b-лактамных антибиотиков, тиенамицины, продуцируемые Streptomyces cattleya. Тиенамицины чрезвычайно эффективны против грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также способны ингибировать b-лактамазы, что значительно повышает возможности этих препаратов. Антибиотики вырабатываются в результате совместного действия продуктов 10—30 генов, поэтому практически невозможно обнаружить отдельные спонтанные мутации, которые могли бы повысить выход антибиотика с нескольких миллиграммов на литр в штамме дикого типа до 20 г/л и более. Такие высокопродуктивные штаммы Penicillium chrysogenum или Streptomyces auerofaclens (продуценты пенициллина или тетрациклина) были получены в результате последовательных циклов мутагенеза и селекции. Определенные мутанты, так называемые идиотрофы, способны синтезировать только половину молекулы антибиотика, а среда должна быть обогащена другой ее половиной. Такая форма мутационного биосинтеза привела к открытию новых производных антибиотиков. Число противоопухолевых веществ микробного происхождения довольно ограниченно. Блеомицин, выделенный из культур Streptomyces verticilliis, представляет собой гликопептид, который действует, разрывая ДНК опухолевых клеток и нарушая репликацию ДНК и РНК. Другая группа противоопухолевых агентов создана на основе комбинации аминогликозидной единицы и молекулы антрациклина. Недостатком обоих соединений является их потенциальная опасность для сердца. Антибиотики используются грибами и актиномицетами в конкурентной борьбе в естественной среде обитания. Человек применил эти соединения для терапии инфекционных и онкологических заболеваний. Это явилось своеобразным толчком эволюционных преобразований в микробной среде, стали возникать устойчивые штаммы бактерий. В связи с этим вновь возникла проблема создания нового поколения более эффективных антибиотиков. В настоящее время протокол лечения инфекционной и хирургической патологии обязательно включает антибиотики. Но, имея неоспоримые преимущества, антибиотики оказывают на организм человека и негативное влияние: нарушается микрофлора желудочно-кишечного тракта, возможны осложнения в функционировании почек и печени, подавляется работа иммунной системы. Поэтому современные схемы лечения являются комплексными и направлены на поддержание адаптационных возможностей человека.

В настоящее время уже используется 115 лекарственных средств на основе 84 терапевтических протеинов. В 2006 г. в США в разработке находилось 418 биофармацевтических лекарственных средств, в Европе – 320. Часть из них уже проходят клинические исследования и скоро станут доступными врачам и их пациентам. По оптимистическим прогнозам, в 2015 г. половина инновационных лекарственных средств в мире будут основаны на протеинах или олигонуклеотидах.

Следует также ожидать выхода на фармрынок новой категории лекарственных средств называемых «биосимилярами» («biosimilars»).

БИОСИМИЛЯРЫ

Биосимиляры-аналоги оригинальных биотехнологических лекарственных средств со сходной, но неидентичной активной молекулой. Получение биосимиляров, полностью идентичных оригиналу, весьма проблематично. Согласно Положениям Комитета по патентованным лекарственным средствам (СРМР), анализ сопоставимости должен показывать, что биосимиляры полностью идентичны по качеству, безопасности и клинической эффективности оригинальному биофармацевтическому лекарственному средству. Однако даже при полном соблюдении технологии производства клиническая эффективность и активность биосимиляров может отличаться даже от серии к серии. При этом производители используют одни и те же рекомбинантные генетические конструкции, клетки-хозяева, соблюдают одни и те же условия культивирования, выделения и очистки, контролируют состав и качество эксципиентов. Эти и другие особенности биосимиляров побуждают требовать от производителя проведения доклинических и клинических испытаний и полного представления данных по безопасности, т.к. обычных исследований биоэквивалентности недостаточно.

Поскольку биосимиляры – сложные белковые препараты, они обладают также сложным действием на организм: способы воздействия их на органы и системы организма чрезвычайно многообразны, маркеры эффективности биопрепаратов неопределенны, кроме того, их количественное содержание трудно точно охарактеризовать (результаты неоднозначны).

Необходимо также отметить, что одним из основных критериев безопасности биопрепаратов является иммуногенность. Так, в процессе многократного применения рекомбинантных препаратов в организме пациентов вырабатываются антитела, которые нейтрализуют препарат. В качестве примера можно привести рост числа случаев т.н. парциальной эритроцитарной аплазии, которая возникает в результате выработки нейтрализующих антител к эритропоэтину. Эти случаи апластической анемии отмечались при приеме препарата Эпрекс. Иммуногенность необходимо прогнозировать на стадии доклинического изучения безопасности биосимиляров, а также изучать в процессе постмаркетингового наблюдения над клиническим применением препарата.

В ЕС в этом году зарегистрирован биосимиляр (гормон роста – соматотропин). На регистрации в European Medicines Agency находятся порядка 12 биосимиляров (эритропоэтин и др.). Ожидается, что введение в медицинскую практику биосимиляров резко снизит затраты здравоохранения на биотехнологические лекарственные средства, сделает их доступными для широких слоев населения.

ГОРМОНЫ

Генно-инженерные лекарственные препараты, появившиеся на рынке в последнее десятилетие, представляют собой естественные природные биорегуляторы и биологически активные вещества, синтез которых для медицинских целей вне организма невозможен или весьма затруднителен. К таким препаратам относятся инсулин, гормон роста, урокиназа, факторы свертывания крови, эритропоэтин, интерлейкины и их ингибиторы, колониестимулирующие факторы и факторы роста, артериальный натрийуретический фактор, супероксиддисмутаза, ангиогенин, тканевый активатор плазминогена, вакцины, моноклональные антитела.

Биотехнология предоставляет медицине новые пути получения ценных гормональных препаратов. Особенно большие сдвиги произошли в последние годы в направлении синтеза пептидных гормонов.

Раньше гормоны получали из органов и тканей животных и человека (крови доноров, удаленных при операциях органов, трупного материала). Требовалось много материала для получения небольшого количества продукта.

Так, человеческий гормон роста (соматотропин) получали из гипофиза человека, каждый гипофиз содержит его не более 4 мг. В то же время для лечения одного ребенка, страдающего карликовостью, требуется около 7 мг соматотропина в неделю; курс лечения должен продолжаться несколько лет. С применением генноинженерного штамма (Е. coli ) в настоящее время получают до 100 мг гормона роста на 1 л среды культивирования. Открываются перспективы борьбы не только с карликовостью, но и с низкорослостью – более слабой степенью дефицита соматотропина. Соматотропин способствует заживлению ран и ожогов, наряду с кальцитонином (гормоном щитовидной железы) регулирует обмен Са²⁺ в костной ткани.

Инсулин, пептидный гормон островков Лангерганса поджелудочной железы, представляет основное средство лечения при сахарном диабете. До недавнего времени инсулин получали из поджелудочной железы быка и свиньи. Широкомасштабное терапевтическое применение инсулина сдерживалось его высокой стоимостью и ограниченностью ресурсов. Путем химической модификации инсулин из животных удалось сделать неотличимым от человеческого.

Компания Eli Lilly с 1982 г. производит генноинженерный инсулин на основе раздельного синтеза Е. coli его А- и В-цепей. К лечению диабета приложена также технология инкапсулирования: клетки поджелудочной железы в капсуле, введенные однократно в организм больного, продуцируют инсулин в течение года.

Значителен вклад биотехнологии и в промышленное производство непептидных гормонов, в первую очередь стероидов. Методы микробиологической трансформации позволили резко сократить число этапов химического синтеза кортизона, гормона надпочечников, применяемого для лечения ревматоидного артрита. При производстве стероидных гормонов широко используют иммобилизованные микробные клетки, например Arthrobacter globiformis, для синтеза преднизолона из гидрокортизона. Имеются разработки по получению гормона щитовидной железы тироксина из микроводорослей.

МОНОКЛОНАЛЬНЫЕ АНТИТЕЛА

Моноклональные антитела (МА) занимают ведущее место среди разрабатываемых биотехнологических продуктов. Моноклональные антитела — продукты В-гибридомных клеток — используют для диагностики различных заболеваний. Обладая высокой специфичностью действия, они обеспечивают идентификацию не только вида возбудителя, но и его серотипа. С помощью моноклональных антител можно тестировать различные гормоны, метаболиты, белковые факторы. Наиболее быстрый метод индикации основан на применении антител, иммобилизованных на мембранных электродах — аналогах ферментных биосенсоров. Они позволяют диагностировать беременность, выявлять предрасположенность к диабету, ревматоидному артриту (J. Col-linsetal., 1986), идентифицировать наследственные заболевания, сопровождающиеся утратой тех или иных ферментов и других белковых компонентов. Моноклональные антитела широко используют для диагностики рака и определения его форм. Трудности связаны с тем, что специфических «раковых» антигенов, по-видимому, не бывает, и характерные для злокачественно переродившейся клетки детерминанты могут быть с некоторой, пусть небольшой, вероятностью обнаружены и в здоровых клетках. Перспективна диагностика рака при помощи моноклональ-ных антител к вырабатываемым злокачественной опухолью особым гормонам, аутокринам, ведущим к самостимуляции роста раковых клеток.

Моноклональные антитела имеют не только диагностическое, но и лечебное значение. При аутоиммунных заболеваниях, когда иммунные клетки «ополчаются» против собственных органов и тканей, моноклональные антитела соответствующей специфичности могут связывать антитела, наносящие вред организму больного. Для лечения рака предлагают использовать моноклональные антитела, конъюгированные с токсичными для раковых клеток соединениями. Моноклональные антитела доставляют яд точно по адресу, избегая поражения здоровых клеток. Поэтому к моноклональным антителам можно присоединять очень сильные токсины, например рицин — яд из клещевины, одной молекулы которого достаточно для поражения одной клетки. В современной фармацевтической промышленности моноклональные антитела используют для очистки лекарственных препаратов. Моноклональные антитела используют для диагностики болезней животных и растений.

ВАКЦИНАЦИЯ

Вакцинация – один из основных способов борьбы с инфекционными заболеваниями. Путем поголовной вакцинации ликвидирована натуральная оспа, резко ограничено распространение бешенства, полиомиелита, желтой лихорадки. Необходимо изготовление вакцин против гриппа, гепатитов, герпесов, свинки, кори, острых респираторных заболеваний. Большое значение имеет разработка вакцин против болезней сельскохозяйственных животных – ящура, африканской болезни лошадей, овечьей болезни «синего языка», трипаносомозов и других. Традиционные вакцинные препараты изготовляют на основе ослабленных, инактивиро-ванных или дезинтегрированных возбудителей болезней. Современные биотехнологические разработки предусматривают создание рекомбинантных вакцин и вакцин-антигенов. Вакцины обоих типов основаны на генноинженерном подходе. Среди наиболее активно разрабатываемых генно-инженерных продуктов находятся препараты группы цитокинов – интерлейкины, а также вещества родственной группы – антагонисты рецепторов интерлейкинов. Эти препараты перспективны для лечения опухолевых, воспалительных, автоиммунных заболеваний, а также тяжелых форм болезней крови.

РОЛЬ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

В 2008 году в стадии клинических испытаний и на этапе регистрации находилось 633 биотехнологических препарата для лечения более 100 заболеваний. Основные направления, по которым в данное время ведутся исследования, это – разработка препаратов для лечения тяжелых форм рака, ВИЧ, аутоиммунных заболеваний, болезни Альцгеймера, сердечно-сосудистых заболеваний. Биотехнологическое направление сегодня является одним из самых перспективных в области создания высокоэффективных лекарственных средств. Последнее десятилетие в США и странах Западной Европы наблюдался настоящий биотехнологический бум. За это время были созданы десятки компаний. Биотехнологические разработки позволяют воздействовать на организим намного точнее и эффективнее, чем традиционные химические средства. Уже сейчас созданы лекарства, способные бороться с такими ранее неизлечимыми недугами, как СПИД, гепатиты, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, и другие.

Сегодня у нас существует достаточное количество штаммов-продуцентов аминокислот, ферментов и антигенов, которые являются основой создания рекомбинантных продуктов. В настоящее время осуществляется выпуск таких перспективных препаратов, как инсулин, эритропоэтин, интерфероны, интерлейкины, рекомбинантная вакцина против гепатита В, различных диагностических систем, содержащих рекомбинантные антигены. Что касается интерферонов, относительно большая доля отечественных компаний объясняется тем, что иммунологии в России (а особенно в бывшем Советском Союзе) уделяется пристальное внимание. В руках у врачей окажутся еще более эффективные препараты для борьбы с серьезными заболеваниями, многие из которых раньше считались неизлечимыми. Антибиотики, витамины, закваски, дрожжи, ферменты.

В России сохранились уникальные лаборатории и высококвалифицированные специалисты, способные разработать практически любой продукт, в том числе лекарственный препарат, используя генно-инженерную технологию и клеточную инженерию. Всплеск исследований по биотехнологии в мировой науке произошел в 80-х годах, когда новые методологические подходы обеспечили переход к эффективному их использованию в науке и практике.

Сегодня фармацевтическая биотехнологическая продукция представлена классическими продуктами: антибиотиками различного назначения (для лечения заболеваний человека и животных, а также для кормовых добавок и премиксов), витаминами, вакцинами и ферментами, а также продуктами «новой биотехнологии», которыми являются генно-инженерные лекарственные препараты и вакцины и диагностикумы нового поколения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Конечно, как и любая другая наука, биотехнология не стоит на месте. Она развивается, причем стремительно, несмотря на строгий контроль над всеми направлениями работ, результаты которых теоретически могут нанести вред человеку. Быстрота развития биотехнологии обусловлена ее способностью помочь в решении множества проблем, с которыми в настоящее время сталкивается общество. В число таких задач входят излечение тяжелых заболеваний, повышение эффективности и безопасности сельскохозяйственного производства, очистка окружающей среды от загрязнений, сохранение биологического разнообразия и многое другое. Медицине предстоит в недалеком будущем пережить революцию биомедицинских достижений. ХХI век станет веком биомедицинских технологий и позволит врачам еще более эффективно распознавать болезни и лечить пациентов, предотвращать заболевания и нивелировать их последствия.

Биомедицинские технологии гораздо полнее отвечают актуальным принципам медицинской помощи:

– предупреждение развития заболеваний;

– восстановление и сохранение здоровья человека;

– адаптация организма человека к изменяющимся условиям внешней среды.

Инновационные биомедицинские технологии будут эффективнее, чем методы и средства, которые мы имеем в своем распоряжении сегодня, однако они должны стать доступными для подавляющего большинства

Стремительный рост численности населения на планете оставляет за биотехнологиями будущее в обеспечении населения продукцией и медикаментами.

Список используемой литературы

Биотехнология лекарственных средств / под ред. В.А. Быкова, М.В. Данилина. - М.: Медбиоэкономика, 1991, стр. 105–108.
«Биотехнология проблемы и перспективы» – Егоров Н.С., Москва, «Высшая школа» 1987 г.
Биотехнология: Принципы и применение / под редакцией И. Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джойса; пер. с англ. – М.: Мир, 1998, стр. 45–82.
«Биотехнология: свершения и надежды» – Сассон А., Москва, «Мир» 1987 г.
''Биотехнология: что это такое?'' Вакула В.Л., Москва, «Молодая гвардия» 1989 г.
Михайлов И.Б. Клиническая фармакология / И.Б. Михайлов. – СПб., 1998. – 473 с.
Николаев В. Биотехнология – приоритетное направление // Фармацевти – ческий вестник.
Промышленная технология лекарств: в 2-х томах / Под ред. В.И. Чуешова. – Харьков: НФАУ, МТК – книга, 2002.
Северин С.Е. Биохимия и медицина – новые подходы и достижения / С.Е. Северин. – М: Русский врач, 1998. – 94 с.

Биотехнические препараты 📙 Реферат → 🆔 39598