Biofarmacija arba Raudonoji biotechnologija išsamus pristatymas

• Biofarmacija arba Raudonoji biotechnologija: faktai ir galimybės • Biotechnologijos samprata Biotechnologijos apibrėžimas • Terminas biotechnologija yra sukurtas iš trijų graikų kalbos žodžių: bios – gyvybė, techno – amatas, logos– mokslas. • Pirmas šį terminą pavartojo vengrų inžinierius Karl Ereky 1919 m. • Europos biotechnologijos federacija yra pateikusi tokį apibrėžimą: • Biotechnologija – tai integruotas gamtos ir technikos mokslų taikymas, kada, naudojant organizmus, ląsteles, jų dalis ar jų molekulinius analogus, yra kuriami naudingi produktai ir paslaugos. • arba paprasčiau: • Biotechnologija yra gyvosios gamtos objektų ar jų sudėtinių dalių panaudojimas praktiniais tikslais Biotechnologijų įvairovė • Raudona • Biofarmacija (biologinių vaistų paieška ir gamyba, diagnostika) • Žalia • Augalų genetinis modifikavimas ir auginimas • Balta • Industrinių cheminių medžiagų biosintezė, biokuras, aplinkosauga • Mėlyna • Biologiškai aktyvūs produktai iš jūros ir ežerų organizmų • Geltona • Biologiškai specifinio veikimo maistas, maisto papildai • Pilka • Klasikinė fermentacija ir produktai (pav. alus, mielės) • Auksinė • Bioinformatika, genomika, proteomika • Violetinė • Intelektinė nuosavybė (patentai, išradimai, technologijos) • Juoda • Biologinis ginklas, toksinai, bioinsekticidai • Biotechnologijos “vėliava” • EuropaBio (European Associate of Bioindustries) biotechnologiją skirsto tik į Raudonąją, Žaliąją, Baltąją ir Mėlynąją. Biotechnologijos istorija ◦ Primityvioji biotechnologija (9-10 tūkst. metų): alus, vynas, actas, pieno rauginimas, duona, linų rauginimas ◦ Nesterili gamyba (100-150 metų): mielių gamyba, acetono gamyba (I pasaulinio karo metais) ◦ Sterili biotechnologija (60 metų): antibiotikai 1943 m (Flemingas) ◦ Modernioji biotechnologija (30 metų): rekombinantinių DNR pagrindu gaunami preparatai – žmogaus insulinas 1978 m. Biotechnologiniai procesai prieš 100 metų Biotechnologiniai procesai dabar • Moderniosios biotechnologijos pagrindas - DNR rekombinacija • Modernioji biotechnologija – tai technologijos, grindžiamos molekulinės biologijos žiniomis. Tokios technologijos pagrindas yra paveldimumo substrato – DNR – cheminis keitimas (rekombinacija). • Biofarmacija arba raudonoji biotechnologija Biofarmacija ◦ Biofarmacija – mokslo ir gamybos sritis, kuri genų inžinerijos metodais sukurtus biologinius objektus ar jų sintezuojamus produktus pritaiko žmonių sveikatos apsaugai (gydymui, ligų diagnostikai ir profilaktikai) ◦ Biofarmacija yra neatsiejama nuo moderniosios biotechnologijos, t.y. DNR rekombinacijos technologijos Biofarmacija ◦ XX amžiaus 80-90 metais biofarmacija buvo siejama su genetiškai modifikuotais mikroorganizmais arba žinduolių audinių ląstelėmis ◦ Paskutiniajame praeito amžiaus dešimtmetyje biofarmacija jau siejama ir su genetiškai modifikuotais augalais bei gyvūnais Raudonosios biotechnologijos gimimas ir dabartis • 1953 Watson ir Crick paskelbė DNR struktūrą • Boyer ir Cohen sukūrė rekombinantinės DNR metodologiją • 1978 Eli Lilly kompanija pradėjo gaminti pirmą genoinžinerinį produktą – Humulin ® (žmogaus insulinas) • 1985 Genentech pradėjo gaminti Protropin ® (žmogaus augimo hormonas) • 1989 Pradėtas gaminti Epogen® (Eritropoetinas) • Chiron’o Betaseron ® (beta-interferonas) patvirtintas išsėtinės sklerozės gydymui. • 2000 Žmogaus genomo sekos nustatymas. • Prasideda post genominė era: galimybė • sukurti apie pusę milijono žmogaus • baltymų • 2010 Pasaulyje gaminama virš 300 biofarmacinių vaistų, sukurtų naudojant rekombinantinės DNR metodologiją, dar keturi šimtai yra III fazės klinikinių tyrimų stadijoje Biofarmaciniai preparatai ◦ I kartos biofarmaciniai preparatai – klasikiniai biofarmaciniai preparatai (interferonas, filgrastimas, insulinas) ◦ II kartos biofarmaciniai preparatai - prailginto veikimo biofarmaciniai preparatai (PEG-interferonas) - Naudojant šiuolaikinius molekulinės biologijos ir biotechnologijos metodus galima pagaminti “žmogiškus” biologiškai aktyvius vaistinius preparatus, kurių organizmas dėl įvairių priežasčių (ligos, genetiniai pažeidimai ir pan.) negali pats susintetinti (citokinai, hormonai, monokloniniai antikūnai, fermentai ir kt.) • - Naudojant šiuolaikinius molekulinės biologijos ir biotechnologijos metodus galima pagaminti “žmogiškus” biologiškai aktyvius vaistinius preparatus, kurių organizmas dėl įvairių priežasčių (ligos, genetiniai pažeidimai ir pan.) negali pats susintetinti (citokinai, hormonai, monokloniniai antikūnai, fermentai ir kt.) • - Nėra alternatyvos biologiniams vaistams • - Biofarmaciniai preparatai sintetinami tik gyvuose genetiškai modifikuotuose organizmuose • - Biofarmacinių preparatų gamybos augimas yra spartesnis už tradicinių vaistų gamybos augimą, jų dalis per artimiausius 5 metus padidės nuo 20% iki 25-27% • Biofarmacinių preparatų ypatumai Kuo biofarmaciniai preparatai skiriasi nuo tradicinių cheminių vaistų? • Daug kartų didesnė molekulinė masė (nuo keliasdešimt tūkstančių iki kelių šimtų tūkstančių daltonų) • Kompleksinė erdvinė struktūra • Sintetina gyvi organizmai, todėl struktūra dažnai nevienalytė • Sudėtingas ir brangus gamybos procesas • Sudėtingi analitiniai charakterizavimo metodai, tame tarpe biologinis aktyvumo nustatymas • Aukštas veikimo selektyvumas • Santykinai nestabilios molekulės: pH, druskos, šiluma iššaukia baltymų oksidinimo, deamidinimo ir agregacijos procesus • Interferon alfa-2b • Penicillin Biofarmacinių produktų kelias nuo tyrimų iki gamybos • Visa trukmė nuo genetinės konstrukcijos iki vaisto registravimo 7-10 metų Biofarmacinio preparato kelias • Sėkmė iki 20% • Išlaidos iki kelių šimtų mln. EUR Biofarmacinių preparatų tyrimai ir gamyba Biofarmacinių preparatų sintezė • Sintezės šaltiniai • Privalumai • Trūkumai • Mikrooganizmai • Greitai dauginasi, lengvai valdomi, lengvai įdiegimai gamyboje, didelė tikslinio baltymo ekspresija • Nesintetinami glikozilinti baltymai • Žinduolių audinių ląstelės • Sintetinami glikozilinti baltymai • Lėtas ląstelių dauginimasis, sunkiau valdomas procesas, ląstelės jautrios aplinkos poviekui • Augalai ir gyvūnai • Pastovus tikslinio baltymo gamybos šaltinis, mažos investicijos į sintezės gamybą • Neizoliuotas procesas, sunkiai kontroliuojamas, brangus transgeninio augalo arba gyvūno pagaminimas Biofarmacinių preparatų sintezė ◦ Mikrooganizmams ar žinduolių audinių ląstelėms yra reikalinga: ▪ Optimali aplinkos temperatūra ▪ Optimalus aplinkos pH ▪ Optimalus deguonies kiekis ▪ Maisto medžiagos: anglies, azoto, fosforo, mikroelementų bei vitaminų šaltiniai Biofarmacinių preparatų sintezė ◦ Biofarmacinių preparatų sintezė yra vykdoma bioreaktoriuose, kurių tūris nuo 10 L iki 20 tūkst litrų Biofarmacinių preparatų gryninimas ◦ Biofarmacinių preparatų gryninimas atliekamas panaudojant chromatografinius metodus: ▪ Iš 10,000 baltymų esančių ląstelėje yra reikalinga išgryninti tik vieną tikslinį baltymą ▪ Ląstelės šeiminkės baltymų lygis po gryninimo negali būti daugiau kaip 0,01% ▪ DNR lygis po gryninimo ne daugiau 0,00001% • Baltymų elektroforezė • prieš po gryninimo • Baltymų chromatogarfija • suardžius ląsteles galutiniame produkte Biofarmacinių preparatų gryninimas ◦ Biofarmacinių preparatų gryninimas vykdomas pramoninėmis chromatografijos sistemomis Biofarmacinių preparatų analizė ◦ Grynumo tyrimai – nustatyti baltymo grynumą ir jo priemaišų kiekį (naudojami metodai SDS-PAGE, RP-HPLC, SE-HPLC, IEX-HPLC) Biofarmacinių preparatų analizė ◦ Identiškumo tyrimuose – baltymo identiškumas gamtiniam prototipui - naudojami metodai: peptidinis žemėlapis (“baltymo pirštų antspaudai”), masių spektrometrija Biofarmacinių preparatų analizė ◦ Struktūros tyrimai – nustatyti baltymo struktūros korektiškumą (kristalografija, masių spektrometrija) • 0 • 100 • 200 • 300 • 400 • 500 • 2001 • 2002 • 2003 • 2004 • 2005 • 2006 • 2007 • 2008 • 2009 • 2010 • Pardavimai. Milijardai JAV $ • Biologiniai vaistai • Kiti vaistai • Biofarmacinių vaistų gamyba pasaulyje • 2010 metais apie 23% visų vaistų sudarys biologiniai vaistai • Šaltiniai: Metinės gamybos apimtys: Annual Reports. Kaina vaistinėse: Arzneimittelkompendium, (Šveic.), MediMedia Gelbe Liste, Pharmaindex (Vok.), RxUSA.com Pharmacy (JAV) • Viso šių novatoriškų biofarmacinių medžiagų, gautų genų technologijos metodais – apie keturios tonos per metus • Biofarmacinių medžiagų gamyba pasaulyje • Biofarmacijos perspektyvos Kas yra progresas? • Virš tūkstantis baltymų jau identifikuoti baltymotyros metodais kaip potencialūs vaistai • Lit.: The Pharmaceutical Market Outlook, Business Insights, 2009 • Gaminama apie 300 biologinių vaistų, dar apie 400 yra įvairiose klinikinių tyrimų stadijose • Veiklos yra! Rekombinantinių baltymų sintezė gyvuliuose (karvių pieno liaukose) • Po 278 dienų • KARVĖS DNR • KARVĖS LĄSTELĖ • ŽMOGAUS DNR • Rekombinantinė DNR patalpinama gyvulio kiaušialąstėje Pirma klonuota transgeninė karvė Argentinoje •

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!