Материал: Фарм производство БАР

УДК 615.012 (075)

ББК 35.66я73

К 78

Рецензенты: С. М. Дроговоз, д-р фарм. наук, проф., Национальный фармацевтический университет; Е. М. Бабич, д-р мед. наук, проф., ГП «Институт

микробиологии и иммунологии им. И. И. Мечникова АМН Украины»

Посібник включає необхідні при вивченні фармацевтичної біотехнології відомості про принципи дослідження, розробки, виробництва і використання біологічно активних субстанцій у фармації та медицині. .

Призначено для студентів і аспірантів біотехнологічного напрямку підготовки.

Краснопольский Ю. М.

К 78: Фармацевтическая биотехнология: Производство биологически активных веществ : учеб. пособие : в 2 ч. – Ч. 1 / Ю. М. Краснопольский, Н. Ф. Клещев. – Харьков : НТУ «ХПИ», 2013. – 304 с.– На рус. яз.

ISBN 978-966-593-969-6 (полное изд.)

ISBN 978-966-593-970-2(Ч. 1)

Пособие включает необходимые при изучении фармацевтической биотехнологии сведения о принципах исследования, разработки, производства и использования биологически активных субстанций в фармации и медицине.

Предназначено для студентов и аспирантов биотехнологического направления подготовки.

Ил. 19. Табл. 15. Библиогр.: 77 назв.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………..5

Глава 1. Биотехнология рекомбинантных ДНК…………………………8

1.1.Продуценты для генно-инженерной биотехнологии……………8

1.2.Технологические принципы получения рекомбинантных

продуктов………………………………………………………….14

1.2.1. Векторы для введения рекомбинантных ДНК……………16

Глава 2. Получение антибиотиков………………………………………...24

2.1.Этапы развития производства антибиотиков……………………24

2.2.Классификация и структура антибиотиков……………………...25

2.3.Пути биотехнологического получения антибиотиков…………..35

2.3.1.Получение антибиотиков с использованием биосинтеза…………………………………………………..38

2.3.2.Получение антибиотиков с использованием генной инженерии…………………………………………………..42

2.3.3.Получение антибиотиков с использованием иммобилизованных ферментов……………………………45

2.4.Условия культивирования продуцентов антибиотиков………...48

2.5.Выделение и очистка антибиотиков……………………………...51

2.6.Условия производства антибиотиков ……………………………52

2.6.1.Получение пенициллина…………………………………...59

2.6.2.Получение стрептомицина………………………………...66

2.6.3.Получение гентамицина…………………………………...68

2.7.Контроль антибиотиков…………………………………………...74

Глава 3. Технология получения гепаринов……….……………………...81

3.1.Нефракционированные гепарины:

выделение и характеристика……………………………………..81 3.2. Биотехнологическое получение низкомолекулярных

гепаринов…………………………………………………………..85

3.3.Сравнительная характеристика гепаринов………..……………..96

3.4.Контроль и стандартизация гепаринов…………………………111

Глава 4. Биотехнологическое получение витаминов………………….116

4.1.Производство витамина В2 (рибофлавин)……………………...123

4.2.Получение витамина В12 (цианокобаламин)…………...………128

3

4.3.Получение витамина D2………………………………………….134

4.4.Получение β-каротина.…………………………………………..137

4.5.Производство L-аскорбиновой кислоты (витамин С)…………144

4.6.Получение никотиновой кислоты (витамин РР)……………….147

4.7.Витамины в составе лекарственных препаратов………………148

Глава 5. Биотехнология получения гормональных препаратов…….155

5.1.Производство препаратов инсулина……………………………155

5.2.Производство гормона роста человека

(соматотропный гормон)...............................................................171

5.3.Производство эритропоэтина человека………………………...180

Глава 6. Новые технологии в изготовлении иммунобиологических препаратов………………………………………………………...186

6.1.Биотехнология вакцин…………………………………………...186

6.1.1.Живые вакцины…………………………………………...190

6.1.2.Рекомбинантные векторы………………………………...196 6.1.3.Субъединичные / инактивированные вакцины………….198

6.1.4.Цельные патогенные организмы…………………………200

6.1.5.Белковые вакцины………………………………………...201

6.1.6.Индивидуальные полисахаридные вакцины………….…211

6.1.7.ДНК вакцины. Вирусная и бактериальная доставка……214

6.1.8.Разработка состава вакцин……………………………….220

6.2.Биотехнология цитокинов……………………………………….224

6.2.1.Технология получения интерферонов…………………...229

6.2.2.Технология получения интерлейкинов………………….248

6.3.Биологически активные факторы……………………………….254

6.3.1.Колониестимулирующие факторы………………………254

6.3.2.Факторы свертывания крови……………………………..260

6.3.3.Факторы некроза опухоли………………………………..266

6.4.Антитромботические препараты………………………………..274

6.5.Рекомбинантные белки плазмы крови………………………….278

6.6.Биотехнология препаратов фагов……………………………….280

6.6.1. Технологические принципы получения бактериофагов..285

Заключение………………………………………………………………….291 Список литературы………………………………………………………...297

4

ВВЕДЕНИЕ

Уважаемый читатель! Представленная Вам книга является первой попыткой создания обзора по биотехнологии фармацевтических активных субстанций, входящих в состав профилактических, диагностических и лекарственных препаратов: антибиотиков, гормонов, вакцин, факторов свертываемости крови, витаминов и ряда других.

Невозможно сегодня представить нашу жизнь без рекомбинантных белковых субстанций, таких как, инсулин, факторы некроза опухолей, моноклональных антител и вакцин. Вакцинация сегодня является наиболее эффективным методом профилактики ряда инфекционных заболеваний. Препараты иммуноглобулинов последнего поколения и использование моноклональных антител подняли терапию на качественно новый уровень. Существенно изменилось лечение человека с созданием низкомолекулярных гепаринов, факторов свертываемости крови и антитромбиновых препаратов. Активно используется в клинике группа цитокинов, представленная интерферонами и интерлейкинами.

Фармацевтическая биотехнология имеет большие перспективы на мировом фармацевтическом рынке в связи с постоянным ростом потребностей здравоохранения. Среди биотехнологических препаратов присутствуют продукты для направленного воздействия на патологические мишени, в основном, парентеральные. Среди них белки и нуклеиновые кислоты: вакцины, гормоны, моноклональные антитела, цитокины, факторы крови, ДНК, РНК и др. Традиционные лекарственные препараты уступают препаратам, полученным биотехнологическим путем: они чаще всего пе-

5

рорального применения, обладают небольшой молекулярной массой, производятся с помощью химического или органического синтеза.

Интенсивное развитие биотехнологии, биохимии, иммунологии определило прогресс в развитии мировой фармации и создания высокоэффективных вакцин, как традиционных, так и вакцин нового поколения; препаратов крови, интерферонов, цитокинов и рекомбинантных продуктов различной направленности. С развитием технологии рекомбинантных ДНК стало возможным создание вакцин следующего поколения, лишенных недостатков традиционных вакцин.

Вакцины являются первыми фармацевтическими препаратами, созданными на основе биотехнологии. Все, по-видимому, началось с древних китайцев и арабов, которые много веков назад заметили, что человек, перенесший оспу, редко заболевает ею вновь. В Х веке н.э. впервые в Китае была разработана вакцина против оспы. Ни одной медицинской науке человечество не обязано спасением стольких жизней, как вакцинологии. Созданы вакцины против 34-х социально значимых инфекций, что привело к значительному снижению заболеваемости дифтерией, столбняком, корью, туляремией, полиомиелитом и исчезновению оспы.

Широкий спектр биотехнологических препаратов, применяемый сегодня в мировой практике требует дальнейшего исследования и является предметом обсуждения данной публикации. Нами будут рассмотрены вопросы получения и использования ряда генно-инженерных продуктов: интерлейкины, интерфероны, цитокины, различные факторы, гормоны и другие препараты. В данной публикации подробно обсуждены современные технологии выделения и очистки биотехнологических продуктов, используемых для производства лекарственных препаратов: антибиотики, витамины, гепарины и другие. Отдельный раздел посвящен перспективному направлению фармацевтической биотехнологии – созданию лекарственных и диагностических препаратов на основе фагов.

Технологии, приведенные в данной публикации, являются принципиально возможными схемами получения биотехнологических препаратов

6

и не являются технологией конкретного производителя. Попытка их воспроизводства не может закончиться успешно, так как приведены только общие характеристики процессов, позволяющие представить и оценить современное состояние проблемы.

В этой публикации суммированы основные технологии, ключевые проблемы и иммунологические цели создания различных видов противовирусных и антибактериальных вакцин, цитокинов, биологических факторов, а также производства фармацевтических активных ингредиентов для получения антибиотиков, гормонов, витаминов и ряда других биологически активных компонентов. Необходимо отметить, что данное учебное по-

собие не имеет аналогов в Украине.

Данная публикация является продолжением серии учебных пособий НТУ «ХПИ» по специальности « Фармацевтическая биотехнология»:

Фармацевтическая биотехнология: Технология производства иммунобиологических препаратов (2009 г.);

Фармацевтическая биотехнология: Бионанотехнология в фармации и медицине (2011 г.);

Фармацевтическая биотехнология: Производство биологически активных веществ, Часть І (2012 г.). Планируется выпуск Части ІІ пособия, посвященного технологии ряда субстанций: аминокислот, ферментов, липидов и липаз, фармацевтических субстанций на основе биотехнологии растений и др.

Можно надеяться, что представленный на суд читателей материал будет способствовать развитию знаний студентов и аспирантов о производстве, контроле и применении биологически активных веществ, полученных биотехнологическими методами.

7