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.