《发酵工程》课程实验教学大纲(生物制药方向)
《发酵工程》课程实验教学大纲（生物制药方向）
课程名称（中文）发酵工程课程编号04118
课程性质独立设课课程属性专业课教材及实验指导书名称《发酵工程实验》
学时学分：总学时60总学分3实验学时36实验学分2应开实验学期三年级四～五学期适用专业制药工程
先修课程微生物学、生物化学、化工原理
一、课程简介及基本要求
发酵工程是整个生物工程的核心，是工业微生物实现实验室与工厂化生产的具体操作，是生物技术在生产实践中应用的原理及方法的一部分，是基因工程及酶工程等生物技术工业化的过程与方法。因此，通过对《发酵工程》的学习，不仅掌握发酵工程原理及发酵优化控制过程，而且对系统了解生物技术及其工业化应用都具有深远的意义。
通过《发酵工程》的学习，使学生进一步系统了解发酵工程从培养基配制到发酵罐生产，产品工程放大等一系列的操作原理及过程。
二、课程实验目的要求（100字左右）
发酵工程是一门实践性很强的工程学科，需要一定学时的实验教学实践，为今后从事相关工作打下良好的实践基础，通过《发酵工程》实验学习，不仅能够掌握发酵工艺操作的具体过程及反应过程控制方法，而且进一步了解目前发酵行业的具体产品生产工艺，对发酵生产能够进行指导与分析。
三、适用专业
制药工程（生物制药方向）。四、主要仪器设备
操净工作台，摇床，7L和50L不锈钢通风发酵罐、离心机、生化培养箱五、实验方式与基本要求
1．本课程以实验为主，为单独设课，所以开课后，任课教师需向学生讲清课程的性质、任务、要求、课程安排和进度、平时考核内容、期末考试办法、实验守则及实验室安全制度等。
2．该课以设计性实验为主，教材中只给出设计题目，实验前学生必须进行预习，设计报告经教师批阅后，方可进入实验室进行实验。
3．实验4人1组，在规定的时间内，由学生独立完成，出现问题，教师要引导学生独立分析、解决，不得包办代替。4．任课教师要认真上好每一堂课，实验前清点学生人数，实验中按要求做好学生实验情况及结果记录，实验后认真填写实验开出记录。
六、考核与报告
本课程采用平时考核，期末考试，综合评定学生成绩。平时实验占80%，期末考试占20%。
每个实验，预习报告占30%，实际操作40%，总结报告30%。
实验成绩分：优、良、中、及格、不及格五级。量化标准详见有关规定。七、实验项目设置与内容
实验学时8每组人数4实实验验者属类性别验设验设设科6重组基因工程菌高密度培养50L发酵罐工程放大实验八、说明
1.基础理论与生产实践实例互相融合贯穿于整个讲课内容；
2.重视实验和实践，工艺流程与工厂实际操作相结合，使操作技术要点与原理展现更直接生动。
九、制定人：邹详、胡昌华
审核人：徐兴然批准人：李逐波
1.高密度培养技术的特点2.基因工程菌发酵的特点1.不同发酵过程放大方法的应用2.工程放大过程对产量的影响164技创新7164设本选计科做本选科做本本本本本开出要求必必必必必序号实验名称内容提要12345土壤中产醋酸菌种的分离筛选摇瓶培养确定灵芝发发酵罐灭菌及使用操作小型发酵罐中链霉素分批发酵实验面包酵母流加发酵实验透明圈法筛选1.灵芝菌产胞外多糖的培养基优化1.不同容积发酵罐的操作方法2.发酵罐灭菌及接种方法1.抗生素链霉素分批发酵工艺2.发酵过程动力学及参数分析流加发酵技术的应用证科做计科做证科做计科做计科做酵培养基和工艺条件2.数理统计在发酵过程优化方法中的应用1648424416
扩展阅读：生物制药课程
数据来源:上海科技在线学习,时间截止至201*年数据
第一课、知识融合推动生物医药产业发展
被誉为“朝阳工业”的生物医药产业，已成为众多投资者与企业家特别关注的热门领域之一。有识之士竞相投资兴办药厂，通过采取购买具有知识产权的高附加值产品、参与生物医药产品的前期科学研究等举措，以求获取企业的持续快速发展。然而面对竞争强手的挑战，其经营者必须具有战略家的眼光，将企业的发展与当前科学技术的发展相融合，探索企业长期稳定发展的道路。
融合五大新技术
近年来高新技术的迅猛发展与应用，给医药研究与生产领域带来了一系列近乎革命的变化，传统的研究思想与技术已远远难以满足企业的需求，高新技术已成为日常科研、生产的常规手段。
与计算机技术的融合。在药物分子设计、分子结构优化等方面，应用计算机分子模拟技术和理论化学计算方法研究药物的作用机理，进而采用计算机辅助药物设计方法设计新的高效、低毒药物分子，极大地提高了科研速度与成功率。在有效化学成分的发现过程中，应用计算机辅助筛选新技术、已知结构模拟技术、立体结构对接技术、分子量能量计算、分子相互作用力预测等手段，寻找能与特定药物作用靶点有效结合的分子结构作为研究对象，使科研工作的针对性大大提高。
与生物芯片技术的融合。随着人类基因组的研究进展，生物芯片技术在各领域中的应用逐渐成为可能。已有的生物芯片包括基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片、组织芯片以及其他多种由生物材料制成的信息芯片。目前生物芯片主要应用于疾病的分析与基础研究，随着这项技术的不断成熟，在基因药物的研究、疾病预防与治疗等方面必定具有广泛的应用前景。
与组合化学合成技术的融合。组合化学是采用适当的化学方法，在特定的分子母核上加入不同的基团，在同样条件下产生大量的新化合物。组合化学技术的发展为药物的发现提供了大量的化合物，扩大了药物发现的范围，提高了成功的可能性。
与纳米技术的融合。纳米技术在生物医药方面的应用可概括为：纳米药物载体、生物学分析、基因工程、矫正技术。其中纳米药物载体在医药研究中的应用最为广泛，有关技术和临床应用已比较成熟。利用纳米科技将兼备生物降解性和生物相容性的聚合物制成的药物载体和微型器械，为疾病治疗、诊断、组织修复、人造器官等方面带来了新的突破。采用纳米材料或纳米磁性技术作为载体的靶向药物制剂已经在癌症的治疗中成为现实。纳米技术在生物大分子物质装配中的应用使我们可以改变细胞表面层的蛋白晶格，在疾病诊断、免疫疫苗、仿生学和分子生物学技术中有重大的应用价值。
与高通量筛选技术的融合。药物发现是药物研究的基础，药物筛选就是对有可能作为药物使用的物质进行药理学和生理学的价值评价，进而发现药物。增加筛选速度和规模是提高药物发现数量和质量的前提。高通量筛选技术结合了分子药理学、分子生物学、细胞生物学、人类基因组学和分子病理学的发展，应用分子水平和细胞水平的研究方法探讨药物的作用，增加了药物筛选的手段，使我们可以不完全依赖动物实验来评价药物。在样品用量和实验体系极大缩小的同时，大规模地进行药物筛选。
融合知识产权保护
面对医药市场日益激烈的竞争，创新是我国医药产业的最终出路，而创新必须与知识产权保护相结合，才能巩固自身市场，保障规模效益再创新的良性循环。技术壁垒、技术标准壁垒、知识产权保护将是加强产业竞争力的重要手段。知识产权不应该是权宜之计，而应是企业战略的重要组成部分，企业在与知识产权保护手段的融合中需要注意以下四点：
一是新医药产品的知识产权保护。在新产品的研究过程中，应当根据进展情况，选择适当时机提交专利申请。研制完成后，凡是具备专利申请条件的应及时提交申请，如化合物专利、用途专利等。对已有的化合物专利，应尽量取得相关的从属专利。二是已有药品的知识产权保护。创新不仅限于品种创新，已知产品的新用途、新质量指标、新的外观包装均可申请专利保护。仅从外观专利而言，就可以是药品本身的色彩、形状、图案或其组合，也可以是直接与药品接触的内包装的色彩、形状、图案或其组合，还可以是外内包装的色彩、形状、图案或其组合。此外，企业还可以对产品外形的构造依据专利法申请实用新型专利保护。
三是充分利用多种手段保护知识产权。如对中药的知识产权保护以国家行政保护为主流措施，但这种保护不具有排他权。由于专利审批耗时长达数年，中药专利很容易在公开阶段被他人模仿并取得行政保护。
最后是必须注意防止企业员工流动对知识产权造成的损失。
当然，与国际巨头相比，我国生物医药产业无论资本实力、研发能力还是市场控制力都差距悬殊，更缺乏能够参与国际竞争的重拳品种。因此，我们必须准确定位，加快进行产业调整。在初始阶段，可通过国企改革和重组实现规模经济，也可考虑发挥自身优势，选择有利项目，积极主动参与跨国公司的结构调整。总之，医药企业要融合各类先进知识，跟踪科学发展的前沿技术，努力提高企业的竞争力。
第二课、生物制药技术：“物以稀为贵”
生物制药技术因为技术难度大，科技含量高，研发困难，不易仿制和产业化，技术成果相对较少，所占比例不足技术交易的５％，但又因其产业成果的高科技含量能带来巨大的社会经济效益，好的生物制药技术项目一直是技术市场不可多得的“珍宝”，但由于缺乏自主知识产权等因素，交易并不活跃。
品种少交易少价格高
据统计，２０００年９月～２００４年９月，我国共有１０８个批准文号的生物制品进行了补充申请，但涉及的主要品种都是重组人干扰素、重组人红细胞生成素、重组人粒细胞集落刺激因子、重组人白细胞介素、重组人生长激素等仅有的几种。申报新药临床研究的有１７５个，涉及的主要品种只有以下几个：流行性感冒病毒裂解疫苗、注射用重组瑞替普酶（ＴＰＡ）、重组人干扰素β１ｂ。拿到申请新药证书及生产批件的有２３０个批准文号，但包含的主要品种只有人神经生长因子、重组人碱性成纤维细胞生长因子、重组人白介素－１１、重组人白细胞介素－２和重组人肿瘤坏死因子－ＮＣ等几种。可见，目前我国生物制药技术申报貌似“活跃”，实际上完全创新技术很少。由于缺乏自主知识产权，受技术条件等各种因素影响，我国生物技术市场交易也不活跃，但由于生物技术新药研发的技术要求较高、研发经费较高，所以，单项生物技术新药的技术转让价格相对较高。据中国医药科技成果转化中心主任芮国忠介绍，国内一个生物新药临床批件的技术转让价格大约为１２００万～２０００万元人民币，新药证书的转让价格大约为２５００万～５０００万元人民币。而欧美一个生物制品在我国的专利许可价格一般为５００万～６００万美元之间。
产业化与全球差距拉大
在我国，生物技术被片面的理解为基因治疗、基因药物或多肽、蛋白质药物等概念，由生命科学和生物技术的发展引起的制药领域经营及科学模式的改变，在我国仍未能得到重视，芮国忠总结了生物技术新药的研发和技术产业化主要的３种模式：
模式一：政府主导型。这种模式是由政府作为主要力量整合或重组技术、资金和人才等资源，协助组建生物制药公司，从而对一些有前景的项目进行研发并实现产业化。起源技术一般是高校或政府下属的研究院所的技术成果。这些成果以技术转让或技术入股的方式为企业所拥有，而政府也可以根据需要直接将一些生物技术的研究中心与现代企业管理制度相结合，形成企业与研究所两套机构并存的特殊组织结构。
模式二：自主成长型。这种模式是指产业中的企业从风险企业起步，依靠自有核心技术，经历封闭公司、公众公司等阶段发展起来。在上海市生物制药产业中，“海归”派和科研院所专家的创业是自主成长型模式的典型。这种模式的技术来源一般是创业者通过多年研究获得的技术成果，大多拥有自主知识产权。模式三：转化型。这种模式是指一些传统制药公司或非制药行业公司，为了寻找新的成长空间，通过投资或技术引进方式进入生物制药行业。其对应的技术来源呈多样化，可以通过技术模仿、技术引进、并购生物技术公司等多种渠道获得。
由于我国医药生物技术成果缺乏自主知识产权，而目前我国生物制药公司中技术和产业发展比较成熟的也仅有北京天坛生物、深圳康泰生物、深圳科兴、长春金赛等少数几家企业，产业规模较小；而一些传统型的制药企业由于受技术条件等影响而难以迅速进入生物制药领域。
研发和技术产业化的３种模式
到２００４年初为止，全球研制中的生物技术药物共有２２００多种，进入临床试验的１７００余种，已投放市场的约１４０种，预计５年内投放市场的药物２００种以上。以上２２００多种药物中，８０％与免疫学相关，５０％与肿瘤相关。相比之下，截至目前，我国只有２０个生物技术药品投入市场，十余种生物技术新药正处于临床试验阶段，另有４０多种基因工程药物处于研发阶段。与发达国家相比，我国生物技术实验室技术差距不大，但在产业化方面与世界的差距正在逐渐加大：当世界有２０多种畅销生物药时，我国能生产１０种；而现在世界上有１４０多种时，我国却只能生产２０多种。
芮国忠分析认为，造成如此大差距的原因主要有以下几点：第一，我国生物制药产业链的技术水平发展不够均衡，有些技术产业化所需的工艺和设备达不到标准；第二，产业内企业决策层的产业化意识还不够强，管理层对生物技术产业化的经验不够丰富；第三，由于缺乏对高投入、高风险的回报机制，所以对生物技术领域比较陌生的传统制药企业进入制药领域的信心不足；第四，目前我国在生物制药领域内专利的占有量比较低，仍以仿制生产为主，缺乏竞争能力；第五，我国生物制药技术下游工程技术的发展落后于生物技术的发展，不能满足生物技术产品工业生产的需要。可见，我国国内生物制药产业化还没真正形成气候。
第三课、生物制药产业分析报告
现代生物技术(生物工程)是指对生物有机体在分子、细胞或个体水平上通过一定的技术手段进行设计操作，为达到目的和需要，以改良物种质量和生命大分子特性或生产特殊用途的生命大分子物质等。包括基因工程、细胞工程、媒工程、发酵工程，其中基因工程为核心技术。由于生物技术将会为解决人类面临的重大问题如粮食、健康、环境、能源等开辟广阔的前景，它与计算器微电子技术、新材料、新能源、航天技术等被列为高科技，被认为是21世纪科学技术的核心。目前生物技术最活跃的应用领域是生物医药行业，生物制药被投资者认为是成长性最高的产业之一。世界各大医药企业瞄准目标，纷纷投入巨额资金，开发生物药品，展开了面向21世纪的空前激烈竞争。
一、生物制药行业特点：
（一）行业进入壁垒高：
1、高技术：
主要表现在高知识层次人才和高新技术方面。生物制药是一种知识密集，技术含量高，多学科高度综合互相渗透的新兴产业。以基因工程药物为例，上游技术(即工程菌的构建)涉及到目的基因的合成、纯化、测序；基因的克隆、导入；工程菌的培养及筛选；下游技术涉及到目标蛋白的纯化及工艺放大，产品质量的检测及保证；药物的申报要求极为严格，包括临床实验及申报文件的编制等。
2、高投入：
生物制药是一个投入相当大的产业，主要用于新产品的研究开发及医药厂房和设备仪器方面。美国93年对生物工程业的开发投资约40亿美元，94年达到77亿美元，96年研究经费为79亿美元，并从股市增资45亿美元，97年风险资本投资者又向美国新的生物技术公司投入10亿美元以上。通常，一个新药的开发生产，有55%的工时用于研发，10%用于销售，19%用于生产还有其它。一个基因工程新药的开发费用平均需要1-3亿美元，并随新药开发难度的增加而增加(目前有的还高达6亿美元)。显然，雄厚的资金是生物制药开发成功的必要保障。另外，生物制药对医药厂房和设备仪器要求很高，且属于一次性投入，这又需一大笔资金。在中国国内，由于大多生物药物都属仿制，因此研发费用就很低。
3、政府直接干预：
药品作为一类直接涉及人民健康的特殊商品，其开发、生产、定价、销售、进出口等均受到严格的特殊法律的规范、控制和管理，没有药证和生产许可证、GMP等规范认证的药品和企业不能合法进入医药市场。
（二）长周期：
生物药品从开始研制到最终转化为产品要经过很多环节：试验室研究阶段、中试生产阶段、临床试验阶段(I、II、III期)、规模化生产阶段、市场商品化阶段以及监督每个环节的严格复杂的药政审批程序，而且产品培养和市场培养较难；所以开发一种新药周期较长，一般需要8-10年、甚至10-12年的时间。
（三）高风险：
生物医药产品的开发孕育着较大的不确定风险。产品开发风险：研制开发的任何一个环节都很关键，一节败下将前功尽弃，并且某些药物具有"两重性"，可能会在使用过程中出现不良反应而需要评价；一般来讲，一个生物工程药品的成功率仅有5-10%。市场竞争风险："抢注新药证书、抢占市场占有率"是开发技术转化为产品时的关键，也是不同开发商激烈竞争的目标，若被别人优先拿到药证或抢占市场，则全盘落空，尤其是国外产品的冲击长期来看在所难免。
（四）高收益：
生物工程药物的利润回报率很高。一种新生物药品一般上市后2-3年即可收回所有投资，尤其是拥有新产品、专利产品的企业，一旦开发成功便会形成技术垄断优势，利润回报能高达10倍以上。美国Amgen公司1989年推出的促红细胞生成素(EPO)和1991年推出的粒细胞集落刺激因子(G-CSF)在1997年的销售额已分别超过和接近20亿美元。仅仅是一个人体肥胖相关基因的克隆，便可以2千万美元的身价卖给Amgen公司，且随该基因的临床应用，Amgen将为之继续投资8千万美元；一旦开发成功投放市场，将获暴利。
二、中国国内生物制药业的发展现状与前景：
1983年国家科委建立了生物工程开发中心，"七五"期间又投资成立了基因工程药物、生物制品和疫苗等3个研究开发中心，专门从事生物工程产品的研究开发，并有计划地实施产业化；1993年生物工程学会的建立和中国国内最大的基因工程生产企业--深圳科兴生物制品有限公司在深圳的落成，标志着中国国内已具有一定的生物技术产品研究开发和生产能力，已掌握了最新的基因工程技术和下游生产纯化技术等。国家科委"九五"期间特别制定了"1035计划"，用以切实推动新药的研制与开发："10"即研究开发出10个创新药物、10个首次上市的新药、10个基因工程药物；"35"即5个新药筛选中心、5个GLP(实验室质量规范)中心以及5个GCP(临床试验质量规范)中心。据不完全统计，中国国内目前有300多家单位从事生物工程研究，有200余家现代生物医药企业，50多家生物工程技术开发公司，其中有30余家已投入生产。
目前，中国国内已将生物医药产业作为经济中的重点建设行业和高新技术中的支柱产业来发展，在一些科技发达或经济发达的地区建立了国家级生物医药产业基地，比如上海浦东生物医药开发基地，广东中山健康产业基地等，在深圳、上海、长春、厦门、杭州等地，一些生物技术骨干企业已经迅速崛起。
中国国内生物医药产值"八五"期间每年保持15.8%的增长速度，几乎是每四年翻一番。在未来的若干年内，中国国内生物医药的年平均增长率也将不低于12%，高于国家8%的经济增长速度。中国生物工程产业的崛起必将成为21世纪国民经济的增长点。
三、中国国内当前生物制药产业开发的几大误区：由于受技术水平的限制(基础研究、试验设备、人才队伍落后)、投资风险意识的淡薄(资金投入不足、投资前期研究少，科研成果转化过程中存在着资金瓶颈效应)、科研成果产业化存在着较大的制度缺陷(尚未建立起适应于知识经济时代的融资体制、对高新技术保护不足等)，使得中国现有的生物医药企业多未形成专业化和规模经济，创造少、引进多，随着"入关"的临近，知识产权保护问题和国外产品的冲击将越来越严重。具体表现为：
（一）对知识产权、专利制度的认识十分薄弱：
主要表现在两个方面：
1、不尊重别人的知识产权，仿制过多，创新不够：
目前中国国内新药开发一般走"国外组件、中国国内组装"的道路，仿制或直接引进专利保护期外的产品。目前，中国国内已批准上市的基因工程药物中只有重组人-1b干扰素(rhuIFN-1b)、重组牛碱性成纤维细胞生长因子(r-bFGF)和重组链激(r-sk)是国家I类新药，其余基因工程药物均仿制而来。
2、缺乏对创新成果的知识产权保护意识和专利申报意识：
从表面来看，"仿制"一改药物"创新难度大、周期长、投资高、风险大"的"不足"，使中国国内"新药的研制"低投入、低风险、高收益、短周期(国外研究一个新药要花费8-10年的时间，平均花费3亿美元，而中国国内仿制一个新药仅需要几百万人民币，5-8年的时间)；但事实上，新药开发是制药产业的生命线，新药专利的研制只要1-3年，一旦有了高价值的专利，所有投资的回报都可以在新药获准上市前通过出售该项专利获得(或将公司上市获得)而中国国内政府和科研人员对知识产权保护和专利申报重视不够，使得大量的科研成果和遗传资源发生外流。
（二）各自为政、重复现象严重：
"投资少、见效快、收益高、风险低"的仿制道路，吸引着众多厂家"趋名逐利、一哄而上或一哄而下"，违背了现代生物医药产业特别是创新药物的发展规律。据不完全统计，世界上最为畅销的几种药物在中国国内重复现象严重：干扰素(IFN)，20多家；重组人生长激素(rhGH)，5家；促红细胞生成素(EPO)，生产企业已有六家，正待申报的10多家并还有不少厂家准备投入；粒细胞集落刺激因子(G-CSF)，中国国内现只有杭州九源98年获准正式生产，另有35家正申报同种基因药物(仅此一项就浪费数十亿元)；与G-CSF效果类同的粒细胞一巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)也有8家生产；白细胞介素-2(rhuIL-2)，仅是一种癌症辅助治疗药物，却批准了至少9家的产品上市，结果导致该产品1997年陷入困境。可见，中国国内的新药开发工作缺乏重点和创新，缺乏综合协调作战的能力，重复开发现象普遍，造成了资源的巨大浪费，并使同类产品竞相降价竞争、利润趋薄；而且，新药开发后继乏力，企业难以形成专利产品，所能获得的垄断性利润很少，一旦产品更新换代或市场出现变化，企业的生产将极为被动，根本无法适应竞争。
（三）资金投入不足，产业化、规模化较小：
目前中国国内各类生物医药公司200多家，其中取得基因工程药物生产文号的约30家，1997年只有"深圳科兴"和"沈阳三生"两家企业年销售额超过亿元；全中国所有生物技术药品的生产规模和总销售额不及美国或日本的一家中等公司。企业小而散，生产水平低，单位成本高、利润摊薄、规模效益差、市场占有率低，因而受国外产品的冲击较大。
中国国内在生物技术产品方面重科研轻开发(研究开发领域中的"上游技术"与国际先进水平相比仅落后3-5年，但下游技术却至少相差15年以上)，各种环境条件不尽人意，60%的投资用于附属配套工程，公用设施利用率低，固定资产周转率低。
第四课、我国生物医药产业现状及发展分析目前，生物医药行业发展越来越引人瞩目，再加上中国加入世界贸易组织2年多来，全球化的市场日益真切地呈现在中国生物制药企业面前。生物制药企业如何有效参与竞争？生物产业能否成为中国经济新的增长点？这些问题已成为人们关注的焦点。
■生物技术药品市场现状分析
1997年全球生物技术药品市场约为150亿美元，之后每年保持着12%甚至更高的增长速度，201*年达到600亿美元，占同期世界药品市场总销售额的10%以上。市场占有率较高的品种主要有EPO(促红细胞生成素)，占全球整个生物技术市场的28%，其次是重组人胰岛素占18%，干扰素及集落刺激因子各占15%，生长激素占11%，纤维蛋白溶酶原活化剂占4%，其他药品类占9%。目前，国际生物技术产业呈现如下特点：
(1)投资热；
(2)战略联盟日趋频繁；(3)生物技术新药不断出现；(4)R&D投入持续上升.
我国生物制药的研究和开发起步于上世纪70年代，到了90年代已有许多产品步入产业化并陆续上市，据不完全统计，我国已有近16个产品投入市场，有20多种基因工程药物处于开发阶段。1996年我国生物技术药品产值约为18亿元，实现利润5亿元，到1997年底上市的基因工程药物有12种，年产值达30亿元，201*年产值则达到69亿元，201*年达到99亿元。有关专家预测，未来的若干年内，生物制药产业年平均增长率不会低于12%，发展前景广阔。
企业规模小，市场相对容量小，厂家众多，产品重复，是我国生物制药企业的特点。现在国内有200多家生物技术工程制药企业。目前在沪深股市中，涉足生物制药产业的上市公司共有67家，总销售额超过1亿元的不超过4家，过千万元的也只有十多家。全国基因工程药物总销售额不及美国甚至日本一家中等公司的年产值。从企业自身研发投入上看，多数跨国公司开发费都占其销售收入的10%以上，有的甚至高达30%。从筹资规模上看，欧美国家的风险投资机制较为完善，外国公司实行资本化运营，筹资能力较强。截至1997年，美国对生物技术的投资已超过500亿美元，而且还在以每年追加50亿美元的速率促进生物技术的发展，而我国总投入只在60亿元人民币左右，还不及国外大公司一个基因药物_年的销售收人。另外，无论是在销售网络的建设、运行机制和效率，还是在市场渠道的开发经验方面，国内制药企业都与国外公司存在较大差距。
但是，我们也应该看到，近几年国内部分制药企业已加大投入，具有独立研发能力。尽管我国生物制药业起步较晚，但起点相对较高，关键性设备均从国外引进，特别是在上游、中试方面与国外差距较小，这些为我国生物制药企业提供了可利用的客观条件。
现对国内销量大、有较好临床疗效的重点产品重点进行分析：
(1)促红细胞生成素：是目前世界范围内临床疗效最显著、销售额最可观的一种生物技术产品。这几年销售额直列该类产品的前3名，年增长率超过10%。国内已有近10家企业开发成功，并获准进入临床试验。但该产品在国内市场的销量没有在西方国家大，估计在10亿～20亿元人民币。现在国内市场上销售占主导地位的厂家为美国安静公司和日本东凌公司。该领域的主要利润被规模化生产的外资企业获取。
(2)干扰素：目前国内有20多家公司从事基因工程干扰素的生产和销售，全球的销售额在20亿美元左右。由于国内干扰素市场已趋饱和，因此今后几年可能会出现弱增长或负增长，但由于适应症不断增加，仍会给商家带来较大的收获。我国生产规模大的企业为民营企业沈阳三生、科兴集团和海王生物。该领域的主要利润被有规模化生产的民营企业获取。
(3)人胰岛素：该产品1982年上市，是最早上市的生物技术药物，市场容量巨大。据保守估计，我国现有糖尿病患者3000万，且每年以20%左右的速度增长，人胰岛素比从动物脏器提取的胰岛素疗效更确切，市场前景光明。通化东宝是首家在中国生产基因人胰岛素并率先成功出口基因工程药物的公司，也是国内独家规模化生产基因人胰岛素的公司，该产品将给公司带来很大的经济效益。
(4)集落刺激因子(GSF)：从国内情况看，GSF系列的市场预计大于EPO，市场前景非常乐观。国内大约有十几家企业拿到了GM-GSF生产批号，市场竞争激烈。但该产品市场容量较大，前景仍可看好。
(5)人生长激素：该产品属上市较早的生物技术药物，但由于适应症范围较小，市场也较小，近年来的销售额一直较稳定。
(6)基因工程乙肝疫苗：国内主要有天坛生物和深圳康泰公司具备基因工程乙肝疫苗生产技术(从美国默克公司引进)，两家公司的规模在全国居于领先地位。其他生产厂家生产技术与规模较小。合资企业史克必成在基因工程乙肝疫苗市场也占据了一定的市场份额。
■国内企业面临的挑战与出路
(一)强势和机会
以现代生物技术为主的生物制药是21世纪最具发展潜力的产业，我国生物制药经过20世纪90年代的发展已初步具备产业规模。近年来，国家高度重视生物技术的发展并出台相应的政策，给我国生物医药的发展带来了活力和机遇。去年发生的SARS疫情也促进了我国对生物医药产业的投入，给生物医药行业的发展带来机遇。目前相关企业正在加紧研发对病毒感染有效的干扰素新剂型，给因为价格战而蒙上阴影的生物技术板块带来一些新的希望。
(二)弱势和挑战
我国生物制药产业虽然发展较快，但也存在严重的问题，如资金投入少，研制开发力量薄弱，技术创新落后；在药品开发与生产上重复建设现象严重；力量分散，企业规模小，整体生产现代化水平不高，设备落后；市场开发理念失常，缺乏品牌意识；企业管理相对滞后，技术兼经营性人才匮乏；企业相互之间缺乏交流和合作。
目前，全世界排行前十位的制药公司已全部进入中国市场，排名前25位的制药企业中有15家在中国设有办事处机构。这些企业在中国加入WTO后，从政策上可能获得“准国民待遇”，对我国生物制药行业造成冲击。
(1)进口药品。从进口关税看，目前药品制剂的进口关税为20%。加入WTO后，10年内将降低到6.5%的水平，国内生物制药企业将逐渐失去靠关税政策保护的竞争力。
(2)外资企业的直接进人。国外生物制药企业在国内独资或合资建厂明显增多。他们依靠资金和技术优势，对我国正在发展的生物制药业产生了巨大的冲击。
(3)国外的新药开发。由于我国新药研制投入的严重不足，导致新产品的研制缺乏竞争力，新药开发进展缓慢。同样研制一种新药，一旦国外竞争对手抢先申报药品专利权，就会使国内企业的前期开发投资落空。
(4)国外公司市场开发的优势。国外许多大公司在新产品进入市场头几年都以巨额投资培育市场，并且可以在长时间不盈利的情况下继续生存，这是中国公司无法相比的。
(5)知识产权纠纷。由于我国大多数生物药品为仿制品，加入WTO后存在两个方面的问题：一是产品出口受限；二是仿制专利产品的做法将会受到限制。
(三)风险
(1)我国生物制药行业最大的风险是如果不能及时开发出自己的产品，就会沦为国外企业产品的出口国。
(2)据权威专家预测，自从加入WTO后，我国生物技术药品的发展趋势是国内生物制药企业将逐渐失去靠关税政策保护的竞争力。
(3)低水平的重复建设使生物医药市场展开了激烈的价格战，从而使生物技术板块的发展蒙上了阴影。
研究发现，我国的生物医药行业由于生物技术产业基础比较薄弱、具有知识产权的独家产品少，因此市场很快就陷入了价格战，给生物制药企业以沉重的打击，生物制药板块也一蹶不振。人们对生物技术的投资兴趣明显减弱，201*年风险资金对生物技术领域的投资更是降到了近5年的最低点。
(四)发展方向
进行创仿结合，才有可能获得长足的发展，国内生物制药企业应该立足创新，从以下方面加以突破。
(1)草药有效生物活性成分的发酵生产。中草药经发酵、酶化后，其有效成分能被充分分离、提取，使其更具有生物活性，服用后能被人体大量、快速吸收，达到祛病、健体、双向免疫调节功能。因此，应用现代生物技术大规模工业化提取中草药的有效生物活性成分，发展具有中国特色的生物技术前景广阔。
(2)改造抗生素工艺技术。目前各类药物中，抗生素用量最大，应研究采用基因工程与细胞工程技术和传统生产技术相结合的方法，培育优良菌种，研究并尽快使用大规模生产技术——青霉素酰化酶固定技术工艺生产半合成青霉素，加快应用现代生产技术生产高效低毒的广谱抗生素。
(3)开发活性蛋白与多肽类药物。这方面的开发重点是干扰素、生物激素与TPA等。
(4)开发靶向药物。以开发肿瘤药物为重点，解决目前治疗肿瘤药物“敌我不分”的问题。
(5)发展氨基酸工业。主要对传统工艺进行改造，应用微生物转化法与酶固定化技术发展氨基酸工业。
(6)人源化的单克隆抗体的研究开发。目前单克隆抗体多为鼠源性抗体，注射人体后会引起抗体(抗抗体)或“激发”免疫反应。目前国外已开始研究噬菌体抗体技术、嵌合抗体技术、基因工程抗体技术以解决人源化抗体问题。
(7)血液制品替代品的研究与开发。由于人血难免被各种病源体污染，如艾滋病毒及乙肝病毒等，所以，利用基因工程开发血液替代品的市场前景引人关注。
第五课、生物制药：春天还有多远？
当网络经济到底是不是泡沫的争论逐渐平息之后，人们开始关注下一个风险投资的热点，生物技术由此浮出水面。正如比尔盖茨的预言所说：下一个首富可能是从事生物技术的投资者。
本报记者刘景燕我国的生物技术特别是在产业化水平上与美国等发达国家有很大差距，但不少业内人士认为，只要国家相关政策制定者、金融投资者、产业内部技术和管理人员以及产品营销和市场整体运作水平等方面逐渐成熟，若干年后生物技术产业将有可能成为最先赶上甚至超过发达国家的一个经济领域。
差距带来发展机遇在发达国家，医药工业已成为蓬勃发展的庞大产业，而随着生物技术的迅猛发展，生物技术产业愈来愈成为医药产业中的焦点。目前美国和欧洲分别拥有生物技术公司1300家和200家，有人预测到2025年美国生物技术市场的贸易额将达到25200亿美元，欧洲国家在5年内也将达到3360亿美元，日本到201*年将达到2080亿美元。
国际医药产业巨大的经济效益来源于创新，发达国家现代生物医药产业都拥有自己实力雄厚的研究机构，通常每年投入的经费占全部销售额的15％－20％，而美国每年用于研究开发生物药品的投入占总投资额的60％－70％。每个大型医药公司都有自己的“拳头产品”，单个产品的年销售额就可达到十亿至几十亿美元。公司拥有这些产品的知识产权，国家给予专利保护，产品可以在10年或更长时间内独占市场，一个产品就可赢得丰厚的利润，再从利润中拿出巨额资金投入研究开发新的具有知识产权的创新药物，周而复始形成良性循环。
我国的医药企业规模小而分散，基本不具备自己创新药物的开发能力，生产的产品基本是引进仿制产品，重复开发投资现象也非常严重，恶性竞争必然带来效益低下的状况。我国药品进口额呈逐年上升趋势，三资企业产品销售额也在逐年增长，一份国外研究报告中指出：“如果政府不干预，中国的医药市场将在5年内完全被国际医药大公司操纵。”
沈阳三生制药股份有限公司董事长兼总裁娄丹在谈到这个话题时说，有差距并不意味着没有机会，三生很早就看到了国内研发能力与国际现代生物技术水平之间的巨大差距，所以他们把目光转向与国际合作，并在美国设立研发中心，这一举措使三生公司受益匪浅。该公司在国内独立开发干扰素和白细胞介素－2时，分别用了9年和11年时间，而三生设在美国的研究开发中心开发成功重组红细胞生成素，耗时仅4年半。现在三生正在开发的国家一类新药血小板生成素已与美国的开发进程齐头并进。
据北京大学副校长、从事生物工程研究的陈章良教授分析：政府从上到下对生物技术研究开发的支持和政策扶持；国内各大企业（包括民营企业）对生物技术的关注和资金投入；我国金融界积极参与生物技术产业的发展，尤其是许多上市公司都参与了生物技术的开发；而我国生物技术产业领域目前已经汇集了一批自己培养和从国外归来的具有高学历、高素质的科学家和企业家，这四方面的因素对于我国生物技术产业的快速发展起到了很重要的作用。
生物制药如何体现产品价值
生物技术产业从研发直至产品上市是一个系统工程，需要有科学头脑的企业家和懂得“经营”的科学家共同完成才能实现产品价值的最大化。美国大洋生物技术公司董事长兼金赛狮生物技术开发有限公司董事长胡放博士将生物技术产业形容为一个链条，他说，整个链条应相互适应，任何环节存在限速因素都将导致整个系统的减速。作为生物制药企业的决策者的任务就是如何使自己的企业与整个链条匹配，找到“出口”和“入口”。该公司副总经理卓冰认为，生物技术产品在整个链条的不同环节有相应的市场定位，一是产品市场，即出售最终的生物医药产品；二是技术市场，即通过转让、贸易等手段，投资获得回报；三是资本市场，通过上市等方式体现公司的价值，而投资家、风险投资公司就是这个市场的顾客。
北京北联联合药业有限公司总经理宋东光女士把生物制药产业的链条更具体地加以了表述（见附表）。在不同时期注入资金以及获得的回报都会不一样，总的来说，越早进行投入的资金要求越小、承担的风险越大、获取回报的周期越长，但收益也有可能最大种子期与创立期投资比例为1:100。宋总认为，种子期是生物医药企业投资的最佳时机，而券商投资比较好的时机在创立期。
风险投资对于生物医药产业意义重大
在世界各地的生物技术产业的发展中，风险投资都起到极其重要的作用。生物医药行业是北京科技风险投资股份有限公司的重点投资领域之一，该公司副总裁张小军先生在分析我国生物医药行业的前景时认为，我国的研发力量与发达国家相比非常薄弱，这正为风险投资的介入创造了良好的时机。他同时指出，未来企业之争是技术、速度、反映能力及规模化经营之争，企业开发的新产品必须迅速进入市场并获得利润才能转化为生产力，高科技的技术发展性决定了一项产品如果不能及时进入产业化运作很快就会被淘汰。所以，营销能力也有可能成为生物医药产业完成产业化运作中的阻碍，国际知名的生物技术公司在市场上摸爬滚打几十年，一个产品可以做到几十亿美元，国内制药厂传统的自己做药自己卖的经营方式将面临失败。把自己企业不擅长的环节“外包”出去，与风险投资公司实现战略性联盟是必然趋势。
不过，三生制药公司总裁娄丹教授也提到另一方面的考虑，他认为，在生物技术方面的投资风险是双向的，对专业化的风险投资者来说，较高的商业回报自然意味着较高的风险系数，而中小型高科技企业会考虑国际风险资金投入以后，相对自主的高成长性可能会受到一定程度改变的风险。不过，国内二板市场的建立，会为我国生物技术产业的发展带来更大的机遇。
目前，我国已经制定了明确的生物技术产业发展规划和产业技术政策，已有200多个单位在从事生物技术研究，有140多家生物技术公司正在从事生物医药制品的开发。由于生物医药产业投资回报周期为5年至8年，而我国进入生物工程领域的时间尚短，回报的周期尚未到来，目前既没有成功的经验也没有失败的教训。不过，业内人士普遍认为，二十一世纪的前几年将是我国生物技术产业捷报频传的季节，届时我们也将迎来生物技术产业的春天。
六课、未来10年的生物制药技术产业分析
吴梧桐
生物技术与生物制药联合企业的发展正日益全球化，在生物技术企业发展中美国位居世界榜首。正在研究开发的生物技术药物品种63%在北美，25%在欧洲，7%在日本，5%在世界其它地方。生物技术药品市场45%在美国，28%在欧洲，37%在世界各地，我们通过对各国生物技术及其产品的专利申请分析进一步表明欧美在生物技术的研究开发中占有很大比重。见表1［1］。
表1世界生物技术专利分布
1生物技术制药工业发展动态
地区或国家生物技术专利药物专利人DNA序列专利/%5919175100/%5133124100/%4024333100美国(USA)欧洲(Europe)日本(Japan)其它(Other)总计(Total)生物技术工业经过25年努力，创造了35种重要治疗药物，年销售额已超过70亿美元。全球已有生物技术制药公司201*多家，其中美国有1300家，欧洲有700家。1997年美国的生物技术研究与开发费用为76亿美元、欧洲为18亿美元。生物技术产业为美国创造了12万个就业机会，在欧洲提供了2.75万个就业机会，而且未包括其相关支撑产业与制药行业。已有20%的美国生物技术制药公司股票上市，也有相当比例的欧洲生物技术制药公司的股票上市，获利的生物技术公司正在逐年增加。
有10大因素影响生物技术产业的发展投资决策，包括市场机遇、专利保护、协调环境(如新药审批速度)、市场竞争、消费者接受程度、劳工技能、技术转换机制、资金运作、研究和开发的水平与规模及对发明创造的支持途径等。美国为此出台了一系列优惠政策，如专利保护期由17年延长到20年，专利申请后即生效。FDA加快新药审批速度，由1986年的35个月加快到1996年的16个月。税收与科研投入也有较多优惠政策，因此新药上市速度明显加快，1986年FDA批准20个新药，1996年批准了56个新药，从而促使美国主要制药公司的市场资本自1990年以来已猛增4倍多［2］。
到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数，但生物技术制药公司总数将超过前10年的6倍。目前主要生物技术公司多分布在美国，如Amgen,Geneticsinstitute,Genzyme,Genentech和Chiron，还有Biogen也发展较快。1987年尚没有一种重组DNA药物进入世界药品销售额排名前列表，但到1996年已有多种生物工程药物榜上有名。如Epogen排名第15位，Neupogen排名第24位，Procrit排名第26位，Humulin排名第31位。进入各个研究阶段的生物技术药物品种数目已超过非生物技术药物。生物技术药物已占有美国药品销售额的10%，1997年总销售额为80亿美元，从1993～1995年，年增长率分别为18.9%，17.5%和14.8%。生物技术药品销售额还会急剧上升。迄今已有大约75个生物技术药物通过审批进入市场，其中有些是同种药物的不同剂型。已有6种生物技术药物年销售额超过5亿美元但还没有一种生物技术药物进入世界药品销售额的前10名［3］。
已经上市的生物技术药物主要含3大类，即重组治疗蛋白质、重组疫苗和诊断或治疗用的单克隆抗体。据美国PhRMA协会生物技术组织报告，1995年16种主要生物技术药物的总销售额为68.62亿美元，见表2。
表216种生物技术药物销售情况
生物药品名称抗CD3MAbDNaseEPO因子ⅧG-CSF葡萄糖脑苷酯酶GM-CSFGPⅡb/ⅢaMAbB型肝炎疫苗人生长激素人胰岛素生长不良，肾功能不全4.50B型肝炎10.00血管造形术中血凝块1.30Gaucher氏病2.15适应性年销售额(亿美元)移植排斥囊性纤维变性贫血血友病嗜中性白细胞减少症0.801.1116.502.509.36骨髓移植0.41糖尿糖7.人白细胞介素-2α-干扰素β-干扰素γ-干扰素tPA总计肾癌0.40癌症，肝炎多发性硬化肉芽肿病心力衰竭/栓塞/中风7.002.550.043.0068.62估计到201*年将有100种生物技术药品上市(1994年18种)，总销售额超过200亿美元。重点品种有EPO(22亿美元)，hHG(15亿美元)，insulin(14亿美元)，GM-CSF(13亿美元)。1996年又上市7个新品种：因子Ⅶa(Novo公司，血友病)，GonalF(Aras-serono公司的folitropinalfa,生殖过程)，Puregon(organon公司的follitropinbeta生殖过程)，Humalog(Lilly公司的insulinlispro糖尿病)，Avonex(Biogen公司，甲肝疫苗)，Nateplase(三井/持田公司的溶栓药)，和(ReteplseBoehringerMannhein的溶栓药)。
2未来10年的生物技术药物
生物技术药物(biotechdrugs)或称生物药物(biopharmaceutics)已广泛用于治疗癌症、艾滋病、冠心病、多发性硬化症、贫血、发育不良、糖尿病、心力衰竭、血友病、囊性纤维变性和一些罕见的遗传疾病。生物技术药物的原始材料是细胞及其组成分子。重点是应用DNA重组技术生产的蛋白、多肽、酶、激素、疫苗、细胞生长因子及单克隆抗体等，主要产品类型为疾病治疗剂、诊断试剂、预防药物与兽用治疗剂。据Parexel′spharmaceuticalR&Dstatisticalsourcebook报告，已有723种生物技术药物正在进行通过FDA审批(包括Ⅰ～Ⅲ期临床及FDA评估)，还有700种药物在早期研究阶段(研究与临床前)，有200种以上产品已到最后批准阶段(Ⅲ期临床与FDA评估)。根据ConsultingResourcesCorporation统计，生物技术药物的销售规模将从1996年的100亿元扩大到201*年的320亿美元。治疗药物平均年增长16%，诊断药物年增长9%，将达到40亿美元。
在284种开发的生物技术药物中有2/5用于多种肿瘤的治疗，如脑瘤、直肠癌和乳腺癌。发展最快的是基因治疗剂，美国FDA已批准100多个基因治疗方案进入临床试验。基因治疗的主要对象是囊性纤维变性、癌症、艾滋病及Gaucher′s症。phRMA主席GeraldJMossinghoff预言，再过10年，生物技术将使许多老年性疾病得到治疗，是新药“黄金时代”的新开端。
开发中的生物技术疫苗迅速增加，年增加品种达44%(达66种)，用于癌症、艾滋病、类风湿性关节炎、镰刀形贫血、骨质疏松症、百日咳、多发性硬化症、生殖器疱疹、乙型肝炎及其它感染性疾病。最近生物技术药物还试用于普通感冒、帕金森氏症、遗传性慢性舞蹈症。
快速基因测序技术的进展，使诊断工具日益专一、快速，检测有关疾病的发病基因使疾病诊断进入一个新阶段。如hMLHI基因与30%继发性肿瘤相关，P53基因涉及到近一半的肿瘤。Alzheimer′s高胆固醇症与精神分裂症基因诊断研究也已取得进展。有些疾病，如肿瘤与心脏病是多基因性的疾病，因此一种疾病一种药物的治疗模式已愈来愈行不通，针对个体发病的基因型差异选用特殊治疗手段将会诞生新的医药市场。10年内基因操作将从占近代疾病检查中的0.5%扩大到占全部诊断检查的8%，到201*年基因操作将达到20亿美元的市场效益。今后10年生物技术将对当代重大疾病治疗剂创造更多的有效药物，并在所有前沿性的医学领域形成新领域。主要涉及下列医疗领域［5］。
2.1肿瘤在全世界肿瘤死亡率居首位，美国每年诊断为肿瘤的患者为100万，死于肿瘤者达54.7万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病，目前仍用早期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑制肿瘤，应用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤，应用基因治疗法治疗肿瘤(如应用γ-干扰素基因治疗骨髓瘤)。有一种肿瘤疫苗已进入Ⅰ期临床，其工艺是从患者中取出肿瘤细胞，导入GM-CSF基因，在患者化疗后，用此疫苗进行连续治疗。
基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂，已有3种化合物进入临床试验［6］。其中之一是Bryostatins，它是一种天然产物，为大环内酯化合物，由海洋生物苔藓虫分离获得。人工合成的化合物为仿胶原蛋白含羟胺结构的小分子化合物，已进入临床试验的有BB-94和BB-2516，前者水溶性较差，后者水溶性良好，可供口服使用［6］。
2.2神经退化性疾病
老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生物技术药物治疗，胰岛素生长因子rhIGF-1已进入Ⅲ期临床。它是一种神经促进因子，有助于帕金森氏患者保持脑功能和延长寿命，还在加紧研究促进神经生长因子分泌的小分子作为这类疾病的有效治疗剂。GDNF(胶质细胞源神经营养因子)是由胶质源细胞株(glial-cell-line)产生的促神经生长的因子，已在进行临床试验，结果表明GDNF能保持帕金森氏症患者的脑细胞活性。
神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎，肌萎缩硬化症，均已进入Ⅲ期临床。
美国每年有中风患者60万，死于中风的人数达15万。中风症的有效防治药物不多，尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少，Cerestal已证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用，现已进入Ⅲ期临床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重组tPA)用于中风患者治疗，可以消除症状30%。
2.3自身免疫性疾病
许多炎症由自身免疫缺陷引起，如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万，每年医疗费达上千亿美元，一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘，已进入Ⅱ期临床;Cetor′s公司研制一种TNF-α抗体用于治疗风湿性关节炎，有效率达80%。Chiron公司的β-干扰素用于治疗多发性硬化病。LaJolla公司研制的LJP394用于治疗红斑狼疮已进入Ⅱ，Ⅲ期临床。LJP349是一种具有抗原决定簇基因的DNA片段，能与β细胞表面抗体结合。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。
应用蛋白质工程技术构建融合蛋白，产生多种新型免疫活性分子，如CH925是IL-6/IL-2的融合蛋白，除具有IL-6与IL-2的活性外，还具有促红系细胞形成活性。又如PLXY321是GM-CSF/IL-3的融合蛋白，它对IL-3受体具有更强亲和力，且具有EPO功能。
2.4冠心病
美国有100万人死于冠心病，每年治疗费用高于1170亿美元。今后10年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′sReopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。Michigan医学中心应用基因疗法去阻止冠脉栓塞也很有特色。
基因组科学的建立与基因操作技术的日益成熟，使基因治疗与基因测序技术的商业化成为可能，正在达到未来治疗学的新高度。1995年美国在研的100个临床研究项目中，有597个课题与基因转移有关。基因治疗用于治疗肿痛、肝炎、艾滋病、老年痴呆、帕金森氏症和遗传性疾病，如囊性纤维变性、镰刀型贫血、血友病、风湿性关节炎、哮喘和高胆固醇血症等。估计到201*年基因治疗可形成70亿美元的收入，美国已有30多个基因治疗公司，如NIH与JohnsHopkins大学合作发现P53肿瘤抑制基因不仅能抑制DNA复制，而且也能刺激受损DNA修复。今后10年，基因治疗会形成一个大市场。
转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物，已逐渐进入产业阶段，用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT，用于治疗肺气肿和囊性纤维变性，已进入Ⅱ，Ⅲ期临床，预计201*年上市。用转基因绵羊生产人乳铁蛋白，预计201*年可进入市场。将霍乱菌B蛋白基因转入马铃薯所得霍乱疫菌，每天食用100g，7d即可获得免疫力。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。
生物技术药物的创新性正在进一步提高，1997年比1996年有关生物制药公司向FDA申请的新化学实体(NCE)又增加了两倍。在下个10年这些热门技术可以促进更多新药的诞生，这也是生物技术在制药领域的研究热点。今后10年对生物技术药物的创新与发展具有重大影响的10大关键技术及正在开发的生物药物品种类型［7］，见表3、表4。
表310大热门生物技术
3下一个10年的热门药物生物技术
技术组合化学新颖性技术新颖性成熟领域前导物综合鉴定技术新生技术核糖酶抗体酶新生技术新生技术药学基因组科学发展领域蛋白质工程发展领域基因治疗发展领域药物设计与人工智能新生技术技术功能抗原新生技术糖类治疗剂发展领域表4正在研究开发的生物技术药物类型
领域单克隆体疫苗基因治疗白介素干扰素生长因子开发药物品种7862281110106领域人生长激素开发药物品种54332156组织纤溶酶原激活剂凝血因子集落细胞刺激因子促红细胞生成素SOD其他重组可溶性受体反义药物6总数284重组药物的新剂型研究对生物技术制药工业的产业化也具有重大推动作用。尽管已有许多重组药物在临床广泛应用，但对它们的剂型研究却显得很不够。
此外，这类药物在口服时存在生物利用度低，物理化学稳定性差，体内半衰期短等缺点，致使它们常常只能采用频繁地注射给药，其使用与保存也十分不便。通过剂型改良可以克服这些缺点。对提高疗效，减少不良反应十分有效。应用可降解的多聚物将重组蛋白类药物制成缓释放微囊是一种有效的新剂型。蛋白质稳定剂的研究也促进了这类剂型的发展，如每月使用一次的人生长素长效制剂已进入临床。这种制剂的优点是剂量小，给药次数少，使原先难于商品化的品种进入工业化。常见的缓释微囊剂型有固体制剂与液体制剂，见表5［5］。
表5重组人体治疗蛋白生物可降解制剂的稳定性
A.蛋白质微囊液体剂型蛋白质稳定策略包封率/%＞90蛋白质释放未报道30d＜75%32d，＞40%γ-干扰素蛋白质与海藻糖进行乳化生长激素蛋白质与海藻糖进行乳化92～98促红细胞羟丙基-β环状右旋糖苷和牛生成素血清白蛋白84未报道神经生长与羧甲基右旋苷和牛血清白＜60因子GM-CSF蛋白进行乳化无未报道生物活性蛋白释放免疫反应与生物活性释放超过30d＜50%生物活性超过20d未报道生物活性释放超过30天与明胶一起乳化未报道神经生长因子白间素-1与牛血清白蛋白一起乳化未报道胰岛素无与多聚物一起乳化＜40未报道大脑神经因子B.蛋白质微囊固体剂型蛋白质稳定策略包封率/%100蛋白质释放99%促红细胞蛋白质与(NH4)2OS4复合冻生成素神经生长因子干无94未报道免疫活性蛋白释放未报道在28d，98%在体内5周50%生物活性释放在21d、93%α-干扰素与锌制成蛋白微囊复合物未报道蛋白与海藻糖、甘露醇10097100生长激素生长激素与锌制成蛋白微囊复合物β-干扰素无无100内皮生长因子生物活性释放85%未报道35d，回收生物活力100%转化生长蛋白与去矿物质的骨质和甘未报道因子-β胰岛素白介素-2露醇复合冻干无与人血清白蛋白乳化90未报道总之，综合多学科的努力，通过新技术的创立可以大大拓宽发明新药的空间，增加发明新药的机遇与速度。因为这些手段可以寻找快速鉴定药物作用的靶，更有效地发现更多新的先导物化学实体，从而为发明新药提供更加广阔的前景。
第七课、全球生物医药产业回顾与展望
基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程代表了近２０年来全球现代生物技术的应用与发展，其中６０％的生物技术成果集中应用
于医药工业，用以开发特色新药或对传统医药进行改良，由此引起了医药工业的重大变革，也日益影响和改变着人们的生产和生活方式。作为生物工程研究开发和应用领域中十分活跃、进展迅速的生物制药行业由此也成为与电子信息、新型材料、航天航空等并驾齐驱的热门产业。
市场稳步增长到201*年10月，全球医药工业发展中，医药市场年销售总额达430亿美元，成为各行业发展中增长最快的行业。其中生物医药产业在医药工业发展中所占的比例和增长份额越来越突出。上世纪90年代以后，全球生物药品销售额以年均30%的速度增长，这个速度大大高于全医药行业年均不到10%的增长速度。生物技术药品目前在全球药品市场中占到9%。生物医药作为一个产业在发达国家已呈规模性发展。美国作为现代生物技术的发源地，生物技术市场资本总额超过400亿美元，市场销售逐年增长，1997年的销售额为60多亿美元，201*年销售额超过100亿美元，201*年在过去基础上保持了平稳增长，年增长率大约在20％以上。欧洲在发展生物药品方面也进展较快，据欧洲Frost＆Sullivan公司的最新市场研究报告估计，欧洲由于新产品的不断上市和适应症的增加，EPO、集落刺激因子、干扰素、人体胰岛素和人体生长素等领域的生物技术派生市场规模由1995年的23.4亿美元增加到201*年的41.5亿美元。英、法、德、俄罗斯等国生物技术药品市场的发展，也显示出了良好的成长性。
产业规模化发展
目前，美国共有生物制药公司约1400家，其中形成规模生产的有20多家公司。日本在生物技术的开发上仅次于美国，目前共有
生物制药公司约600家，而且不断加强世界市场的开拓，进入欧洲和亚洲市场。欧洲在生物技术的开发上稍落后于日本，虽然近两年来欧洲在生物技术的投入和新公司成立的数量上急速增长，目前欧洲的生物制药公司约有300家，但还处于发展的初级阶段。
R&D投入呈集中态势
目前，国际生物药品市场已呈现出投资热、战略联盟日趋频繁、新药不断出现等特点。从1992年至201*年的10年间，生物医药领域已经成为资本比拼的竞技场。从R&D费用来看，其所占销售收入的比例一直居高不下，保持在15%至20%之间。费用则从1992年的11.5亿美元猛增到32.1亿美元，如果以广义的新药研发上市来统计，则单个新药研发上市的费用已从1976年的0.54亿美元猛增到8.02亿美元，增长了将近40倍！其中201*年欧美在药物研发方面的投入高达451.84亿美元。日本目前已有65%的生物技术公司从事于生物医药研究，日本麒麟公司生物医药方面的实践已走在了世界前列，新加坡政府开始巨资启动世界性生物医药科技园。医药产品研发呈现出区域性和研发领域等方面的动态集中
企业并购带来市场的重新洗牌
根据美国著名咨询研究机构厄恩斯特－扬公司发表的全球生物技术产业报告分析表明，201*年，在世界股市不振的情况下，全球生物技术产业仍然从风险投资公司、私人和股市募集了１００多亿美元资金，201*年，生物技术产业仍成为投资者关注的热点，并通过跨国合作、兼并和剥离等方式，使全球范围内的生物技术公司得以成长壮大。促进全球医药－生物技术公司之间的合作，这种发展架构出了生物技术和医药两大产业之间有机结合的均势。201*年，全球最大的生物制药企业AMGEN宣布，拟将以160亿美元收购IMMUNEX公司，这宗全球最具竞争力的两家生物技术公司合并案，大大刺激了大型化学药品制造企业经营策略边缘化和与生物制药企业的结盟与战略重组。
产业发展趋势展望
基因工程、组织工程、干细胞工程、基因芯片、基因治疗等，任何一个新技术的诞生均为生物医药的发展带来一场新的革命。并引起投资者、全球业界和各国政府的高度关注。展望未来，全球生物医药产业将呈现以下发展趋势。
1.全球化发展趋势
目前，大型生物技术公司和大型制药公司都将向全球扩张，目的是最大程度开发其产品市场和在全球范围内寻求最佳的研发伙伴。同时希望在不同的国家上市，以获得最大的投资。风险资本将在全球寻找新机遇。技术的研发通过互联网共享数据库和最新的生物技术信息。
2.政府支持力度加大政府支持是生物技术发展的最重要因素之一。许多国家的政府都将21世纪国家经济的发展希望寄托在生物技术。如新加坡政府，将计划在5年内投入17亿美元用于行业的建设，这一举措吸引了许多西方的生物和制药公司重新部署了研发和生产实施计划。在美国，国家卫生研究所(NIH)用于生物技术基础研究的预算在今后5年内要翻一番，达230亿美元，全国超过40个州政府颁布新政策以鼓励科学研究的商业价值的实现。在欧洲，许多国家如法国、爱尔兰、芬兰和丹麦都调拨专款以扶持生物技术产业。
3.市场前景十分广阔
虽然生物技术药品目前在全球1500亿美元的药品市场中仅占9%，但由于其能弥补化学药品的根本缺陷，具有成本低、成功率高、安全可靠等优点，使之有极强的生命力和成长性。
未来市场前景广阔的药品将集中在以下5个类别中：单克隆抗体、反义药物、基因治疗药物、可溶性蛋白质类药物和疫苗。其中单克隆抗体的市场需求最令人注目，当前处于临床试验的各类单克隆抗体约100个，大致占所有正在研制的生物技术药品数目的25%，目前全球单克隆抗体市场销售额已达到40亿美元。
4.技术研究领域趋于集中
国外生物医药的最新发展动向突出表现在克隆技术、用于治疗癌症的血管发生抑制因子技术、艾滋病疫苗、药物基因组学、人类基因组计划、基因治疗以及利用生物分子、细胞和遗传学过程生产药物和动植物变种的技术等方面。
从未来生物医药研究的热点来看，疫苗、单克隆抗体、重组人体蛋白、基因治疗、细胞疗法和干扰素是研究与开发最为集中的领域。国际权威机构统计数据表明，201*年全球治疗与诊断用抗体市场达到73亿美元，预计将以16.6%的速度增长，到201*年可达157亿美元。
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