Công nghệ sinh học dược

Công nghệ sinh học dược Công nghệ sinh học  Các kỹ thuật sử dụng các hệ thống sống để tạo ra sản phẩm  Truyền thống: Có từ rất lâu, Dựa trên kinh nghiệm, vi sinh vật học  Công nghệ lên men  Hiệ n đại: Nửa sau thế kỷ 20, dựa trên sinh học phân tử, sinh học tế bào, hóa sinh, …  Công nghệ gen  Công nghệ enzym-protein  Công nghệ tế bào Các giai đoạn phát triển  Thế hệ một : sản xuất các sản phẩm thực phẩm và nước uống lên men. Kỹ thuật được sử dụng bao gồm lên men, nuôi trồng và nuôi cấy mô thực vật.  Thế hệ hai : sử dụng nuôi cấy tế bào hay nuôi cấy mô để sản xuất. Sản phẩm của thế hệ này gồm kháng sinh, enzym, vitamin, acid amin. Kỹ thuật được sử dụng bao gồm đột biến và chọn lọc chủng vi sinh vật và phương pháp lên men, nuôi cấy để sinh sản phẩm tối ưu.  Thế hệ ba chính là CNSH hiện đại. Nó bao gồm các kỹ thuật tái tổ hợp di truyền. Ứng dụng công nghiệp của nó bao gồm dược phẩm, nông nghiệp, hóa chất, y học. Các sản phẩm hiện nay đang là các protein trị liệu, chẩn đoán, vaccin và cải tạo giống nông nghiệp. Sự mở rộng nguồn gen  Công nghệ cổ điển tạo giống hay tính trạng mới dựa vào lai tạo, đột biến-sàng lọc:  Giới hạn trong phạm vi loài và lân cận  Mất thời gian, hiệu suất không cao  Công nghệ hiện đại thao tác trên gen:  Cải tạo ở mức phân tử, dưới loài  Không còn giới hạn loài  Nhanh và hiệu quả  Nguồn gen vô tận Phạm vi ứng dụng  Công nghệ sinh học xanh (Green Biotechnology): CNSH áp dụng trong nông nghiệp và xử lý môi trường.  Công nghệ sinh học trắng (White Biotechnology): Sử dụng xúc tác sinh học và công nghệ lên men để tạo ra các sản phẩm công nghiệp như hóa chất hay enzym.  Công nghệ sinh học đỏ (Red Biotechnology): CNSH ứng dụng trong y tế. Chẩn đoán và điều trị bệnh. Sản xuất dược phẩm. Các đặc điểm của CNSH  Đa năng  Đò i hỏi mức độ nghiên cứu cao  Đa lĩnh vực  Có tính hợp tác cao Đặc điểm của CNSHYD  Đò i hỏi mức độ đầu tư cho nghiên cứu cao  Qui mô vừa và nhỏ  Tỷ lệ đầu tư nghiên cứu cao hơn sản xuất  Có tính phối hợp cao Sản phẩm của CNSHYD  Chẩn đoán y học  Sản xuất sinh phẩm chẩn đoán  Kỹ thuật chẩn đoán mới  Dự phòng bệnh  Va ccin  Th ực phẩm chức năng  Điều t rị bệnh  Liệu pháp gen  Liệu pháp tế bào  Huy ết thanh, kháng thể  Sản xuất dược phẩm  Dư ợc phẩm tái tổ hợp  Thuốc có nguồn gốc sinh vật  Sản xuất thuốc bằng xúc tác sinh học  Nuôi cấy mô, tế bào Các vấn đề của CNSH trong nước  Thiếu qui hoạch. Qui hoạch sai.  Đầu tư thấp.  Yếu kém trong phát triển nguồn nhân lực.  Bất hợp lý trong quản trị nhân lực.  Thiếu sự liên kết giữa cơ sở nghiên cứu và sản xuất.  Chưa có cơ sở hạ tầng công nghiệp thích hợp. Công nghệ lên men [...]...Cơng nghệ lên men Định nghĩa: q trình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện yếm khí hay hiếu khí  Sản phẩm       Sinh khối vi sinh vật Enzym – protein vi sinh vật Sản phẩm trao đổi chất: sơ cấp + thứ cấp Các biopolymer và biosurfactant Sản phẩm tái tổ hợp gen Chủng vi sinh vật 1: Khơng gây bệnh cho người, động vật và mơi trường... khí (GC) Sản xuất Kháng sinh Mở đầu Hiện đã biết > 10 000 kháng sinh nhưng chỉ 200 được sản xuất và sử dụng thương mại  Việc tìm kiếm kháng sinh mới ln tiếp diễn, q trình R&D của 1 KS mới có thể mất 15 năm  Sản xuất kháng sinh   Sinh tổng hợp - Lên men    Bán tổng hợp   Penicillin (V, G), Cephalosporin C Macrolid, Aminosid, Tetracyclin,… Các Beta-lamtam khác Tổng hợp hóa học   Sulfamid Quinolone... chủng Tái tổ hợp tự nhiên  Gây đột biến    Đột biến ngẫu nhiên Đột biến nhân tạo - cảm ứng     Sử dụng base tương đồng Thay đổi về hóa học của các base Chiếu xạ Gây đột biến bằng transposon Lai ghép tế bào trần và biến nạp gen  Thao tác di truyền trên vi sinh vật  Chiến lược thao tác di truyền      Sàng lọc gen từ tế bào nguồn Cơ lập gen quan tâm: tạo dòng Thực hiện các biến đổi cần thiết... thiểu Mơi trường hồn chỉnh Bảo quản giống vi sinh vật  Ngân hàng tế bào   Ngân hàng gốc (master cell bank) Ngân hàng làm việc (working cell bank) Cấy chuyền  Làm khơ  Đơng khơ  Đơng lạnh  Mơi trường lên men  Cung cấp chất dinh dưỡng để tế bào phát triển    Chất dinh dưỡng Yếu tố tăng trưởng Cung cấp các chất cần thiết để thu sản phẩm     Sinh khối Chất chuyển hóa sơ cấp Chất chuyển hóa... thay đổi tính thấm tế bào Oxi Chất chống bọt Biện pháp kiểm sốt bọt Thay đổi cơng thức mơi trường  Phá bọt cơ học  Các chất phá bọt: thường là các chất hoạt động bề mặt:         Nhanh chóng phân tán và tác động nhanh Tác động mạnh với liều thấp Có tác động kéo dài Khơng độc đối với vi sinh vật lên men, người hay thú Giá rẻ Bền nhiệt Tương thích với các thành phần mơi trường và qui trình Hệ thống... lập từ mơi trường    “săn lùng” (shotgun) có định hướng (objective) Ngân hàng chủng   Nhanh, ít tốn kém Khơng có tính cạnh tranh u cầu của chủng cơng nghệ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ổn định di truyền Sản xuất hiệu quả sản phẩm mong muốn, và con đường sinh tổng hợp sản phẩm đã được khảo sát kỹ Khơng cần hay ít cần các bổ sung vitamin và yếu tố tăng trưởng Sử dụng được các cơ chất phổ biến và rẻ tiền Có thể... cấp các chất cần thiết để thu sản phẩm     Sinh khối Chất chuyển hóa sơ cấp Chất chuyển hóa thứ cấp Chất cảm ứng Các loại mơi trường lên men Mơi trường tổng hợp: đó là mơi trường có thành phần hóa học chính xác về mặt định tính và định lượng  Mơi trường phức hoặc bán tổng hợp: người ta chỉ biết thành phần chính xác của một vài hợp chất (về mặt định lượng đối với các chất cần quan tâm như yếu tố... cơ chất cao Nồng độ và loại tạp chất cũng như khả năng tạo sản phẩm phụ thấp khơng làm ảnh hưởng đến q trình tách sản phẩm chính sau đó Có tính an tồn tốt Nguồn carbon          Ycarbon (g/g) = Sinh khối tạo ra (g) / Nguồn carbon sử dụng (g) Mật mía Cao chiết mạch nha Tinh bột và dextrin Nước thải sulfit Cellulose Bã sữa chua Alkane và alcol Chất béo và dầu Nguồn nitơ Nước thải ngâm bắp  Cao... chủng cơng nghiệp ngày nay      Tốc độ tạo sản phẩm và hiệu suất cao Ni cấy chìm Sử dụng được cơ chất phức tạp và tiêu thụ tốt phenylacetat Khơng tạo sắc tố gây khó khăn cho việc tinh chế Có hệ sợi sinh trưởng rắn chắc  .  Định nghĩa: quá trình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện yếm khí hay hiếu khí  Sản phẩm  Sinh khối vi sinh vật  Enzym – protein vi sinh vật  Sản phẩm trao đổi chất: sơ. vi sinh vật học  Công nghệ lên men  Hiệ n đại: Nửa sau thế kỷ 20, dựa trên sinh học phân tử, sinh học tế bào, hóa sinh, …  Công nghệ gen  Công nghệ enzym-protein  Công nghệ tế bào Các giai. của thế hệ này gồm kháng sinh, enzym, vitamin, acid amin. Kỹ thuật được sử dụng bao gồm đột biến và chọn lọc chủng vi sinh vật và phương pháp lên men, nuôi cấy để sinh sản phẩm tối ưu.  Thế