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出版者:

作者:Guzman, Carlos A., Ph.D. (EDT)/ Feuerstein, Giora Z., M.D. (EDT)

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:2009-10

价格:$ 236.17

装帧:

isbn号码:9781441911315

丛书系列:

图书标签:

• 生物技术
• 制药
• 药物开发
• 生物制药
• 基因工程
• 蛋白质工程
• 细胞培养
• 生物反应器
• 药物递送
• 生物分子

《制药生物技术》 一本关于生命科学与药物开发的深度探索 前言 在人类追求健康与长寿的漫漫征途中，生命科学的进步扮演着至关重要的角色。从早期对疾病机理的粗浅认识，到如今对基因组学、蛋白质组学以及细胞信号传导等复杂生物过程的深入解析，我们对生命本质的理解正在以前所未有的速度拓展。而生物技术，作为一种强大的工具，将这些科学发现转化为实际应用，尤其在药物开发领域，更是引发了一场革命。 《制药生物技术》正是这样一本致力于深入剖析生命科学原理如何驱动创新药物研发的书籍。它并非一本孤立的教科书，而是试图构建一座桥梁，连接基础生物学知识与前沿制药技术的实践应用，旨在为读者提供一个全面、深入且富有启发性的视角，去理解现代药物开发所依赖的强大科学基础。 本书的编写初衷，源于对当前生物技术飞速发展与药物研发挑战之间深刻关联的洞察。随着我们对疾病发病机制的理解日趋精细，传统的化学合成药物在面对许多复杂疾病时显得力不从心。而生物技术，凭借其能够靶向特定生物分子、模拟人体自身生理过程的独特优势，为开发更精准、更安全、更有效的治疗方法提供了无限可能。本书将带领读者循序渐进地探索这一令人兴奋的领域，从最基础的生物学概念入手，逐步深入到复杂的分子机制、先进的工程技术以及严谨的药物开发流程。 第一部分：生命科学的基石——理解疾病的分子基础 生命的奥秘，深藏于分子的世界。要理解药物的研发，首先必须对构成生命的基本单元以及它们如何协同工作有一个清晰的认识。本书将首先带领读者回顾并深化对细胞生物学、分子生物学以及遗传学的核心概念的理解。 第一章：细胞——生命的结构与功能单元 细胞是所有生物体的基本结构和功能单位。我们将从细胞的组成部分入手，深入探讨细胞膜的结构与功能，它是物质进出细胞的守门人，也是细胞信号传导的关键场所。细胞核，这个遗传信息的载体，其DNA的复制、转录与翻译过程是生命延续的根本。线粒体，细胞的能量工厂，其代谢过程直接影响细胞的活力和功能。细胞骨架，为细胞提供结构支撑并参与细胞运动，也是细胞内物质运输的“高速公路”。此外，我们将重点关注细胞质中的内质网、高尔基体、溶酶体等细胞器的功能，以及它们在蛋白质合成、修饰与分泌过程中的协同作用。这些基础知识对于理解许多疾病的发生，例如细胞增殖失控导致的癌症，或细胞器功能障碍引起的代谢性疾病，至关重要。 第二章：分子生物学——遗传信息的传递与调控 DNA，生命的蓝图，其精确的复制机制是遗传信息得以代代相传的基础。本书将详细解析DNA复制的过程，包括DNA聚合酶的作用、复制叉的形成以及DNA损伤的修复机制。基因的表达，是将遗传信息转化为生命活动的关键步骤。我们将深入探讨转录过程，RNA聚合酶如何识别启动子，合成mRNA，以及mRNA的加工过程，包括加帽、剪接和加尾，这些步骤对mRNA的稳定性和翻译效率至关重要。随后，我们将聚焦于翻译过程，核糖体如何识别mRNA上的密码子，tRNA如何携带氨基酸，以及多肽链的合成。更重要的是，我们将探讨基因表达的调控机制，包括转录因子、表观遗传修饰（如DNA甲基化和组蛋白修饰）等，这些调控网络使得细胞能够根据内外环境的变化，精细地调节基因的活性，从而实现特异性的细胞功能。理解这些分子机制，对于我们设计能够纠正基因缺陷或调控异常基因表达的药物至关重要。 第三章：蛋白质组学与信号传导——细胞间的沟通与功能 蛋白质是生命活动的主要执行者，它们参与几乎所有的生命过程，包括酶促反应、结构支撑、信号传递、物质运输等。本书将引导读者认识蛋白质的多样性及其功能，从结构蛋白如胶原蛋白，到功能蛋白如酶和激素。我们将深入探讨蛋白质的折叠和修饰，这些过程直接影响蛋白质的活性和稳定性。特别地，我们将详细解析细胞信号传导通路，这是一个复杂而精密的网络，允许细胞感知外界刺激并作出相应的反应。从膜受体与配体的结合，到细胞内第二信使的产生，再到激酶级联反应的激活，最终影响下游基因表达或蛋白质活性。例如，生长因子信号通路在细胞生长和分化中的作用，或者免疫细胞的信号传导在抵抗感染中的关键作用。理解这些信号传导通路，为开发能够模拟、阻断或增强特定信号通路的药物奠定了基础。 第四章：免疫系统——身体的防御体系 免疫系统是人体抵抗病原体入侵和清除异常细胞的关键防线。我们将从免疫系统的基本组成出发，介绍先天性免疫和适应性免疫的特点及其相互作用。淋巴细胞，包括T细胞和B细胞，是适应性免疫的核心。我们将深入探讨B细胞如何产生抗体，以及抗体的多样性是如何通过基因重排实现的。T细胞的激活与分化，特别是细胞毒性T细胞（CTL）如何识别并杀伤感染或癌变的细胞，以及辅助T细胞（Th）在协调免疫反应中的作用。此外，我们将讨论免疫耐受机制，防止免疫系统攻击自身组织，并深入了解免疫缺陷病和自身免疫病的发生机制。对免疫系统的深入理解，是开发疫苗、免疫疗法以及治疗自身免疫性疾病的关键。 第二部分：制药生物技术的核心——创新药物的诞生 在掌握了生命科学的基础知识后，本书将进一步聚焦于如何将这些知识转化为实际的药物开发。生物技术为药物开发提供了前所未有的工具和策略，使得我们能够开发出针对特定靶点、具有高选择性和低毒性的创新药物。 第五章：基因工程与重组DNA技术——改造生命的工具 基因工程，尤其是重组DNA技术，是现代生物技术的核心。我们将详细介绍限制性内切酶、DNA连接酶等关键酶的作用，以及如何构建重组DNA分子。质粒作为常用的载体，如何被用于将外源基因导入宿主细胞。噬菌体、粘胶病毒等病毒载体在基因递送中的应用。我们将探讨基因克隆、基因测序以及基因编辑（如CRISPR-Cas9系统）等技术，这些技术使得我们能够精确地操控基因，为基因治疗、基因功能研究以及创造新的生物分子提供了可能。例如，利用基因工程技术生产重组人胰岛素、生长激素等生物药物，以及为基因治疗提供理论和技术支持。 第六章：蛋白质工程与抗体工程——设计精准的治疗分子 蛋白质在生命过程中扮演着至关重要的角色，而蛋白质工程则致力于通过改变蛋白质的氨基酸序列来优化其功能或赋予其新的特性。我们将介绍蛋白质表达系统的选择，如大肠杆菌、酵母、哺乳动物细胞以及转基因动物。蛋白质的纯化方法，包括层析技术（如亲和层析、离子交换层析）和电泳技术。本书将重点关注抗体工程，特别是单克隆抗体的开发与应用。从杂交瘤技术到噬菌体展示技术，再到基因工程改造的嵌合抗体、人源化抗体和全人源化抗体，我们将深入探讨如何提高抗体的特异性、亲和力和降低免疫原性。这些工程化的抗体在癌症治疗、自身免疫疾病治疗以及传染病治疗中展现出巨大的潜力，例如靶向特定肿瘤细胞的单克隆抗体药物。 第七章：生物制药的生产与质量控制——从实验室到临床 将实验室的研究成果转化为大规模生产的生物药物，是一个复杂且严谨的过程。本书将探讨生物制药的生产工艺，包括细胞培养基的优化、发酵过程的控制、下游分离纯化技术的选择。我们将重点关注生物药物的质量控制，包括纯度、活性、稳定性和安全性等方面的检测。GMP（良好生产规范）标准在生物制药生产中的重要性，确保药物的质量和安全性。生物制品的稳定性研究，包括冻干技术、佐剂的应用等，以延长药物的保质期。同时，我们将讨论生物类似药的开发与监管，以及其在降低医疗成本方面的作用。 第八章：基因治疗与细胞治疗——未来的医学方向 基因治疗和细胞治疗是当前生物技术在医学领域最具革命性的发展方向之一。基因治疗旨在通过导入、修复或沉默特定的基因来治疗疾病。我们将介绍不同的基因递送载体（病毒载体和非病毒载体）及其优缺点，以及基因编辑技术在基因治疗中的应用。细胞治疗，则利用活体细胞来治疗疾病，例如利用干细胞进行组织修复，或利用工程化的免疫细胞（如CAR-T细胞）来攻击癌细胞。我们将深入探讨CAR-T细胞疗法的原理、设计以及其在血液肿瘤治疗中的成功应用，以及干细胞在再生医学中的巨大潜力。这些前沿技术为许多目前难以治愈的疾病带来了新的希望。 第三部分：制药生物技术在疾病治疗中的应用 本书的最后一部分，将把抽象的生物技术概念与具体的疾病治疗联系起来，展示生物技术在解决人类健康挑战方面的实际应用。 第九章：抗感染药物的开发——应对不断变化的病原体 在抗生素耐药性日益严峻的今天，生物技术为开发新型抗感染药物提供了新的思路。我们将探讨基因工程疫苗的开发，例如mRNA疫苗和腺病毒载体疫苗，以及它们在预防传染病方面的优势。重组蛋白疫苗，利用基因工程技术生产的病毒抗原或毒素的类毒素，刺激机体产生免疫反应。单克隆抗体在治疗病毒感染中的应用，例如靶向病毒入侵细胞的关键蛋白，或中和病毒的毒素。此外，我们将讨论噬菌体疗法，一种利用病毒特异性杀伤细菌的方法，作为抗生素的补充或替代方案。 第十章：癌症治疗的生物技术策略——靶向与免疫 癌症，这一复杂的疾病，一直是医学研究的重点。生物技术为癌症的诊断和治疗带来了革命性的变化。我们将深入探讨靶向治疗药物，如激酶抑制剂、单克隆抗体等，它们能够特异性地作用于癌细胞的致癌基因产物，减少对正常细胞的损伤。免疫疗法，特别是肿瘤免疫检查点抑制剂（如PD-1/PD-L1抑制剂和CTLA-4抑制剂），通过激活患者自身的免疫系统来识别和杀伤癌细胞，已在多种癌症治疗中取得突破性进展。CAR-T细胞疗法在血液肿瘤治疗中的成功，以及其在实体瘤治疗中的探索。此外，我们将讨论癌症疫苗的开发，旨在预防癌症的发生或治疗已有的癌症。 第十一章：慢性疾病的生物技术解决方案——糖尿病、心血管疾病与神经退行性疾病 除了癌症，生物技术在治疗各种慢性疾病方面也发挥着越来越重要的作用。我们将重点介绍糖尿病的生物技术治疗，如重组人胰岛素的生产与应用，以及未来可能实现的胰岛细胞移植或基因治疗。心血管疾病的治疗，例如利用基因治疗改善血管功能，或开发新型的降脂药物。神经退行性疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病，是当前医学的巨大挑战。本书将探讨生物技术在这些疾病的诊断（如生物标志物的发现）和治疗方面的探索，例如利用抗体清除大脑中的异常蛋白，或利用干细胞修复受损的神经组织。 第十二章：生物技术在罕见病治疗中的前景——为“孤儿”带来希望 罕见病，尽管患病人数少，但往往给患者及其家庭带来巨大的痛苦。许多罕见病是由单一基因的突变引起的，这使得基因治疗成为治疗罕见病最有潜力的手段。本书将探讨基因治疗在治疗如囊性纤维化、脊髓性肌萎缩症（SMA）等罕见病中的应用和挑战。此外，蛋白质替代疗法，对于由特定蛋白质缺乏引起的罕见病，通过补充外源性的重组蛋白来纠正生理缺陷。生物技术为这些“孤儿”疾病带来了新的希望，使得曾经被认为无法治愈的疾病，现在有了治疗的可能性。 结语 《制药生物技术》旨在为读者提供一个通俗易懂但又不失深度地理解生命科学与药物开发之间紧密联系的视角。从生命的基本单元到复杂的调控网络，再到尖端的生物技术应用，我们试图勾勒出一幅清晰的图景，展现科学发现如何一步步转化为能够挽救生命、改善人类健康的创新药物。本书所涵盖的内容，是当前制药生物技术领域最核心、最活跃的部分。我们希望通过本书的阅读，读者能够深刻体会到生命科学的魅力，认识到生物技术在解决人类健康挑战中的巨大价值，并激发对这一充满活力和希望的领域的更深入探索。未来的药物开发，必将更加依赖于生物技术的创新，而对这些基础知识的理解，将是开启这一激动人心征程的关键。

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