專題一微生物藥物研究概況課件

專題一微生物藥物研究概況專題一微生物藥物研究概況專題一微生物藥物研究概況課程安排授課時間：1-6周課程內(nèi)容：1、微生物藥物的研究概況〔9月9日〕2、微生物藥物生產(chǎn)中的假設(shè)干重要問題〔9月16日〕3、微生物藥物作用機(jī)制〔9月23日〕4、微生物的耐藥性〔9月30日〕5、新型微生物藥物開發(fā)〔10月7日？〕6、微生物藥物實(shí)踐課程〔10月14日〕專題一微生物藥物研究概況專題一微生物藥物研究概況專題一微生物1課程安排授課時間：1-6周課程內(nèi)容：1、微生物藥物的研究概況〔9月9日〕2、微生物藥物生產(chǎn)中的假設(shè)干重要問題〔9月16日〕3、微生物藥物作用機(jī)制〔9月23日〕4、微生物的耐藥性〔9月30日〕5、新型微生物藥物開發(fā)〔10月7日？〕6、微生物藥物實(shí)踐課程〔10月14日〕課程安排授課時間：1-6周2成績評定A、出勤率〔20%〕B、課堂表現(xiàn)和成績〔20%〕C、課程綜合考察〔60%)成績評定3考核形式：課程論文課程論文要求：字?jǐn)?shù)：3000-5000字選題范圍：與新型微生物藥物相關(guān)的研究領(lǐng)域，盡可能具體和明確格式：中文期刊發(fā)表綜述的格式〔題目，中英文摘要，關(guān)鍵詞，正文，參考文獻(xiàn)〕課程綜合考核考核形式：課程論文課程綜合考核4專題一、微生物藥物的研究概況專題一、微生物藥物的研究概況5思考題1、什么是微生物藥物？2、微生物藥物學(xué)主要研究什么？3、怎么樣開展微生物藥物研發(fā)？4、微生物藥物學(xué)的開展方向是什么？思考題1、什么是微生物藥物？6從抗生素到微生物藥物的開展概況微生物藥物的定義、組成及其研究內(nèi)容尋找微生物藥物的根本途徑和方法微生物藥物研究的熱點(diǎn)及前沿問題主要內(nèi)容從抗生素到微生物藥物的開展概況主要內(nèi)容7I.從抗生素到微生物藥物的開展概況

I.從抗生素到微生物藥物的開展概況

8中國抗生素分布地圖中國抗生素分布地圖9專題一微生物藥物研究概況課件10I-抗生素時代開創(chuàng)之前1876年，物理學(xué)家Tyndall曾記載過青霉菌屬的一個菌株對細(xì)菌的生長有抑制作用，但他認(rèn)為青霉菌的作用是阻礙細(xì)菌吸收氧氣;1877年，Pasteur和Jonbert發(fā)現(xiàn)空氣中某些細(xì)菌能夠抑制炭疽桿菌的生長，但他們的注意力似乎集中在免疫學(xué)上面，而未注意到細(xì)菌間的拮抗作用。1885年，Babes用固體培養(yǎng)基及液體培養(yǎng)基試驗(yàn)出一種微生物可以產(chǎn)生一種物質(zhì)來阻止另一種微生物的生長。1887年，Garre記述了用明膠培養(yǎng)基檢測拮抗性細(xì)菌的方法。1889年，Bouchard注意到銅綠假單胞菌有拮抗其他細(xì)菌的能力。I-抗生素時代開創(chuàng)之前1876年，物理學(xué)家Tyndall曾記11II-抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素發(fā)現(xiàn)的前后〔1916~1940年〕1912年，從真菌中別離得到曲酸〔合成頭孢類抗生素原料〕1913年，從真菌中別離得到青霉素酸1924年，報(bào)道白放線菌素和綠膿菌藍(lán)素1927年，報(bào)道紫色桿菌素〔紫色色桿菌〕1929年，報(bào)道青霉素〔但不受重視〕1931年，發(fā)現(xiàn)橘霉素1939年，Dubos發(fā)現(xiàn)短桿菌素II-抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素發(fā)現(xiàn)的前后〔1916~1912II-抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素的發(fā)現(xiàn)

命名Penicillin〔青霉素〕污染的青霉菌抑制周圍葡萄球菌的生長AlexanderFlemingII-抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素的發(fā)現(xiàn)

命名Penicil13青霉素的發(fā)現(xiàn)

——Florey和Chain的作用Florey是使青霉素重見天日的中心人物，他早期邀請Chain研究Fleming發(fā)現(xiàn)的具有抗菌作用的溶菌酶，從而熟悉了關(guān)于自然界的抗生物質(zhì)的大量文獻(xiàn)。FloreyChain青霉素的發(fā)現(xiàn)

——Florey和Chain的作用Flor14青霉素的發(fā)現(xiàn)

——Florey和Chain的具體選擇

青霉素研究的原因第一，F(xiàn)leming已經(jīng)指出青霉素對葡萄球菌有抗菌作用，他用純度不到5%的粗品進(jìn)展小鼠實(shí)驗(yàn)，取得了驚人的效果。而當(dāng)時普遍使用的磺胺藥對葡萄球菌相對來說已經(jīng)沒有作用。第二，青霉素是一個不穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)，對作為生物化學(xué)家的Chain來說具有挑戰(zhàn)性，他希望在青霉素提純過程中有所創(chuàng)新。青霉素的發(fā)現(xiàn)

——Florey和Chain的具體選擇

青15青霉素的發(fā)現(xiàn)

——希特利的功績由于Chain受溶菌酶的影響，認(rèn)為青霉素也是一種蛋白質(zhì)，故一直得不到純品。希特利創(chuàng)造了反萃取，得到了純度很高的青霉素。青霉素的發(fā)現(xiàn)

——希特利的功績由于Chain受溶菌酶的影響，16II-抗生素時代的開創(chuàng)

——實(shí)現(xiàn)青霉素工業(yè)化生產(chǎn)的主要奉獻(xiàn)1、有機(jī)酸等浸沒深層發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)成熟；2、用X-線照射進(jìn)展青霉素菌種的誘變育種取得了成功；3、使用玉米漿發(fā)酵使青霉素發(fā)酵單位有了很大的提高。II-抗生素時代的開創(chuàng)

——實(shí)現(xiàn)青霉素工業(yè)化生產(chǎn)的主要奉獻(xiàn)117SelmanAbrahamWaksman〔1888-1973〕III抗生素開展的黃金時代鏈霉素發(fā)現(xiàn)者生物化學(xué)家和微生物學(xué)家創(chuàng)造了一系列別離抗生素的方法和技術(shù)獲得1952年諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎

SelmanAbrahamWaksman〔1888-118III-抗生素開展的黃金時代一是研究系統(tǒng)化——進(jìn)展了有目的、有方案的科學(xué)研究，并且所使用的方法也十分嚴(yán)謹(jǐn)；二是生產(chǎn)方法工業(yè)化——建立了大規(guī)模的抗生素制藥工業(yè)，且產(chǎn)品到達(dá)一定的純度以及有明確的作用和療效；三是傳染病治療方式的改變——推廣了化學(xué)治療的范圍并開辟了新的用途。III-抗生素開展的黃金時代一是研究系統(tǒng)化——進(jìn)展了有目的、19早期發(fā)現(xiàn)并在臨床應(yīng)用的一些重要的抗生素品種抗生素名稱產(chǎn)生菌年份能被抑制的主要病原體臨床給藥方法青霉素青霉菌1929革蘭氏陽性細(xì)菌和部分陰性細(xì)菌注射、口服及外用灰黃霉素青霉菌1939發(fā)癬菌及表皮癬菌口服、外用短桿菌素短桿菌1939革蘭氏陽性球菌外用鏈霉素鏈霉菌1944革蘭氏陽性及陰性細(xì)菌、結(jié)核桿菌注射、外用氯霉素鏈霉菌1947同上、立克次氏體及部分病毒口服、外用多粘菌素多粘桿菌1947革蘭氏陰性細(xì)菌注射、外用金霉素鏈霉菌1948革蘭氏陽性及陰性細(xì)菌、立克次氏體及部分病毒和原蟲口服、注射新霉素鏈霉菌1949革蘭氏陽性及陰性細(xì)菌、結(jié)核桿菌局部制霉菌素鏈霉菌1950白念珠菌、酵母菌、阿米巴口服、局部土霉素鏈霉菌1950同金霉素口服、注射早期發(fā)現(xiàn)并在臨床應(yīng)用的一些重要的抗生素品種抗生素產(chǎn)生菌年份能20粘菌素細(xì)菌1950革蘭氏陰性細(xì)菌口服、注射四環(huán)素鏈霉菌1952同金霉素口服、注射曲古霉素鏈霉菌1952白念珠菌、陰道滴蟲、酵母菌口服、局部紅霉素鏈霉菌1952革蘭氏陽性及陰性細(xì)菌、立克次氏體及部分病毒口服碳霉素鏈霉菌1952同上口服抗癌霉素鏈霉菌1953吉田氏肉瘤細(xì)胞注射竹桃霉素鏈霉菌1954同紅霉素口服新生霉素鏈霉菌1955革蘭氏陽性細(xì)菌口服、注射環(huán)絲氨酸鏈霉菌1955革蘭氏陽性細(xì)菌及結(jié)核桿菌口服兩性霉素B鏈霉菌1956白念珠菌等口服、注射萬古霉素鏈霉菌1956革蘭氏陽性細(xì)菌口服絲裂霉素鏈霉菌1956癌及革蘭氏陽性細(xì)菌注射巴龍霉素鏈霉菌1956革蘭氏陽性細(xì)菌及結(jié)核桿菌注射卡那霉素鏈霉菌1958革蘭氏陽性細(xì)菌及結(jié)核桿菌注射利福霉素鏈霉菌1959革蘭氏陽性細(xì)菌及結(jié)核桿菌口服、注射

β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類和大環(huán)內(nèi)酯類抗生素及其衍生物仍是目前臨床上應(yīng)用的主要抗生素粘菌素細(xì)菌1950革蘭氏陰性細(xì)菌口服、注射四環(huán)素鏈霉菌19521思考題根據(jù)抗生素作用機(jī)理，大致可以分為哪幾類？作用于細(xì)胞壁作用于細(xì)胞膜作用于DNA作用于蛋白質(zhì)代謝類似物思考題根據(jù)抗生素作用機(jī)理，大致可以分為哪幾類？22參見教材-抗生素產(chǎn)品樹〔P4〕參見教材-抗生素產(chǎn)品樹〔P4〕23IV-微生物藥物的最新組成

--微生物來源的其他生理活性物質(zhì)微生物來源酶抑制劑篩選的先驅(qū)－梅澤濱夫〔HamaoUmezawa〕發(fā)現(xiàn)卡那霉素〔上世紀(jì)50年代〕尋找抗腫瘤抗生素-sakamycin〔60年代〕酶抑制劑概念的提出--抗蛋白酶、彈性蛋白酶抑制劑等1914-1986，JapanIV-微生物藥物的最新組成

--微生物來源的其他生理活性物質(zhì)24IV-微生物藥物的最新組成〔1〕

--已經(jīng)用于臨床的HMG-CoA復(fù)原酶抑制劑開創(chuàng)了治療高血脂癥的新紀(jì)元日本“生命科學(xué)與工業(yè)〞雜志引述醫(yī)藥界權(quán)威的評價，認(rèn)為這種新型藥物對治療高血脂癥是一場革命，其深遠(yuǎn)影響就如同青霉素治療感染性疾病一樣普伐他?。≒ravastatin）洛伐他?。↙ovastatin）IV-微生物藥物的最新組成〔1〕

--已經(jīng)用于臨床的HMG-25乙酰CoA+乙酰乙酰CoA甲羥戊二酰CoAL-甲羥戊酸鯊烯羊毛膽固醇2,4-脫氫膽固醇7-脫氫膽固醇膽固醇膽固醇生物合成途徑甲羥戊二酰CoA復(fù)原酶甲羥戊二酰CoA復(fù)原酶〔HMG-CoA復(fù)原酶〕抑制劑的發(fā)現(xiàn)1976年遠(yuǎn)藤等從桔青霉中發(fā)現(xiàn)；1979年遠(yuǎn)藤等從紅曲霉中發(fā)現(xiàn)，并命名為monacolinK；1980年Alberts從土曲霉中發(fā)現(xiàn)mevinolin洛伐他?。↙ovastatin）乙酰CoA+乙酰乙酰CoA甲羥戊二酰CoAL-甲羥戊酸鯊烯羊26用于臨床的HMG-CoA復(fù)原酶抑制劑銷售情況1987年美國默克公司率先上市銷售洛伐他丁

用于臨床的HMG-CoA復(fù)原酶抑制劑銷售情況1987年美國默27IV-微生物藥物的最新組成〔2〕

--已經(jīng)用于臨床的alpha-葡萄糖苷酶抑制劑開創(chuàng)治療糖尿病的新方法阿卡波糖伏格列波糖米格列醇乙格列酯阿卡波糖米格列醇IV-微生物藥物的最新組成〔2〕

--已經(jīng)用于臨床的alph28IV-微生物藥物的最新組成〔3〕

--已經(jīng)用于臨床的免疫抑制劑環(huán)孢菌素A：作用于T細(xì)胞，抑制其增殖和分化他克莫司〔tacrolimus，F(xiàn)K-506〕西羅莫司〔sirolimus；也稱雷帕霉素，rapamycin〕環(huán)孢菌素A他克莫司IV-微生物藥物的最新組成〔3〕

--已經(jīng)用于臨床的免疫抑制29IV-微生物藥物的最新組成〔4〕

--已經(jīng)用于臨床的其他微生物藥物免疫增強(qiáng)劑：烏本美司胰脂酶抑制劑：奧利司他抗帕金森氏：溴隱亭耐藥腫瘤細(xì)胞外泵抑制劑：PSC833烏本美司IV-微生物藥物的最新組成〔4〕

--已經(jīng)用于臨床的其他微生30II.微生物藥物的定義、組成以及研究內(nèi)容II.微生物藥物的定義、組成以及研究內(nèi)容31抗生素的定義“抗生素是微生物在其代謝過程中所產(chǎn)生的、具有抑制它種微生物生長及活動甚至殺滅它種微生物性能的化學(xué)物質(zhì)。〞--SelmanAbrahamWaksman〔1942〕〔1888-1973〕抗生素的定義“抗生素是微生物在其代謝過程中所產(chǎn)生的、具有抑制32抗生素的一般定義“抗生素〞是在卑微濃度下有選擇地抑制或影響它種生物機(jī)能的、是在微生物生命過程中產(chǎn)生的具有生物活性的次級代謝產(chǎn)物及其衍生物。〞次級代謝產(chǎn)物：指微生物生長到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)構(gòu)造十分復(fù)雜、對該生物無明顯生理功能，或并非是微生物生長和繁殖所必需的物質(zhì)在穩(wěn)定期活菌數(shù)目到達(dá)頂峰期，細(xì)胞內(nèi)大量積累代謝產(chǎn)物抗生素的一般定義“抗生素〞是在卑微濃度下有選擇地抑制或影響它33微生物藥物的定義由微生物〔包括重組微生物〕在其生命活動過程中產(chǎn)生的、在卑微濃度下具有生理活性的次級代謝產(chǎn)物及其衍生物。這些具有生理活性的次級代謝產(chǎn)物包括：具有抗微生物感染、抗腫瘤和抗病毒的所謂傳統(tǒng)的抗生素,以及具有調(diào)節(jié)原核生物和真核生物生長、復(fù)制等生理功能的特異性酶抑制、免疫調(diào)節(jié)、受體拮抗、抗氧化等作用的化學(xué)物質(zhì)。微生物藥物的定義由微生物〔包括重組微生物〕在其生命活動過程中34微生物藥物學(xué)的研究內(nèi)容：產(chǎn)生菌的菌種選育產(chǎn)物的別離純化微生物藥物生物合成的代謝調(diào)控作用機(jī)制和耐藥機(jī)制的研究尋找新微生物藥物的方法和途徑微生物藥物學(xué)的研究內(nèi)容：35微生物藥物的應(yīng)用臨床醫(yī)學(xué)農(nóng)業(yè)畜牧業(yè)食品保藏工業(yè)科學(xué)研究中在全球臨床上所使用的藥物總量中，約有30%～40%來源于微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物或其半合成化合物，而在我國那么超過50%.微生物藥物的應(yīng)用臨床醫(yī)學(xué)在全球臨床上所使用的藥物總量中，約有36專題一微生物藥物研究概況課件37發(fā)現(xiàn)微生物新藥的情況在20世紀(jì)40年代，僅發(fā)現(xiàn)了20種抗生素；50年代為300～400種；60年代大約800～1000種；至70年代已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了2500種抗生素；至那時起，大約每隔10年被發(fā)現(xiàn)的化合物數(shù)量翻倍；至80年代約發(fā)現(xiàn)了5000種；至90年代約發(fā)現(xiàn)了10000種；至2000年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20000種抗生素類化合物；至2002年，在各種文獻(xiàn)和專利中發(fā)表的具有生理活性的微生物次級代謝產(chǎn)物數(shù)量已經(jīng)超過22000種；目前還以每年發(fā)現(xiàn)約500種新化合物的速度增加發(fā)現(xiàn)微生物新藥的情況在20世紀(jì)40年代，僅發(fā)現(xiàn)了20種抗生素38微生物學(xué)·樣品的采集·各種各樣菌種的分離·發(fā)酵培養(yǎng)以增加代謝產(chǎn)物多樣性·再次發(fā)酵·提高目標(biāo)物的產(chǎn)量·菌種分離分子生物學(xué)、藥理學(xué)

·作用靶選擇

·篩選方法設(shè)計(jì)/實(shí)施

·高產(chǎn)出篩選系統(tǒng)

·活性的鑒定

·有效性研究

·作用機(jī)制

化學(xué)

·活性化合物的鑒定

·理化屬性/排重

·分離/純化

·結(jié)構(gòu)闡明微生物代謝產(chǎn)物篩選系統(tǒng)中各學(xué)科分支的配合與交叉微生物學(xué)分子生物學(xué)、藥理學(xué)化學(xué)微生物代謝產(chǎn)物篩選系39菌種分離其他篩選模型無活性或未能確定活性評價發(fā)酵初篩分離純化菌株選擇預(yù)處理選擇條件預(yù)篩（初步分類）全液過濾提取部分純化產(chǎn)物（純度：10～15％）層析結(jié)晶其他提取、吸附離子交換體外試驗(yàn)色譜層析（體內(nèi)初步試驗(yàn)和毒性）培養(yǎng)基和培養(yǎng)參數(shù)改變純產(chǎn)物（純度：80～100％）物理－化學(xué)試驗(yàn)（紫外、紅外、高效液相、核磁）體內(nèi)和更進(jìn)一步體外試驗(yàn)毒性

闡明結(jié)構(gòu)放大臨床前研究其他活性辦理專利臨床試驗(yàn)有用的化合物的化合物復(fù)篩新的化合物發(fā)現(xiàn)微生物新藥的根本途徑菌種分離其他無活性或未評價發(fā)酵初篩分40過程適用的信息菌株采集地理和生態(tài)環(huán)境菌株分離生長特性、分離條件和形態(tài)學(xué)菌株發(fā)酵在不同培養(yǎng)條件下的生長特性樣品制備粗略估計(jì)化合物的極性和酸堿度初篩在靶測定體系中的靈敏度、特異性和活性再次發(fā)酵重現(xiàn)性和穩(wěn)定性擴(kuò)大生物試驗(yàn)關(guān)于活性、特異性、生物和微生物活性的進(jìn)一步信息分離和純化理化性質(zhì)(如溶劑分配系數(shù)、TLC、HPLC以及光譜分析等)結(jié)構(gòu)測定已知或新結(jié)構(gòu)菌種分類種的確定排重?cái)?shù)據(jù)庫的產(chǎn)生過程適用的信息菌株采集地理和生態(tài)環(huán)境菌株分離生長特性、分離條41IV.微生物藥物的熱點(diǎn)及前沿問題IV.微生物藥物的熱點(diǎn)及前沿問題42尋找新微生物藥物的主要途徑建立新的篩選模型尋找微生物新藥擴(kuò)大微生物來源尋找微生物新藥以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物，進(jìn)展化學(xué)改造尋找效果更好的微生物藥物應(yīng)用次級代謝產(chǎn)物的生物合成原理，“創(chuàng)造〞微生物新藥利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌利用宏基因組技術(shù)發(fā)現(xiàn)新的活性物質(zhì)或基因?qū)ふ倚挛⑸锼幬锏闹饕緩浇⑿碌暮Y選模型尋找微生物新藥43〔一〕建立新的篩選模型尋找微生物新藥生物殺蟲劑-Bt〔伴孢晶體蛋白〕鱗翅目昆蟲：斜紋夜蛾雙翅目昆蟲：埃及伊蚊直翅目昆蟲：蝗蟲線蟲、螨類、原生動物抗癌活性〔一〕建立新的篩選模型尋找微生物新藥生物殺蟲劑-Bt〔伴孢44〔二〕擴(kuò)大微生物來源尋找微生物新藥稀有放線菌是發(fā)現(xiàn)微生物新藥的重要源泉黏細(xì)菌是一類值得關(guān)注的微生物資源從植物內(nèi)生菌中篩選微生物新藥從海洋微生物中篩選微生物新藥〔二〕擴(kuò)大微生物來源尋找微生物新藥稀有放線菌是發(fā)現(xiàn)微生物新藥45〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找效果更好的微生物藥物青霉素分子的化學(xué)構(gòu)造6－APA的化學(xué)構(gòu)造序號側(cè)鏈R學(xué)名俗名1對羥基芐青霉素青霉素X2芐青霉素青霉素G3戊烯[2]青霉素青霉素F4戊青霉素青霉素二氫F5庚青霉素青霉素K6丙烯巰甲基青霉素青霉素O7苯氧甲基青霉素青霉素V84－氨基－4－羧基丁基青霉素青霉素N〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找46〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找效果更好的微生物藥物構(gòu)造修飾始于上世紀(jì)50年代末：6-氨基青霉烷酸〔6-APA〕高潮時期是上世紀(jì)60年代后期：7-氨基頭孢烷酸〔7-ACA〕各年代新上市的醫(yī)用抗生素中合成品占有率〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找47〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找效果更好的微生物藥物構(gòu)造修飾中可供選擇的改造措施1〕擴(kuò)展抗菌譜：改變極性2〕增強(qiáng)抗菌活性3〕抑制耐藥性4〕改善藥代動力學(xué)性能5〕降低毒副作用6〕增強(qiáng)穩(wěn)定性7〕適應(yīng)制劑要求：調(diào)節(jié)溶解度8〕副作用的利用：紅霉素〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找48〔四〕應(yīng)用次級代謝產(chǎn)物的生物合成原理，“創(chuàng)造〞微生物新藥野生型產(chǎn)生菌獨(dú)需型突變株AB正常途徑某抗生素阻斷變株A阻斷變株BAB+BA+ABABA，B為某一抗生素分子結(jié)構(gòu)的兩個部分AB為發(fā)酵液培養(yǎng)時阻斷變株的代謝產(chǎn)物BA為發(fā)酵培養(yǎng)時添加的AB的結(jié)構(gòu)類似物ABAB即為新的雜合抗生素利用獨(dú)需型突變株合成產(chǎn)生新抗生素的基本原理誘變突變生物合成〔四〕應(yīng)用次級代謝產(chǎn)物的生物合成原理，“創(chuàng)造〞微生物新藥野生49出發(fā)菌株的選擇誘變處理阻斷突變株篩選瓊脂塊法選擇有生理活力的突變株無生理活力的突變株搖瓶復(fù)篩有生理活力的突變株無生理活力的突變株區(qū)段合成產(chǎn)物，連接酶等生化特性的研究有區(qū)段合成產(chǎn)物、無連接酶等活性的突變株有區(qū)段產(chǎn)物A有連接酶等活性的突變株有區(qū)段產(chǎn)物B有連接酶等活性的突變株發(fā)酵培養(yǎng)添加結(jié)構(gòu)類似物A或B樣品收集TLC、HPLC檢測及制備結(jié)構(gòu)檢測突變生物合成的根本流程出發(fā)菌株的選擇誘變處理阻斷突變株篩選瓊脂塊法選擇有生理活力的50菌種抗生素特殊營養(yǎng)增補(bǔ)物新抗生素伊尼奧小單孢菌西梭霉素DOS鏈霉胺等突變霉素1等絳紅小單孢菌慶大霉素DOS鏈霉胺等2－羥基GM等紅霉素鏈霉菌紅霉素Erythronolide8，8α－deoxyoleanolie未鑒別弗氏鏈霉菌新霉素DOS鏈霉胍等雜交霉素A，B加利利鏈霉菌阿克拉霉素阿克拉酮紫紅霉酮等11－羥基阿克拉霉素A灰色鏈霉菌鏈霉素紫紅霉酮等2－脫氧鏈霉胍streptomutinA卡那霉素鏈霉菌卡那霉素DOS1－N－甲基－DOS等1－N－甲基－GM等雪白鏈霉菌新生霉素氨基香豆氨基香豆素同系物未鑒明核糖苷鏈霉菌核糖霉素DOS1－N－甲基－DOS等1－N－甲基－RSMC等普拉特鏈霉菌普拉特霉素PlatenolideNarbonolide5－O－mycaminosylnarbonolide龜裂鏈霉菌巴龍霉素DOS鏈霉胍雜交霉素C巴龍鏈霉菌尼可霉素尿嘧啶嘧啶尼可霉素Z等突變生物合成產(chǎn)生的新抗生素菌種抗生素特殊營養(yǎng)增補(bǔ)物新抗生素伊尼奧小單孢菌西梭霉素DOS51〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌1、抗生素基因工程常用載體及技術(shù)載體宿主系統(tǒng)質(zhì)粒載體：pIJ101〔變青鏈霉菌〕、SLP1.2、SCP2(天藍(lán)鏈霉菌)噬菌體載體：KC404〔溫和噬菌體ΦC31〕粘粒載體：pKC505宿主菌：鏈霉菌〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌1、抗52〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌B、基因工程宿主菌要求：1〕遺傳背景清楚，不帶內(nèi)生質(zhì)粒；2〕宿主菌的原生質(zhì)體制備和再生必須要容易；3〕宿主菌相當(dāng)于載體上的標(biāo)記必須是“缺陷〞的；4〕宿主菌必須沒有限制作用；5〕常用宿主菌株：變青鏈霉菌1326、TK24、TK54等〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌B、基53〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌C、外源基因?qū)敕椒ˋ〕轉(zhuǎn)化：質(zhì)粒；需要聚乙二醇；電激法B〕轉(zhuǎn)導(dǎo)〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌C、外54〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌2、抗生素生物合成基因的克隆技術(shù)1〕將目的基因克隆到標(biāo)準(zhǔn)宿主中，然后檢測個別基因產(chǎn)物要知道何種酶參與生物合成具有檢測此酶的靈敏分析方法不需要了解抗生素生物合成途徑的遺傳信息〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌2、抗55〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌舉例：直接克隆抗生素產(chǎn)生菌DNA大片段到非生產(chǎn)菌中完整的放線紫紅素生物合成基因克隆至一個非產(chǎn)生菌的小小鏈霉菌中，使小小鏈霉菌產(chǎn)生放線紫紅素〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌舉例：56〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌3、基因工程技術(shù)在新抗生素研究中的應(yīng)用1〕應(yīng)用PCR技術(shù)篩選新抗生素：抗腫瘤抗生素篩選2〕基因圖譜和菌種分類3〕雜合抗生素的產(chǎn)生：聚酮類化合物生物合成酶〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌3、基57〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌4、利用基因工程技術(shù)改進(jìn)微生物藥物生產(chǎn)菌種1〕解除限速步驟，提高抗生素產(chǎn)量2〕阻斷支路代謝，增加有效組分的含量3〕引入血紅蛋白基因增加抗生素產(chǎn)量4〕引入抗性基因和調(diào)節(jié)基因，提高抗生素產(chǎn)量〔五〕利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌4、利58〔六〕利用宏基因組技術(shù)發(fā)現(xiàn)新的活性物質(zhì)或基因轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞環(huán)境樣品總DNA提取DNA片段與適當(dāng)載體連接宏基因組文庫基于功能的鑒定基于序列的分析新功能基因的鑒定系統(tǒng)進(jìn)化和功能分析不同環(huán)境樣品：極端環(huán)境，特殊生境等

舉例：南極土-抗腫瘤活性的基因海洋-聚酮類生物合成新途徑〔六〕利用宏基因組技術(shù)發(fā)現(xiàn)新的活性物質(zhì)或基因轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞環(huán)境59討論與課后作業(yè)1、你對微生物藥物學(xué)中的哪一局部或者哪幾局部內(nèi)容更感興趣，為什么？2、已學(xué)的各種生物技術(shù)在微生物藥物學(xué)研究中的應(yīng)用.討論與課后作業(yè)1、你對微生物藥物學(xué)中的哪一局部或者哪幾局部內(nèi)60謝謝欣賞謝謝欣賞61專題一微生物藥物研究概況專題一微生物藥物研究概況專題一微生物藥物研究概況課程安排授課時間：1-6周課程內(nèi)容：1、微生物藥物的研究概況〔9月9日〕2、微生物藥物生產(chǎn)中的假設(shè)干重要問題〔9月16日〕3、微生物藥物作用機(jī)制〔9月23日〕4、微生物的耐藥性〔9月30日〕5、新型微生物藥物開發(fā)〔10月7日？〕6、微生物藥物實(shí)踐課程〔10月14日〕專題一微生物藥物研究概況專題一微生物藥物研究概況專題一微生物62課程安排授課時間：1-6周課程內(nèi)容：1、微生物藥物的研究概況〔9月9日〕2、微生物藥物生產(chǎn)中的假設(shè)干重要問題〔9月16日〕3、微生物藥物作用機(jī)制〔9月23日〕4、微生物的耐藥性〔9月30日〕5、新型微生物藥物開發(fā)〔10月7日？〕6、微生物藥物實(shí)踐課程〔10月14日〕課程安排授課時間：1-6周63成績評定A、出勤率〔20%〕B、課堂表現(xiàn)和成績〔20%〕C、課程綜合考察〔60%)成績評定64考核形式：課程論文課程論文要求：字?jǐn)?shù)：3000-5000字選題范圍：與新型微生物藥物相關(guān)的研究領(lǐng)域，盡可能具體和明確格式：中文期刊發(fā)表綜述的格式〔題目，中英文摘要，關(guān)鍵詞，正文，參考文獻(xiàn)〕課程綜合考核考核形式：課程論文課程綜合考核65專題一、微生物藥物的研究概況專題一、微生物藥物的研究概況66思考題1、什么是微生物藥物？2、微生物藥物學(xué)主要研究什么？3、怎么樣開展微生物藥物研發(fā)？4、微生物藥物學(xué)的開展方向是什么？思考題1、什么是微生物藥物？67從抗生素到微生物藥物的開展概況微生物藥物的定義、組成及其研究內(nèi)容尋找微生物藥物的根本途徑和方法微生物藥物研究的熱點(diǎn)及前沿問題主要內(nèi)容從抗生素到微生物藥物的開展概況主要內(nèi)容68I.從抗生素到微生物藥物的開展概況

I.從抗生素到微生物藥物的開展概況

69中國抗生素分布地圖中國抗生素分布地圖70專題一微生物藥物研究概況課件71I-抗生素時代開創(chuàng)之前1876年，物理學(xué)家Tyndall曾記載過青霉菌屬的一個菌株對細(xì)菌的生長有抑制作用，但他認(rèn)為青霉菌的作用是阻礙細(xì)菌吸收氧氣;1877年，Pasteur和Jonbert發(fā)現(xiàn)空氣中某些細(xì)菌能夠抑制炭疽桿菌的生長，但他們的注意力似乎集中在免疫學(xué)上面，而未注意到細(xì)菌間的拮抗作用。1885年，Babes用固體培養(yǎng)基及液體培養(yǎng)基試驗(yàn)出一種微生物可以產(chǎn)生一種物質(zhì)來阻止另一種微生物的生長。1887年，Garre記述了用明膠培養(yǎng)基檢測拮抗性細(xì)菌的方法。1889年，Bouchard注意到銅綠假單胞菌有拮抗其他細(xì)菌的能力。I-抗生素時代開創(chuàng)之前1876年，物理學(xué)家Tyndall曾記72II-抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素發(fā)現(xiàn)的前后〔1916~1940年〕1912年，從真菌中別離得到曲酸〔合成頭孢類抗生素原料〕1913年，從真菌中別離得到青霉素酸1924年，報(bào)道白放線菌素和綠膿菌藍(lán)素1927年，報(bào)道紫色桿菌素〔紫色色桿菌〕1929年，報(bào)道青霉素〔但不受重視〕1931年，發(fā)現(xiàn)橘霉素1939年，Dubos發(fā)現(xiàn)短桿菌素II-抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素發(fā)現(xiàn)的前后〔1916~1973II-抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素的發(fā)現(xiàn)

命名Penicillin〔青霉素〕污染的青霉菌抑制周圍葡萄球菌的生長AlexanderFlemingII-抗生素時代的開創(chuàng)

——青霉素的發(fā)現(xiàn)

命名Penicil74青霉素的發(fā)現(xiàn)

——Florey和Chain的作用Florey是使青霉素重見天日的中心人物，他早期邀請Chain研究Fleming發(fā)現(xiàn)的具有抗菌作用的溶菌酶，從而熟悉了關(guān)于自然界的抗生物質(zhì)的大量文獻(xiàn)。FloreyChain青霉素的發(fā)現(xiàn)

——Florey和Chain的作用Flor75青霉素的發(fā)現(xiàn)

——Florey和Chain的具體選擇

青霉素研究的原因第一，F(xiàn)leming已經(jīng)指出青霉素對葡萄球菌有抗菌作用，他用純度不到5%的粗品進(jìn)展小鼠實(shí)驗(yàn)，取得了驚人的效果。而當(dāng)時普遍使用的磺胺藥對葡萄球菌相對來說已經(jīng)沒有作用。第二，青霉素是一個不穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)，對作為生物化學(xué)家的Chain來說具有挑戰(zhàn)性，他希望在青霉素提純過程中有所創(chuàng)新。青霉素的發(fā)現(xiàn)

——Florey和Chain的具體選擇

青76青霉素的發(fā)現(xiàn)

——希特利的功績由于Chain受溶菌酶的影響，認(rèn)為青霉素也是一種蛋白質(zhì)，故一直得不到純品。希特利創(chuàng)造了反萃取，得到了純度很高的青霉素。青霉素的發(fā)現(xiàn)

——希特利的功績由于Chain受溶菌酶的影響，77II-抗生素時代的開創(chuàng)

——實(shí)現(xiàn)青霉素工業(yè)化生產(chǎn)的主要奉獻(xiàn)1、有機(jī)酸等浸沒深層發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)成熟；2、用X-線照射進(jìn)展青霉素菌種的誘變育種取得了成功；3、使用玉米漿發(fā)酵使青霉素發(fā)酵單位有了很大的提高。II-抗生素時代的開創(chuàng)

——實(shí)現(xiàn)青霉素工業(yè)化生產(chǎn)的主要奉獻(xiàn)178SelmanAbrahamWaksman〔1888-1973〕III抗生素開展的黃金時代鏈霉素發(fā)現(xiàn)者生物化學(xué)家和微生物學(xué)家創(chuàng)造了一系列別離抗生素的方法和技術(shù)獲得1952年諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎

SelmanAbrahamWaksman〔1888-179III-抗生素開展的黃金時代一是研究系統(tǒng)化——進(jìn)展了有目的、有方案的科學(xué)研究，并且所使用的方法也十分嚴(yán)謹(jǐn)；二是生產(chǎn)方法工業(yè)化——建立了大規(guī)模的抗生素制藥工業(yè)，且產(chǎn)品到達(dá)一定的純度以及有明確的作用和療效；三是傳染病治療方式的改變——推廣了化學(xué)治療的范圍并開辟了新的用途。III-抗生素開展的黃金時代一是研究系統(tǒng)化——進(jìn)展了有目的、80早期發(fā)現(xiàn)并在臨床應(yīng)用的一些重要的抗生素品種抗生素名稱產(chǎn)生菌年份能被抑制的主要病原體臨床給藥方法青霉素青霉菌1929革蘭氏陽性細(xì)菌和部分陰性細(xì)菌注射、口服及外用灰黃霉素青霉菌1939發(fā)癬菌及表皮癬菌口服、外用短桿菌素短桿菌1939革蘭氏陽性球菌外用鏈霉素鏈霉菌1944革蘭氏陽性及陰性細(xì)菌、結(jié)核桿菌注射、外用氯霉素鏈霉菌1947同上、立克次氏體及部分病毒口服、外用多粘菌素多粘桿菌1947革蘭氏陰性細(xì)菌注射、外用金霉素鏈霉菌1948革蘭氏陽性及陰性細(xì)菌、立克次氏體及部分病毒和原蟲口服、注射新霉素鏈霉菌1949革蘭氏陽性及陰性細(xì)菌、結(jié)核桿菌局部制霉菌素鏈霉菌1950白念珠菌、酵母菌、阿米巴口服、局部土霉素鏈霉菌1950同金霉素口服、注射早期發(fā)現(xiàn)并在臨床應(yīng)用的一些重要的抗生素品種抗生素產(chǎn)生菌年份能81粘菌素細(xì)菌1950革蘭氏陰性細(xì)菌口服、注射四環(huán)素鏈霉菌1952同金霉素口服、注射曲古霉素鏈霉菌1952白念珠菌、陰道滴蟲、酵母菌口服、局部紅霉素鏈霉菌1952革蘭氏陽性及陰性細(xì)菌、立克次氏體及部分病毒口服碳霉素鏈霉菌1952同上口服抗癌霉素鏈霉菌1953吉田氏肉瘤細(xì)胞注射竹桃霉素鏈霉菌1954同紅霉素口服新生霉素鏈霉菌1955革蘭氏陽性細(xì)菌口服、注射環(huán)絲氨酸鏈霉菌1955革蘭氏陽性細(xì)菌及結(jié)核桿菌口服兩性霉素B鏈霉菌1956白念珠菌等口服、注射萬古霉素鏈霉菌1956革蘭氏陽性細(xì)菌口服絲裂霉素鏈霉菌1956癌及革蘭氏陽性細(xì)菌注射巴龍霉素鏈霉菌1956革蘭氏陽性細(xì)菌及結(jié)核桿菌注射卡那霉素鏈霉菌1958革蘭氏陽性細(xì)菌及結(jié)核桿菌注射利福霉素鏈霉菌1959革蘭氏陽性細(xì)菌及結(jié)核桿菌口服、注射

β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類和大環(huán)內(nèi)酯類抗生素及其衍生物仍是目前臨床上應(yīng)用的主要抗生素粘菌素細(xì)菌1950革蘭氏陰性細(xì)菌口服、注射四環(huán)素鏈霉菌19582思考題根據(jù)抗生素作用機(jī)理，大致可以分為哪幾類？作用于細(xì)胞壁作用于細(xì)胞膜作用于DNA作用于蛋白質(zhì)代謝類似物思考題根據(jù)抗生素作用機(jī)理，大致可以分為哪幾類？83參見教材-抗生素產(chǎn)品樹〔P4〕參見教材-抗生素產(chǎn)品樹〔P4〕84IV-微生物藥物的最新組成

--微生物來源的其他生理活性物質(zhì)微生物來源酶抑制劑篩選的先驅(qū)－梅澤濱夫〔HamaoUmezawa〕發(fā)現(xiàn)卡那霉素〔上世紀(jì)50年代〕尋找抗腫瘤抗生素-sakamycin〔60年代〕酶抑制劑概念的提出--抗蛋白酶、彈性蛋白酶抑制劑等1914-1986，JapanIV-微生物藥物的最新組成

--微生物來源的其他生理活性物質(zhì)85IV-微生物藥物的最新組成〔1〕

--已經(jīng)用于臨床的HMG-CoA復(fù)原酶抑制劑開創(chuàng)了治療高血脂癥的新紀(jì)元日本“生命科學(xué)與工業(yè)〞雜志引述醫(yī)藥界權(quán)威的評價，認(rèn)為這種新型藥物對治療高血脂癥是一場革命，其深遠(yuǎn)影響就如同青霉素治療感染性疾病一樣普伐他丁（Pravastatin）洛伐他丁（Lovastatin）IV-微生物藥物的最新組成〔1〕

--已經(jīng)用于臨床的HMG-86乙酰CoA+乙酰乙酰CoA甲羥戊二酰CoAL-甲羥戊酸鯊烯羊毛膽固醇2,4-脫氫膽固醇7-脫氫膽固醇膽固醇膽固醇生物合成途徑甲羥戊二酰CoA復(fù)原酶甲羥戊二酰CoA復(fù)原酶〔HMG-CoA復(fù)原酶〕抑制劑的發(fā)現(xiàn)1976年遠(yuǎn)藤等從桔青霉中發(fā)現(xiàn)；1979年遠(yuǎn)藤等從紅曲霉中發(fā)現(xiàn)，并命名為monacolinK；1980年Alberts從土曲霉中發(fā)現(xiàn)mevinolin洛伐他?。↙ovastatin）乙酰CoA+乙酰乙酰CoA甲羥戊二酰CoAL-甲羥戊酸鯊烯羊87用于臨床的HMG-CoA復(fù)原酶抑制劑銷售情況1987年美國默克公司率先上市銷售洛伐他丁

用于臨床的HMG-CoA復(fù)原酶抑制劑銷售情況1987年美國默88IV-微生物藥物的最新組成〔2〕

--已經(jīng)用于臨床的alpha-葡萄糖苷酶抑制劑開創(chuàng)治療糖尿病的新方法阿卡波糖伏格列波糖米格列醇乙格列酯阿卡波糖米格列醇IV-微生物藥物的最新組成〔2〕

--已經(jīng)用于臨床的alph89IV-微生物藥物的最新組成〔3〕

--已經(jīng)用于臨床的免疫抑制劑環(huán)孢菌素A：作用于T細(xì)胞，抑制其增殖和分化他克莫司〔tacrolimus，F(xiàn)K-506〕西羅莫司〔sirolimus；也稱雷帕霉素，rapamycin〕環(huán)孢菌素A他克莫司IV-微生物藥物的最新組成〔3〕

--已經(jīng)用于臨床的免疫抑制90IV-微生物藥物的最新組成〔4〕

--已經(jīng)用于臨床的其他微生物藥物免疫增強(qiáng)劑：烏本美司胰脂酶抑制劑：奧利司他抗帕金森氏：溴隱亭耐藥腫瘤細(xì)胞外泵抑制劑：PSC833烏本美司IV-微生物藥物的最新組成〔4〕

--已經(jīng)用于臨床的其他微生91II.微生物藥物的定義、組成以及研究內(nèi)容II.微生物藥物的定義、組成以及研究內(nèi)容92抗生素的定義“抗生素是微生物在其代謝過程中所產(chǎn)生的、具有抑制它種微生物生長及活動甚至殺滅它種微生物性能的化學(xué)物質(zhì)。〞--SelmanAbrahamWaksman〔1942〕〔1888-1973〕抗生素的定義“抗生素是微生物在其代謝過程中所產(chǎn)生的、具有抑制93抗生素的一般定義“抗生素〞是在卑微濃度下有選擇地抑制或影響它種生物機(jī)能的、是在微生物生命過程中產(chǎn)生的具有生物活性的次級代謝產(chǎn)物及其衍生物。〞次級代謝產(chǎn)物：指微生物生長到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)構(gòu)造十分復(fù)雜、對該生物無明顯生理功能，或并非是微生物生長和繁殖所必需的物質(zhì)在穩(wěn)定期活菌數(shù)目到達(dá)頂峰期，細(xì)胞內(nèi)大量積累代謝產(chǎn)物抗生素的一般定義“抗生素〞是在卑微濃度下有選擇地抑制或影響它94微生物藥物的定義由微生物〔包括重組微生物〕在其生命活動過程中產(chǎn)生的、在卑微濃度下具有生理活性的次級代謝產(chǎn)物及其衍生物。這些具有生理活性的次級代謝產(chǎn)物包括：具有抗微生物感染、抗腫瘤和抗病毒的所謂傳統(tǒng)的抗生素,以及具有調(diào)節(jié)原核生物和真核生物生長、復(fù)制等生理功能的特異性酶抑制、免疫調(diào)節(jié)、受體拮抗、抗氧化等作用的化學(xué)物質(zhì)。微生物藥物的定義由微生物〔包括重組微生物〕在其生命活動過程中95微生物藥物學(xué)的研究內(nèi)容：產(chǎn)生菌的菌種選育產(chǎn)物的別離純化微生物藥物生物合成的代謝調(diào)控作用機(jī)制和耐藥機(jī)制的研究尋找新微生物藥物的方法和途徑微生物藥物學(xué)的研究內(nèi)容：96微生物藥物的應(yīng)用臨床醫(yī)學(xué)農(nóng)業(yè)畜牧業(yè)食品保藏工業(yè)科學(xué)研究中在全球臨床上所使用的藥物總量中，約有30%～40%來源于微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物或其半合成化合物，而在我國那么超過50%.微生物藥物的應(yīng)用臨床醫(yī)學(xué)在全球臨床上所使用的藥物總量中，約有97專題一微生物藥物研究概況課件98發(fā)現(xiàn)微生物新藥的情況在20世紀(jì)40年代，僅發(fā)現(xiàn)了20種抗生素；50年代為300～400種；60年代大約800～1000種；至70年代已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了2500種抗生素；至那時起，大約每隔10年被發(fā)現(xiàn)的化合物數(shù)量翻倍；至80年代約發(fā)現(xiàn)了5000種；至90年代約發(fā)現(xiàn)了10000種；至2000年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20000種抗生素類化合物；至2002年，在各種文獻(xiàn)和專利中發(fā)表的具有生理活性的微生物次級代謝產(chǎn)物數(shù)量已經(jīng)超過22000種；目前還以每年發(fā)現(xiàn)約500種新化合物的速度增加發(fā)現(xiàn)微生物新藥的情況在20世紀(jì)40年代，僅發(fā)現(xiàn)了20種抗生素99微生物學(xué)·樣品的采集·各種各樣菌種的分離·發(fā)酵培養(yǎng)以增加代謝產(chǎn)物多樣性·再次發(fā)酵·提高目標(biāo)物的產(chǎn)量·菌種分離分子生物學(xué)、藥理學(xué)

·作用靶選擇

·篩選方法設(shè)計(jì)/實(shí)施

·高產(chǎn)出篩選系統(tǒng)

·活性的鑒定

·有效性研究

·作用機(jī)制

化學(xué)

·活性化合物的鑒定

·理化屬性/排重

·分離/純化

·結(jié)構(gòu)闡明微生物代謝產(chǎn)物篩選系統(tǒng)中各學(xué)科分支的配合與交叉微生物學(xué)分子生物學(xué)、藥理學(xué)化學(xué)微生物代謝產(chǎn)物篩選系100菌種分離其他篩選模型無活性或未能確定活性評價發(fā)酵初篩分離純化菌株選擇預(yù)處理選擇條件預(yù)篩（初步分類）全液過濾提取部分純化產(chǎn)物（純度：10～15％）層析結(jié)晶其他提取、吸附離子交換體外試驗(yàn)色譜層析（體內(nèi)初步試驗(yàn)和毒性）培養(yǎng)基和培養(yǎng)參數(shù)改變純產(chǎn)物（純度：80～100％）物理－化學(xué)試驗(yàn)（紫外、紅外、高效液相、核磁）體內(nèi)和更進(jìn)一步體外試驗(yàn)毒性

闡明結(jié)構(gòu)放大臨床前研究其他活性辦理專利臨床試驗(yàn)有用的化合物的化合物復(fù)篩新的化合物發(fā)現(xiàn)微生物新藥的根本途徑菌種分離其他無活性或未評價發(fā)酵初篩分101過程適用的信息菌株采集地理和生態(tài)環(huán)境菌株分離生長特性、分離條件和形態(tài)學(xué)菌株發(fā)酵在不同培養(yǎng)條件下的生長特性樣品制備粗略估計(jì)化合物的極性和酸堿度初篩在靶測定體系中的靈敏度、特異性和活性再次發(fā)酵重現(xiàn)性和穩(wěn)定性擴(kuò)大生物試驗(yàn)關(guān)于活性、特異性、生物和微生物活性的進(jìn)一步信息分離和純化理化性質(zhì)(如溶劑分配系數(shù)、TLC、HPLC以及光譜分析等)結(jié)構(gòu)測定已知或新結(jié)構(gòu)菌種分類種的確定排重?cái)?shù)據(jù)庫的產(chǎn)生過程適用的信息菌株采集地理和生態(tài)環(huán)境菌株分離生長特性、分離條102IV.微生物藥物的熱點(diǎn)及前沿問題IV.微生物藥物的熱點(diǎn)及前沿問題103尋找新微生物藥物的主要途徑建立新的篩選模型尋找微生物新藥擴(kuò)大微生物來源尋找微生物新藥以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物，進(jìn)展化學(xué)改造尋找效果更好的微生物藥物應(yīng)用次級代謝產(chǎn)物的生物合成原理，“創(chuàng)造〞微生物新藥利用基因工程技術(shù)構(gòu)建能產(chǎn)生微生物新藥的基因工程菌利用宏基因組技術(shù)發(fā)現(xiàn)新的活性物質(zhì)或基因?qū)ふ倚挛⑸锼幬锏闹饕緩浇⑿碌暮Y選模型尋找微生物新藥104〔一〕建立新的篩選模型尋找微生物新藥生物殺蟲劑-Bt〔伴孢晶體蛋白〕鱗翅目昆蟲：斜紋夜蛾雙翅目昆蟲：埃及伊蚊直翅目昆蟲：蝗蟲線蟲、螨類、原生動物抗癌活性〔一〕建立新的篩選模型尋找微生物新藥生物殺蟲劑-Bt〔伴孢105〔二〕擴(kuò)大微生物來源尋找微生物新藥稀有放線菌是發(fā)現(xiàn)微生物新藥的重要源泉黏細(xì)菌是一類值得關(guān)注的微生物資源從植物內(nèi)生菌中篩選微生物新藥從海洋微生物中篩選微生物新藥〔二〕擴(kuò)大微生物來源尋找微生物新藥稀有放線菌是發(fā)現(xiàn)微生物新藥106〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找效果更好的微生物藥物青霉素分子的化學(xué)構(gòu)造6－APA的化學(xué)構(gòu)造序號側(cè)鏈R學(xué)名俗名1對羥基芐青霉素青霉素X2芐青霉素青霉素G3戊烯[2]青霉素青霉素F4戊青霉素青霉素二氫F5庚青霉素青霉素K6丙烯巰甲基青霉素青霉素O7苯氧甲基青霉素青霉素V84－氨基－4－羧基丁基青霉素青霉素N〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找107〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找效果更好的微生物藥物構(gòu)造修飾始于上世紀(jì)50年代末：6-氨基青霉烷酸〔6-APA〕高潮時期是上世紀(jì)60年代后期：7-氨基頭孢烷酸〔7-ACA〕各年代新上市的醫(yī)用抗生素中合成品占有率〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找108〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找效果更好的微生物藥物構(gòu)造修飾中可供選擇的改造措施1〕擴(kuò)展抗菌譜：改變極性2〕增強(qiáng)抗菌活性3〕抑制耐藥性4〕改善藥代動力學(xué)性能5〕降低毒副作用6〕增強(qiáng)穩(wěn)定性7〕適應(yīng)制劑要求：調(diào)節(jié)溶解度8〕副作用的利用：紅霉素〔三〕以微生物來源的生理活性物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)展化學(xué)改造尋找109〔四〕應(yīng)用次級代謝產(chǎn)物的生物合成原理，“創(chuàng)造〞微生物新藥野生型產(chǎn)生菌獨(dú)需型突變株AB正常途徑某抗生素阻斷變株A阻斷變株BAB+BA+ABABA，B為某一抗生素分子結(jié)構(gòu)的兩個部分AB為發(fā)酵液培養(yǎng)時阻斷變株的代謝產(chǎn)物BA為發(fā)酵培養(yǎng)時添加的AB的結(jié)構(gòu)類似物ABAB即為新的雜合抗生素利用獨(dú)需型突變株合成產(chǎn)生新抗生素的基本原理誘變突變生物合成〔四〕應(yīng)用次級代謝產(chǎn)物的生物合成原理，“創(chuàng)造〞微生物新藥野生110出發(fā)菌株的選擇誘變處理阻斷突變株篩選瓊脂塊法選擇有生理活力的突變株無生理活力的突變株搖瓶復(fù)篩有生理活力的突變株無生理活力的突變株區(qū)段合成產(chǎn)物，連接酶等生化特性的研究有區(qū)段合成產(chǎn)物、無連接酶等活性的突變株有區(qū)段產(chǎn)物A有連接酶等活性的突變株有區(qū)段