藥 劑 產 業 1 LOGO
1 抗 生 素 於 全 世 界 的 醫 藥 品 銷 售 額 裡, 抗 生 素 幾 乎 占 了 四 分 之 一 強 其 中 更 以 青 徽 素 (penicillin) 頭 孢 子 菌 素 (cephalosporin) 2 為 主 的 內 醯 胺 最 大 宗 ( -lactam) 抗 生 素 為
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1-11 抗 生 素 之 種 類 一 種 微 生 物 若 其 本 身 的 生 長 會 抑 制 周 邊 其 他 微 生 物 生 長, 則 此 現 象 稱 之 為 微 生 物 桔 抗 現 象 (microbial antagonism) 4 因 該 微 生 物 本 身 會 產 生 抑 制 周 邊 微 生 物 生 長 的 抑 制 劑, 而 此 抑 制 劑 對 於 該 生 產 菌 自 己 並 無 抑 制 作 用
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1942 年, 瓦 克 斯 曼 氏 (S.A.Waksman) 將 此 種 活 性 物 質 稱 為 antibiotics ( 抗 生 素 ) 抗 生 素 係 屬 微 生 物 所 生 產 之 二 級 代 謝 產 物 (secondary metabolites) 若 依 用 途 不 同 來 區 別, 則 可 將 抗 生 素 分 為 6
(1) 醫 藥 用 抗 生 素 抗 細 菌 抗 生 素 抗 真 菌 抗 生 素 抗 癌 抗 生 素 7 (2) 農 業 用 抗 生 素 (3) 家 畜 用 抗 生 素
其 中 醫 藥 用 抗 生 素 可 依 構 造 上 的 不 同 而 分 類 為 7 大 類 (1) aminoglycoside antibiotics (2) -lactam antibiotics (3) chloramphenicol antibiotics (4) macrolide antibiotics 8
(5) peptide antibiotics (6) polyene macrolide antibiotics (7) tetracycline antibiotics 前 6 種 係 屬 抗 細 菌 抗 生 素 最 後 者 則 屬 抗 真 菌 抗 生 素 9
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1-2 內 醯 胺 抗 生 素 所 謂 的 內 醯 胺 抗 生 素 ( -lactam antibiotics) 係 指 以 青 徽 素 (penicillin) 為 始 的 那 些 具 有 內 醯 胺 ( -lactam) 構 造 11
此 構 造 是 為 主 要 作 用 基 之 抗 生 素 總 稱 主 要 作 用 機 制 係 抑 制 細 菌 的 細 胞 壁 合 成 能 力 12 並 對 於 動 物 的 毒 性 低, 乃 動 物 細 胞 不 具 細 胞 壁, 此 種 特 性 又 稱 為 選 擇 毒 性 (selective toxicity)
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且 抗 菌 力 強 之 故, 係 為 廣 被 使 用 且 在 最 近 的 醫 藥 用 抗 生 素 裡 佔 有 非 常 重 要 地 位 之 化 學 療 劑 (Chemotherapeutic agents) 的 一 種 14 現 今 所 廣 被 使 用 的 化 學 療 劑 幾 乎 皆 屬 此 群 ( -lactam) 抗 生 素 之 半 合 成 品 ( 即 半 合 成 內 醯 胺 抗 生 素 (semisynthetic -lactam antibiotics)
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可 分 為 半 合 成 青 徽 素 半 合 成 雪 華 露 絲 波 林 屬 於 -lactam 的 半 合 成 抗 生 素 種 類 已 高 達 到 50 種 左 右 17
1-3 半 合 成 內 醯 胺 抗 生 素 之 製 造 由 於 微 生 物 所 生 產 的 內 醯 胺 抗 生 素 ( 天 然 型 抗 生 素 ), 於 抗 菌 活 性 與 廣 效 性 方 面 尚 欠 完 美 之 故, 研 究 人 員 們 一 直 都 希 望 能 夠 加 以 改 進 18 經 由 一 連 串 的 研 究 結 果 發 現, 只 要 將 此 類 抗 生 素 內 醯 胺 的 側 鏈 予 以 適 當 的 化 學 修 飾 (chemical modification), 則 可 得 到 相 當 不 錯 的 結 果
1. 青 黴 素 母 核 化 合 物 之 製 造 青 黴 素 的 母 核 化 合 物 係 6- 胺 基 青 黴 酸 (6-aminopenicillanic acid, 簡 稱 為 6-APA) 過 程 裡 所 用 的 青 黴 素 醯 胺 酶 (penicillin acylase, penicillin i i amidase, penicillin i i aminohydrolase) 19
從 1973 年 開 始 已 改 為 採 用 固 定 化 酵 素 來 進 行 此 酵 素 主 要 是 水 解 青 黴 素 系 抗 生 素 分 子 第 6 位 之 醯 胺 鍵 生 成 6-APA 20
2. 雪 華 露 絲 波 林 母 核 化 合 物 之 製 造 21 雪 華 露 絲 波 林 的 母 核 化 合 物 係 7- 胺 基 頭 孢 子 菌 素 (7-aminocephalosporanic acid, 簡 稱 為 7-ACA) 已 往 是 採 用 化 學 法 進 行 脫 乙 醯 (deacylation) 反 應 來 製 造, 現 在 則 已 改 為 採 用 固 定 化 酵 素 法
3. 半 合 成 青 黴 素 之 製 造 於 1950 年, 日 本 東 京 大 學 的 板 口 謹 一 郎 教 授 與 村 尾 澤 夫 教 授 首 先 發 現 到 青 黴 素 醯 胺 酶 (penicillin acylase) 的 存 在 Penicillium crysogenum Q176 產 生 22
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當 時 發 現 該 酵 素 於 鹼 性 條 件 下 能 將 內 醯 胺 系 的 抗 生 素 ( 青 黴 素 ) 水 解 成 6- 胺 基 青 黴 酸 (6-APA) 至 於 此 酵 素 於 酸 性 條 件 下 能 進 行 逆 反 應, 並 且 可 利 用 此 特 性 來 生 產 半 合 成 青 黴 素 24
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於 1966 年, 德 國 人 R. C. Erickson 與 L. D. Dean 發 表 青 黴 素 醯 胺 酶 (penicillin acylase) 於 酸 性 條 件 下 能 夠 進 行 逆 反 應, 將 6-APA 轉 換 成 青 黴 素 由 於 此 酵 素 逆 反 應 的 被 發 現, 才 會 有 今 日 的 半 合 成 青 徽 素 合 成 法 26
屬 於 天 然 型 的 青 徽 素 G (penicillin G) 尚 具 下 列 缺 點 (1) 由 於 在 酸 性 條 件 下 不 安 定, 即 使 攝 食 入 口 ( 胃 液 係 酸 性 的 ) 亦 不 會 被 消 化 管 所 吸 收 27 (2) 會 被 細 菌 所 生 產 的 青 徽 素 分 解 酶 (penicillinase) 分 解 而 失 去 抗 菌 活 性
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29 研 究 人 員 發 現 若 以 化 學 法 所 合 成 的 誘 導 體 來 取 代 青 黴 素 分 子 上 面 的 烷 基 於 酸 性 條 件 下 利 用 酵 素 penicillin acylase 作 用 將 6-APA 與 這 些 誘 導 體 結 合, 所 得 的 產 物 即 為 所 謂 的 半 合 成 青 黴 素
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則 可 得 下 列 幾 點 的 改 進 (1) 於 抗 菌 活 性 方 面, 所 得 的 半 合 成 青 黴 素 要 比 經 由 發 酵 法 所 得 的 天 然 型 青 徽 素 還 要 高 (2) 具 有 更 佳 的 抗 菌 廣 效 性, 亦 即 能 抵 抗 更 多 種 的 細 菌 31
(3) 不 會 被 酵 素 青 黴 素 分 解 酶 (penicillinase) 所 分 解 (4) 經 口 投 與 後, 不 會 被 胃 酸 所 分 解 來 破 壞 活 性, 因 而 能 以 具 活 性 的 原 來 狀 態 被 消 化 管 所 吸 收, 如 此 才 能 達 到 藥 效 32
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4. 半 合 成 雪 華 露 絲 波 林 之 製 造 於 1955 年, 英 國 牛 津 大 學 的 G. G. F Newton 與 E. P. Abraham 首 先 由 Cephalosporium acremonium 這 株 黴 菌 分 離 出 雪 華 露 絲 波 林 C (cephalosporin C) 34
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於 雪 華 露 絲 波 林 C 被 發 現 的 16 年 後 ( 1971 年 ), 科 學 家 由 一 株 鏈 黴 菌 屬 (Streptomyces) 發 現 了 Cephamycin (7-methoxy cephalosporin) 的 存 在 此 一 新 抗 生 素 對 於 內 醯 胺 酶 具 有 抵 抗 性, 而 不 會 被 此 酵 素 所 分 解 36
天 然 型 雪 華 露 絲 波 林 尚 具 下 列 缺 點, 亦 即 (1) 由 於 在 酸 性 條 件 下 不 安 定, 即 使 攝 食 入 口 亦 不 會 被 消 化 管 所 吸 收 37 (2) 會 被 細 菌 所 生 產 的 頭 孢 子 菌 素 分 解 酶 (cephalosporinase) 分 解 而 失 去 抗 菌 活 性
38 研 究 人 員 發 現 若 以 化 學 法 所 合 成 的 誘 導 體 來 取 代 雪 華 露 絲 波 林 分 子 上 面 的 R1 或 R2 group, 則 可 獲 得 下 列 幾 點 的 改 進, 亦 即 (1) 於 抗 菌 活 性 方 面, 所 得 的 這 些 半 合 成 雪 華 露 絲 波 林, 要 比 經 由 發 酵 法 所 得 的 天 然 型 雪 華 露 絲 波 林 還 要 高
(2) 具 有 更 佳 的 抗 菌 廣 效 性 (3) 不 會 被 頭 孢 子 菌 素 分 解 酶 (cephalosporinase) 所 分 解 39 (4) 經 口 投 予 後, 不 會 被 胃 酸 所 分 解 而 破 壞 活 性, 因 而 能 以 具 活 性 的 原 來 狀 態 被 消 化 管 所 吸 收, 才 能 達 到 藥 效
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所 謂 的 內 醯 胺 酶 ( -lactamase) 係 指 水 解 penicillin p 系 抗 生 素 cephalosporin 系 抗 生 素 之 酵 素 41 以 前 者 為 受 質 的 -lactamase, 稱 之 為 penicillinase 以 後 者 為 受 質 的 -lactamase, 稱 之 為 cephalosporinase
2 疫 苗 生 產 42 巴 斯 德 氏 (Pasteur) 於 1880 年 實 驗 發 現, 所 使 用 之 雞 霍 亂 病 原 菌 一 旦 培 養 ( 放 置 ) 時 間 過 久, 則 會 失 去 其 毒 力 (virulence) 而 變 成 無 毒 性 (avirulent) 不 致 病 雞 霍 亂 菌 雞 隻 若 事 先 接 種 此 類 無 毒 性 雞 霍 亂 菌, 將 能 免 於 其 後 接 種 新 鮮 雞 霍 亂 菌 所 引 起 之 致 死 威 脅
巴 斯 德 氏 同 樣 成 功 的 將 此 免 疫 (immunity) 原 理 應 用 於 炭 痘 (anthrax) 之 預 防 因 而 將 此 無 毒 力 細 菌 稱 為 疫 苗 (vaccines) 43 而 將 疫 苗 所 產 生 的 免 疫 效 果 稱 為 疫 苗 接 種 (vaccination)
疫 苗 (vaccines) 用 語 的 由 來 乃 係 源 自 拉 丁 字 的 vacca ( 意 指 母 牛 ) 巴 斯 德 以 此 命 名 乃 係 為 了 要 紀 念 金 納 氏 (Edward Jenner) 於 1798 年 成 功 利 用 接 種 牛 痘 (cowpox) 對 抗 天 花 (smallpox) 之 偉 大 成 就 44
2-1 抗 體 與 免 疫 動 物 體 內 一 旦 遭 到 病 原 體, 如 細 菌 或 病 毒 或 細 菌 毒 素 入 侵 則 動 物 免 疫 細 胞 會 針 對 這 些 入 侵 病 原 體 表 面 的 蛋 白 質 等 物 質 ( 抗 原 ) 45 經 由 識 別 作 用 而 產 生 抗 體 (antibody) 以 資 對 付
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抗 體 係 由 2 條 H 鏈 (heavy chain; H chain) 2 條 L 鏈 (light chain; L chain) 所 連 結 成 具 有 複 雜 構 造 之 大 蛋 白 質 ( 合 計 四 條 蛋 白 質 鏈 ) 47
較 長 的 兩 條 鏈 稱 之 為 重 鏈 (H 鏈,heavy chain), 其 分 子 量 約 50,000 較 短 的 兩 條 鏈 則 稱 之 為 輕 鏈 (L 鏈, light chain), 其 分 子 量 約 25,000 48 兩 條 H 鏈 形 成 Y 字 型, 而 兩 條 L 鏈 則 分 別 結 合 於 Y 字 型 的 分 叉 部 分
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抗 體 之 作 用 乃 係 與 抗 原 結 合, 然 因 抗 體 有 兩 個 部 位 (Y 字 型 的 兩 股 分 叉 ) 能 與 抗 原 結 合 之 故 使 得 抗 體 與 抗 原 之 結 合 並 非 僅 止 於 一 對 一 的 附 著 而 已 50 由 於 抗 體 的 兩 股 分 叉 可 結 合 兩 個 抗 原, 而 促 成 了 抗 體 與 抗 原 之 大 結 合
結 果 使 得 所 形 成 的 複 合 體 無 法 再 漂 浮 於 水 裡, 而 係 沉 於 底 部 無 法 再 作 怪 生 體 內 繼 而 會 產 生 巨 噬 細 胞 (macrophage) 這 種 生 體 內 之 清 道 夫 51 將 成 團 ( 複 合 體 ) 之 抗 原 漸 漸 的 消 化 掉
所 謂 的 免 疫 (immunity), 乃 係 生 體 一 旦 遭 到 諸 如 蛋 白 質 細 菌 病 毒 或 毒 素 之 類 的 異 物 入 侵 體 內 52 生 體 為 了 使 異 物 失 活, 而 產 生 的 一 種 用 來 排 除 這 些 異 物 的 生 體 防 衛 機 構 感 染 症 主 要 可 概 分 為 細 胞 性 免 疫 (cellular immunity) 體 液 性 免 疫 (humoral immunity)
即 人 體 淋 巴 細 胞 會 辨 識 異 物 而 產 生 抗 體, 並 且 藉 由 細 胞 性 免 疫 淋 巴 細 胞 直 接 攻 擊 諸 如 結 核 菌 真 菌 病 毒 等 異 物 使 之 支 離 破 碎 53 或 體 液 性 免 疫, 即 抗 體 藉 由 與 異 物 之 結 合 而 間 接 性 的 讓 諸 如 葡 萄 球 菌 鏈 球 菌 等 異 物 無 毒 化, 來 消 除 入 侵 體 內 的 這 些 異 物
2-22 疫 苗 所 謂 的 疫 苗 (vaccine), 乃 係 病 原 體 (pathogens) 的 病 原 性 pathogenicity) 或 細 菌 毒 素 (toxins) 毒 性 (toxicity) 已 減 弱 或 消 失 之 抗 原 (antigen) 54 通 常 係 使 用 病 原 性 已 消 失 之 病 原 體 全 部 或 部 分 片 段, 經 由 注 射 等 方 式, 誘 導 動 物 體 內 產 生 抗 體
1. 活 體 疫 苗 係 於 動 物 體 內 接 種 病 原 性 已 減 低 ( 弱 毒 性 ) 之 活 病 原 體 ( 變 異 菌 株 ) 來 誘 導 免 疫 由 於 與 遭 致 病 性 病 原 體 感 染 具 有 同 樣 之 免 疫 誘 導 效 果, 因 而 效 果 相 當 好 55
活 體 疫 苗 之 應 用 包 括 脊 髓 灰 白 質 炎 (poliomyelitis, 俗 稱 小 兒 麻 痺 ) 用 來 預 防 卡 介 菌 (bacillus of Calmette and Guerin, 簡 稱 BCG) 的 卡 介 苗 (BCG vaccines) 56
活 體 疫 苗 之 優 點, 乃 係 一 生 僅 需 接 種 一 次 即 可 至 於 缺 點, 則 係 病 原 性 已 減 低 之 活 體 疫 苗 ( 弱 毒 性 變 異 菌 株 ) 有 可 能 會 因 某 種 不 明 機 制 而 恢 復 原 有 強 烈 致 病 活 性 57 造 成 因 接 種 此 類 疫 苗 而 發 生 感 染 的 恐 怖 意 外 事 故
亦 活 體 疫 苗 雖 然 效 果 佳 然 而 卻 有 遭 疫 苗 病 原 性 所 感 染 之 潛 在 風 險 58 為 了 改 善 此 種 缺 點, 乃 有 死 體 疫 苗 之 開 發 動 機
59 為 了 改 良 活 體 疫 苗 此 項 缺 點, 研 究 人 員 利 用 基 因 工 程 技 術 將 病 原 微 生 物 之 毒 素 基 因 予 以 去 除 (deletion) 或 改 變 (modification) 目 前 已 開 發 出 將 指 令 著 腸 毒 素 (enterotoxin) 這 段 基 因 領 域 去 除 掉 之 霍 亂 活 體 疫 苗
此 種 活 體 疫 苗 因 不 會 生 產 內 毒 素 而 不 會 引 發 腸 炎 至 於 指 令 天 然 抗 原 之 基 因 則 仍 保 持 60 對 於 病 原 性 霍 亂 菌 (Vibrio cholerae) 仍 具 免 疫 誘 導 效 果
2 死 體 疫 苗 61 係 於 動 物 體 內 接 種 失 活 病 原 體 來 誘 導 免 疫 死 體 疫 苗 之 應 用, 包 括 百 日 咳 (whooping cough) 霍 亂 (cholera) 日 本 腦 炎 (Japanese encephalitis) 狂 犬 病 (rabies) 流 行 性 感 冒 (influenza) 小 兒 麻 痺
死 體 疫 苗 之 優 點 乃 係 安 全 性 相 當 高 至 於 缺 點, 則 係 免 疫 期 效 有 限 而 須 多 次 接 種 62
3. 類 毒 素 係 毒 性 己 消 失 而 抗 原 性 尚 保 留 的 一 種 毒 素 即 類 毒 素 於 動 物 體 內 不 會 產 生 毒 性, 然 而 卻 具 有 能 讓 B 細 胞 產 生 免 疫 球 蛋 白 之 能 力 63
64 如 利 用 福 馬 林 讓 白 喉 桿 菌 (Corynebacterium diphtheriae) 或 破 傷 風 桿 菌 (Clostridium tetani) 所 產 生 之 白 喉 菌 外 毒 素 (exotoxins) 或 破 傷 風 菌 外 毒 素 去 毒 化 ( 無 毒 性 ) 所 製 成 之 類 毒 素 被 應 用 於 白 喉 (diphtheria) 或 破 傷 風 (tetanus) 等 疾 病 之 預 防
不 論 活 體 或 死 體 疫 苗, 由 於 所 利 用 的 係 為 病 原 體 本 身 因 而 容 易 遭 到 內 毒 素 (endotoxin, 構 成 部 分 細 菌 細 胞 壁 之 脂 多 糖 分 子 ) 所 污 染 65 而 導 致 引 發 副 作 用 之 疑 慮 為 了 克 服 此 項 缺 點 以 及 經 濟 面 之 考 量
研 究 人 員 組 合 蛋 白 質 工 程 學 (protein engineering) 基 因 工 程 學 (genetic engineering) 66 這 類 現 代 生 物 技 術 來 進 行 重 組 疫 苗 recombinant vaccines) 之 大 量 生 產 已 研 發 出 的 此 類 重 組 片 段 疫 苗 (subunit vaccines) 之 成 分, 如
(1) 藉 由 病 原 體 外 膜 蛋 白 質 所 產 生 的 抗 體 (2) 藉 由 抗 體 分 子 上 面 之 抗 原 鍵 結 部 位 所 產 生 的 迷 你 化 抗 體 (anti-idiotype antibody) 67 (3) 藉 由 基 因 免 疫 作 用 (genetic immunization) 來 誘 導 的 DNA 疫 苗 (DNA vaccines)
4. 重 組 疫 苗 疫 苗 開 發 技 術 之 所 以 能 夠 獲 得 急 速 進 展, 首 要 歸 功 於 基 因 操 作 技 術 之 日 漸 成 熟 目 前 研 究 人 員 已 能 藉 由 取 自 病 毒 之 部 分 基 因 組 ( 與 免 疫 有 關 的 部 分 ) 68 經 與 載 體 (vector) 連 結 之 後
再 將 所 得 的 此 一 重 組 載 體 (recombinant vector) 導 入 微 生 物 使 之 生 產 該 病 毒 基 因 所 表 現 出 來 之 蛋 白 質 ( 或 糖 蛋 白 質 ) 69 即 能 由 此 而 純 化 出 所 要 生 產 之 諸 如 B 型 肝 炎 疫 苗 之 類 的 疫 苗
利 用 基 因 操 作 技 術 生 產 疫 苗 之 優 點 包 括 (1) 能 夠 因 而 生 產 出 已 往 技 術, 即 利 用 培 養 細 胞 或 雞 蛋 來 生 產 疫 苗 所 無 法 培 養 之 病 原 體, 如 B 型 肝 炎 病 毒 非 A 非 B 型 肝 炎 病 毒 的 疫 苗 70
(2) 適 於 用 來 生 產 屬 於 危 險 度 高 之 病 原 體, 如 屬 於 愛 滋 病 病 原 體 的 這 種 逆 轉 錄 病 毒 人 類 T 細 胞 白 血 病 病 毒 的 疫 苗 71 (3) 得 以 節 省 疫 苗 之 生 產 成 本 及 時 間, 如 利 用 大 腸 菌 或 酵 母 菌 之 類 的 微 生 物 生 產 疫 苗, 則 較 已 往 利 用 雞 蛋 之 類 的 傳 統 技 術 迅 速 且 低 成 本 )
(4) 因 所 生 產 出 來 的 僅 為 所 需 之 蛋 白 質 而 得 以 提 升 疫 苗 產 品 之 純 度 至 於 缺 點 方 面 則 係 (1) 選 殖 出 屬 於 此 項 技 術 首 要 前 提 的 防 禦 抗 原 基 因 之 工 作 並 非 都 屬 易 事 72
(2) 要 讓 特 定 基 因 表 現 出 來 之 工 作 並 非 皆 屬 易 事 (3) 要 自 菌 體 內 純 化 出 高 純 度 蛋 白 質 並 非 易 事 (4) 生 產 所 得 抗 原 蛋 白 質 因 多 屬 可 溶 性, 而 在 免 疫 原 性 方 面 通 常 都 較 弱 73
那 些 原 僅 微 量 存 於 自 然 界 之 蛋 白 質, 若 能 經 由 基 因 操 作 以 及 微 生 物 技 術 的 配 合 將 因 能 大 量 生 產, 而 得 以 較 廉 價 方 式 提 供 研 究 材 料 74 此 類 微 量 蛋 白 質 所 具 機 能, 亦 因 研 究 人 員 的 積 極 研 究, 而 有 重 大 發 現, 且 開 發 出 此 類 蛋 白 質 之 新 利 用 法
經 由 微 生 物 所 生 產 且 實 際 被 利 用 的 此 類 微 量 蛋 白 質, 包 括 膜 島 素 (insu1in) 及 人 類 生 長 激 素 之 類 的 荷 爾 蒙 (hormone) 75 具 抗 病 毒 或 抗 癌 作 用 的 蛋 白 質
2-3 抗 體 工 程 學 76 無 論 係 傳 統 或 醫 療 用 途, 單 株 抗 體 (monoclonal antibody) 的 生 產, 都 係 於 細 胞 中 培 養 以 動 物 細 胞 株 量 產 抗 體 雖 屬 可 行, 然 其 缺 點 則 係 培 養 設 備 及 培 養 基 較 為 昂 貴 因 此, 諸 如 細 菌 酵 母 菌 之 類 的 微 生 物 細 胞, 亦 就 被 視 為 值 得 研 究 之 生 產 方 式
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以 細 菌 生 產 單 株 抗 體, 所 需 成 本 較 動 物 細 胞 便 宜 許 多 然 因 細 菌 缺 乏 糖 化 作 用 glycosylation) 這 個 步 驟, 即 無 法 對 人 體 蛋 白 質 進 行 正 確 修 飾 78 僅 適 於 用 來 量 產 不 發 生 糖 化 作 用 之 簡 單 蛋 白 質 分 子 或 抗 體 片 段 (antibody fragment)
79 至 於 需 要 再 進 行 糖 化 修 飾 之 蛋 白 質, 如 抗 體 由 於 糖 化 與 否 對 其 與 抗 原 之 間 的 辨 識 具 有 十 足 影 響 力, 細 菌 細 胞 就 不 適 於 用 來 作 為 量 產 系 統 抗 體 片 段 因 分 子 較 小 而 對 腫 瘤 細 胞 具 較 佳 穿 透 性, 適 用 來 進 行 此 方 面 的 研 究
至 於 進 入 人 體 細 胞 之 後 的 穩 定 性 而 言, 抗 體 片 段 的 效 果 就 遠 不 及 於 完 整 抗 體 由 於 抗 體 分 子 量 太 大, 微 生 物 很 難 將 之 以 原 始 狀 態 (native state) 生 產 出 來 因 而 研 究 人 員 乃 藉 由 除 去 無 關 抗 體 活 性 之 部 分 構 造 80
開 發 出 分 子 雖 然 變 小, 然 而 卻 仍 能 維 持 活 性 之 抗 體 小 片 段 如 此 不 但 使 得 抗 體 更 容 易 經 由 微 生 物 生 產 81 而 且 亦 能 減 少 抗 體 本 身 所 具 抗 原 性
1. 利 用 微 生 物 生 產 抗 體 片 段 利 用 微 生 物 進 行 具 有 抗 原 結 合 部 位 的 各 種 抗 體 小 片 段, 幾 乎 皆 能 取 代 單 株 抗 體 之 用 途 82 於 有 關 稱 之 為 Fv 的 片 段 方 面, 只 要 將 相 當 於 H 鏈 及 L 鏈 之 可 變 領 域 (V H 及 V L ) 的 基 因 片 段
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分 別 選 殖 並 且 表 現 於 微 生 物 即 可 得 之 至 於 scfv 方 面, 若 能 設 計 出 能 將 V H 及 V L 連 接 成 一 條 鏈 (single chain) 之 柔 軟 連 結 胜 肽 基 因 (linker peptide gene), 使 之 表 現 出 來 84 則 V H 與 V L 這 兩 條 蛋 白 質 鏈, 將 因 有 著 這 條 適 當 連 結 胜 肽 (linker peptide) 之 連 結 而 安 定 化
至 於 Fa 方 面, 則 係 使 得 H 鏈 與 L 鏈 之 可 變 領 域 (V H 及 V L ) 以 及 分 別 與 之 相 鄰 的 這 個 相 當 於 不 變 領 域 (C H 1 及 C L ) 之 基 因 斷 片 (V H -C H 1 及 V L -V L ) 分 別 表 現 而 製 得 85
2. 利 用 基 因 重 組 酵 母 菌 生 產 B 型 肝 炎 疫 苗 目 前 已 實 用 化 的 B 型 肝 炎 疫 苗 生 產 法, 可 分 為 86 (1) 利 用 分 離 自 B 型 肝 炎 帶 原 者 血 漿 之 表 面 抗 原 (HBs) 粒 子 ( 實 質 上 係 為 S 蛋 白 質 所 組 成 之 粒 子 ) 的 所 謂 第 一 世 代 B 型 肝 炎 疫 苗 (first generation HB vaccine)
(2) 利 用 基 因 重 組 法 表 現 B 型 肝 炎 病 毒 (HBV) S 基 因 而 製 作 成 之 S 蛋 白 質 粒 子 的 第 二 世 代 B 型 肝 炎 疫 苗 (second generation HB vaccine) 87 Fujisawa 等 人, 從 1984 年 開 始 著 手 開 發 免 疫 原 性 強 之 新 的 B 型 肝 炎 疫 苗
除 了 一 直 被 認 為 係 屬 B 型 肝 炎 病 毒 唯 一 表 面 抗 原 (surface antigen) 的 這 種 S 蛋 白 質 外 88 當 時 亦 發 現 B 型 肝 炎 病 毒 表 面 尚 且 存 有 分 子 量 較 S 蛋 白 質 高 的 這 種 M 蛋 白 質 及 L 蛋 白 質 還 發 現 到 位 於 M 蛋 白 質 N 末 端 的 這 個 pre-s2 領 域 裡, 存 有 感 染 防 禦 表 位
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因 此 發 現 而 得 以 研 發 出 能 夠 同 時 誘 導 出 S 抗 體, 屬 於 第 二 世 代 疫 苗, 係 由 S 蛋 白 質 所 誘 導 出 來 之 一 種 中 和 抗 體 及 Pre-S2 抗 體 之 M 蛋 白 質 (M protein) 90 M 蛋 白 質 目 前 已 經 躍 然 登 上 備 受 囑 目 之 三 代 新 型 有 力 免 疫 原
3 生 物 活 性 物 質 於 所 有 生 物 ( 動 物 植 物 以 及 微 生 物 等 ) 生 態 系 之 間 或 是 生 物 個 體 各 部 位 間, 都 有 影 響 它 們 生 理 活 性 的 一 些 媒 介 物 質 存 在 著 91 此 類 物 質 包 括 激 素 昆 蟲 激 素 維 生 素 抗 生 素 天 然 毒 等
生 物 之 所 以 具 有 生 理 現 象, 乃 與 此 類 物 質 其 有 相 當 緊 密 的 關 連 性 此 類 由 植 物 動 物 微 生 物 所 生 產, 對 於 有 些 生 物 具 有 特 異 生 理 活 性 之 物 質 92 一 般 將 之 稱 為 生 理 活 性 物 質 (physiologically active compounds)
生 理 活 性 物 質 對 於 人 體 而 言, 有 些 具 有 正 面 效 果 ( 藥 ), 有 些 則 相 反 ( 毒 ) 人 們 自 古 就 知 道, 如 何 利 用 天 然 的 生 理 活 性 物 質, 來 做 疾 病 的 預 防 與 治 療 之 用 93 隨 著 近 年 來 科 技 的 進 展, 此 方 面 的 研 究 更 朝 向 如 何 利 用 此 類 物 質, 於 增 進 ( 或 保 持 ) 人 體 健 康 改 善 環 境 以 及 增 產 糧 食 等 方 面 努 力
3-1 植 物 激 素 1. 吉 貝 素 已 被 發 現 的 植 物 生 長 調 節 物 質 ( 植 物 激 素 ) 大 都 屬 於 會 造 成 植 物 發 生 異 常 現 象 的 原 因 物 質 吉 貝 素 (gibberellin) i 乃 其 中 之 代 表, 係 為 四 環 性 雙 萜 (diterpene) 系 化 合 物 94
稻 苗 一 旦 感 染 馬 鹿 苗 病 (bakanae disease), 則 葉 子 不 但 會 變 成 淡 黃 色 95 且 其 長 度 亦 會 比 正 常 的 還 要 長 約 兩 倍 因 葉 子 的 增 長 只 是 白 白 的 浪 費 掉 肥 料 而 己, 稻 穀 產 量 叉 不 會 因 而 有 所 增 加 此 種 現 象 有 點 類 似 於 愚 人 做 愚 事, 因 而 被 日 本 人 稱 之 為 馬 鹿 = 愚 人
日 本 人 黑 澤 英 一 於 1926 年 在 台 灣 首 先 由 馬 鹿 苗 病 菌 的 培 養 液 ( 上 清 液 ) 裡 發 現 到 96 含 有 能 夠 有 效 促 進 稻 苗 的 伸 長 抑 制 葉 綠 素 的 形 成 抑 制 根 的 生 長 對 於 熱 具 安 定 性 的 毒 素 而 且 查 明 了 馬 鹿 苗 病 的 病 徵 係 由 富 士 黑 井 駝 背 菌 (Gibberella fujikuroi)
所 生 產 之 此 類 化 學 物 質 ( 毒 素 ) 所 引 起 的 隨 後, 日 本 人 數 田 貞 治 郎 與 住 木 諭 介 開 始 進 行 此 類 毒 素 的 純 化 分 離 結 果 於 1938 年 成 功 的 以 結 晶 方 式 純 化 出 兩 種 毒 素 97 並 且 將 之 命 為 gibberellin A 及 B
於 後 來 的 實 驗 證 明,gibberellin B 才 係 主 要 的 毒 素, 因 而 將 A 與 B 的 命 名 對 調 過 來 98 於 第 二 次 世 界 大 戰 後, 美 英 日 等 研 究 群 更 加 積 極 的 著 手 進 行 gibberellin A 之 研 究 結 果 證 實 gibberellin A 係 gibberellin A 1 A 2 A 3 之 混 合 物
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隨 著 病 原 菌 大 量 培 養 法 的 確 立, 更 多 新 的 gibberellin 因 而 相 繼 被 純 化 出 來 此 類 毒 素 的 化 學 構 造 亦 因 而 得 以 逐 次 被 鑑 定 100 gibberellin 原 本 都 被 認 為 僅 有 微 生 物 Gibberella fujikuroi ( 黴 菌 ) 才 會 生 產
於 1958 年,J. MacMillan 等 人 由 未 成 熟 的 植 物 種 子 分 離 出 gibberellin A 1 A 5 A 6 A 8 101 證 實 了 gibberellin 係 為 廣 布 於 高 等 植 物 的 一 種 植 物 激 素 目 前 為 止, 已 經 證 實 許 多 植 物 皆 含 gibberellin 這 種 植 物 激 素
為 了 與 馬 鹿 苗 病 菌 所 生 產 真 菌 源 吉 貝 素 (fungal gibberellin) 有 所 區 別 102 已 將 純 化 自 植 物 的 gibberellin 稱 之 為 植 物 源 吉 貝 素 (plant gibberellin) 於 1979 年 以 前, 一 般 都 認 為 於 微 生 物 裡 僅 馬 鹿 苗 病 菌 (Gibberella fujikuroi) 會 生 產 gibberellin
Rademacher 等 人 於 1979 年, 發 現 別 種 黴 菌 Sphaceloma manihoticola ( 一 種 病 原 菌 ) 亦 會 生 產 此 類 毒 素 並 且 純 化 出 此 一 毒 素 gibberellin A4 103 於 利 用 價 值 方 面,gibberellin 具 有 促 進 植 物 伸 長 誘 導 開 花 促 進 開 花 打 破 休 眠 等 生 理 活 性
104 除 了 可 利 用 這 些 生 理 活 性 於 促 進 蔬 菜 生 長 促 進 開 花 無 子 葡 萄 ( 將 葡 萄 的 未 成 熟 果 房 浸 於 吉 貝 素, 則 可 育 種 出 無 子 葡 萄 ) 的 育 種 等 農 業 用 途 之 外 亦 可 利 用 於 啤 酒 工 業 的 麥 芽 製 造 今 後,gibberellin 的 用 途 將 會 隨 著 生 物 技 術 的 進 步 而 更 其 潛 力
2. 細 胞 分 裂 素 105 最 早 被 發 現 於 植 物 組 織 培 養 的 研 究 過 程 美 國 的 Skoog 等 人 於 1956 年 成 功 的 自 高 壓 處 理 過 的 酵 母 核 酸 分 解 物 裡 分 離 出 此 一 能 夠 促 進 植 物 生 長 的 活 性 物 質, 並 且 將 之 命 名 為 凱 內 素 (kainetine)
經 由 化 學 方 法 證 明 了 kainetine 係 為 具 6- 呋 胺 嘌 呤 (6-furfurylaminopurine) 構 造 式 的 一 種 核 酸 鹼 基 導 體 106 Lett1arn 等 人 於 1964 年 自 未 成 熟 的 玉 米 種 子 裡, 分 離 出 能 夠 促 進 細 胞 分 裂 而 且 活 性 很 強 的 物 質 LettIam 等 人 將 此 一 活 性 物 質 命 名 為 玉 米 素 (zeatin)
107 其 後 研 究 人 員 陸 續 的 自 植 物 裡 發 現 出 更 多 的 相 關 活 性 物 質, 因 而 將 具 有 類 似 於 kainetine 這 種 促 進 植 物 細 胞 分 裂 的 活 性 物 質 總 稱 為 cytokinin 為 一 種 於 8- 羥 喹 啉 (oxine) 存 在 下 能 促 進 植 物 細 胞 分 裂 的 化 合 物 為 具 嘌 呤 (purine) 環 的 一 種 核 酸 鹼 基 誘 導 體
cytokinin 的 生 理 作 用 包 括 促 進 植 物 細 胞 分 裂 促 進 細 胞 伸 長 打 破 休 眠 阻 止 老 化 108
3-2 黴 毒 素 真 菌 所 生 產 之 二 級 代 謝 產 物 (secondary metabolites) 裡, 會 造 成 人 體 及 其 他 動 物 產 生 病 變 或 生 理 異 常 之 物 質, 總 稱 為 黴 菌 毒 (mycotoxin) 因 黴 菌 毒 而 誘 發 的 疾 病 則 總 稱 為 黴 菌 性 中 毒 症 (mycotoxicosis) 109
110 若 依 該 毒 性 之 標 的 臟 器 來 區 分, 則 可 分 類 為 肝 毒 性 黴 菌 毒 (aflatoxin, cyclochrotein, ruteoskailin) 腎 毒 性 黴 菌 毒 (citrinin, ochratoxin A) 神 經 毒 性 黴 菌 毒 (citreoviridine) 疫 擎 性 徽 菌 毒 (penitrem, fumitremordin, citreoviridine)
若 依 產 生 菌 屬 不 同 來 區 分, 則 可 分 類 為 黴 麴 毒 素 (aspergillus toxin) 青 黴 毒 素 (penicillium toxin) 梭 黴 毒 素 (fusarium toxin) 111 於 1960 年, 英 國 就 會 發 生 過 火 雞 因 攝 食 微 生 物 所 生 產 致 癌 物 而 導 致 大 量 中 毒 死 亡 之 事 件 造 成 此 事 件 的 元 凶 乃 係 黃 麴 菌 (Aspergillus flavus) 所 生 產 的 黃 麴 毒 素 (alfatoxin)
112 3-33 胰 島 素 胰 島 素 (insulin) 係 由 胰 臟 裡 的 胰 島 組 織 之 細 胞 所 分 泌 的 一 種 激 素 (hormone) 胰 島 裡 的 細 胞, 能 監 視 血 液 裡 的 葡 萄 糖 濃 度, 於 必 要 時 分 泌 胰 島 素 來 加 以 調 節 即 當 血 液 裡 的 葡 萄 糖 含 量 增 加 後, 細 胞 可 感 知, 並 且 將 葡 萄 糖 轉 為 肝 糖, 而 且 分 泌 胰 島 素
胰 島 素 之 功 能 為 113 (1) 加 強 葡 萄 糖 進 入 肌 肉 細 胞 的 功 能 (2) 促 進 葡 萄 糖 合 成 為 肝 糖 胰 島 素 係 為 Banting 與 Best 首 先 於 1922 年 由 胰 臟 (pancreas) 所 分 離 出 來 的 一 種, 具 降 低 血 糖 值 作 用 的 胜 肽 激 素 (peptide hormone)
當 胰 島 素 分 泌 異 常 時, 會 引 起 成 人 常 見 之 糖 尿 病 (diabetes) Albel 於 1926 年 完 成 了 胰 島 素 的 結 晶 114 至 於 整 個 胰 島 素 的 一 級 構 造, 則 由 Sanger 於 1955 年 完 成
於 1967 年,Steiner 證 明 了 胰 島 素 原 (proinsulin) 的 存 在 115 胰 島 素 前 驅 體 係 由 84 個 胺 基 酸 所 組 成 的 一 條 聚 胜 肽 若 利 用 放 蛋 白 酶 (trypsin) 來 處 理, 除 去 其 中 的 第 31 到 第 63 個 胺 基 酸 的 胰 島 素 前 驅 體
116 則 可 得 到 具 活 性 的 胰 島 素 目 前 胰 島 素 的 主 要 用 途 係 用 來 作 為 糖 尿 病 治 療 藥 已 往 所 使 用 的 胰 島 素 主 要 係 由 猪 或 牛 胰 臟 所 純 化 分 離 出 來 的, 雖 然 效 果 尚 可 被 接 受, 然 因 微 量 雜 質 偶 有 造 成 患 者 過 敏 反 應 發 生
117
118
基 因 工 程 學 (genetic engineering) 係 為 一 種 改 變 細 胞 基 因 構 造 的 方 法, 使 此 細 胞 成 為 能 夠 生 產 不 同 蛋 白 質 之 一 種 縮 小 版 工 廠 (miniature factories) 119 美 國 最 高 法 院 (U.S.Supreme Court) 已 准 許 由 基 因 工 程 所 製 造 出 來 的 新 生 命 之 專 利 申 請
120 因 而 基 因 接 合 (gene splicing) 亦 就 自 然 的 演 變 成 一 門 大 事 業 單 僅 美 國 就 已 有 數 百 家 公 司 利 用 基 因 上 予 以 重 新 設 計 (genetically redesigning) 之 細 菌 酵 母 以 及 其 他 細 胞 來 生 產 產 品 人 體 膜 島 素 係 為 最 早 被 開 發 出 來 的 基 因 工 程 產 品
121
將 人 體 染 色 體 DNA 裡 的 胰 島 素 合 成 信 息 予 以 導 入 細 菌 的 質 體 DNA 裡 經 將 所 得 的 此 種 細 菌 大 量 培 養, 則 可 實 現 人 體 胰 島 素 的 量 產 化 122 此 法 的 操 作 步 驟 簡 述 如 下 (1) 利 用 化 學 合 成 法 合 成 出 人 體 胰 島 素 的 基 因
(2) 將 所 得 的 胰 島 素 基 因 結 合 於 細 菌 的 質 體 (plasmid) 裡 (3) 將 所 得 的 雜 交 質 體 (hybrid plasmid, 或 稱 嵌 合 質 體 (chimera plasmid) 導 入 菌 體 細 胞 裡 123 (4) 大 量 的 進 行 此 菌 之 液 體 培 養
(5) 將 培 養 液 裡 的 胰 島 素 A 鏈 與 B 鏈 予 以 純 化 分 離 出 來 (6) 將 A 鏈 與 B 鏈 以 雙 硫 鍵 (disulfide bonds,-s-s-) 的 方 式 連 結 ( 氧 化 ) 起 來 124 (7) 製 得 完 整 的 胰 島 素 分 子 (complete insulin molecule)
125 此 種 由 細 菌 所 生 產 的 人 體 胰 島 素 與 人 體 所 生 產 的 胰 島 素 並 無 構 造 上 的 差 異 不 會 有 猪 或 牛 胰 島 素 那 種 引 起 人 體 產 生 過 敏 反 應 (allergic reactions) 的 不 良 結 果 此 種 由 細 菌 所 生 產 的 人 體 胰 島 素 製 劑 已 於 市 面 上 販 賣 著
3-4 類 固 醇 激 素 126 人 體 的 一 些 腺 組 織 會 分 泌 激 素 (hormones), 作 為 影 響 人 體 其 他 部 位 的 化 學 傳 訊 者 (chemical messengers) 對 於 人 體 而 言, 激 素 太 多 或 太 少 ( 即 激 素 失 調 (hormone disorders) 都 會 造 成 疾 病 類 固 醇 激 素 (steroid hormones) 係 屬 激 素 裡 的 重 要 一 群
已 往 類 固 醇 激 素 的 製 造, 都 係 利 用 化 學 合 成 法 來 進 行 然 自 從 1978 年 開 始, 諸 如 治 療 關 節 炎 過 敏 症 皮 膚 病 避 孕 激 素 不 足 症 所 用 的 類 固 醇 化 合 物, 都 已 改 為 利 用 發 酵 法 來 進 行 工 業 上 的 大 量 生 產 127
以 羊 毛 膽 固 醇 或 植 物 膽 固 醇 為 原 料, 利 用 Mycobacterium Rhacoccus Nocardia Arthrobacter 以 及 Brewbacterium 屬 細 菌 所 進 行 的 發 酵 反 應, 能 以 一 階 段 的 過 程 就 能 生 產 出 ADD 及 4-AD 128 經 由 酸 發 酵 法 所 得 的 ADD 與 4-AD, 可 再 經 由 化 學 合 成 法
129
將 之 轉 換 成 男 性 激 素 (male sex hormone, 如 testostesterone) 女 性 激 素 (female sex hormone, 如 estradiol progesterone 130 利 尿 劑 (diuretic, 如 spironolactone)
由 於 有 了 酸 酵 法, 類 固 醇 激 素 的 生 產 成 本 得 以 大 大 降 低 此 點 對 於 性 激 素 的 製 造 業 貢 獻 相 當 大 131
3-5 採 羊 毛 藥 EGF 隨 著 基 因 重 組 技 術 的 進 展, 僅 微 量 存 於 生 體 內 之 生 理 活 性 物 質 亦 可 能 因 而 大 量 生 產, 而 有 助 於 生 理 活 性 蛋 白 質 之 構 造 機 能 及 新 的 生 理 角 色 之 解 明 132 至 此 為 止, 雖 已 有 以 各 種 生 物 為 宿 主, 能 十 分 具 效 率 的 生 產 異 源 蛋 白 質 之 系 統 開 發 出 來, 然 而 於 實 驗 室 或 產 業 面 所 被 利 用 的 主 要 仍 為 大 腸 菌 之 系 統
133 其 理 由 乃 因 基 因 重 組 技 術 之 發 展, 係 以 大 腸 菌 系 統 所 進 行 過 來 的, 經 由 複 製 轉 錄 轉 譯 等 過 程 的 改 良 而 能 讓 大 腸 菌 效 率 良 好 的 生 產 異 源 蛋 白 質 生 產 暈 多 的 更 可 高 達 菌 體 蛋 白 質 的 數 十 %
大 腸 菌 所 生 產 異 源 蛋 白 質, 主 要 係 於 菌 體 內 ( 細 胞 質 ), 雖 亦 有 試 著 菌 體 外 之 分 泌 生 產 134 然 因 以 大 腸 菌 為 始 的 革 蘭 氏 陰 性 菌 於 細 胞 質 膜 外 側 存 有 外 膜 之 故 通 過 細 胞 質 膜 而 被 分 泌 出 來 之 蛋 白 質 會 停 留 於 間 質 層 的 空 間, 而 難 於 越 過 外 膜 被 分 泌 至 培 養 基 裡 ( 菌 體 外 )
此 外, 使 蛋 白 質 生 產 於 菌 體 內 時, 所 產 生 的 蛋 白 質 容 易 因 會 合 而 生 成 包 容 體 (inclusion body) 135 因 包 容 體 不 具 活 性, 於 經 變 性 可 溶 化 後, 必 須 再 施 予 再 生 操 作 使 成 活 性 型 且 因 須 進 行 細 胞 破 碎 以 便 純 化 蛋 白 質, 造 成 純 化 過 程 複 雜 的 內 毒 素 去 除 工 程 就 成 了 必 須 採 行 且 回 收 率 亦 因 而 低 滅
若 能 十 分 具 效 率 性 的 讓 蛋 白 質 分 泌 ( 生 產 ) 至 菌 體 外, 則 能 因 而 (1) 增 加 生 產 性 (2) 取 得 具 正 確 高 次 元 構 造 之 蛋 白 質 (3) 分 離 純 化 工 程 的 單 純 化 等 優 點 136
為 了 開 發 出 效 率 良 好 之 異 源 蛋 白 質 分 泌 生 產 系 統 研 究 人 員 們 試 圖 篩 選 出 蛋 白 質 分 泌 生 產 能 極 佳 不 產 生 菌 體 外 蛋 白 質 分 解 酶 而 且 容 易 培 養 之 細 菌, 作 為 有 用 之 宿 主 菌 137
Bacillus brevis HPDM 具 有 (1) 蛋 白 質 分 泌 能 力 極 佳 (2) 沒 發 現 到 菌 體 外 蛋 白 酶 (3) 營 養 培 養 基 能 達 高 的 菌 濃 度 等 優 良 性 質 138
而 且 活 菌 及 培 養 上 清 濃 縮 物 對 老 鼠 施 予 經 口 及 腹 腔 內 投 予 進 行 急 性 毒 性 試 驗 結 果, 生 存 率 及 剖 檢 並 無 發 現 異 常 因 而 確 認 B. brevis HPD31 係 為 安 全 性 高 之 菌 株 139
1. 作 為 採 羊 毛 藥 的 EGF 上 皮 細 胞 增 殖 因 子 (epidermal growth factor; 簡 稱 EGF) 係 為 分 子 量 6,216, 分 子 內 含 有 3 個 雙 硫 鍵 結, 由 53 個 胺 基 酸 所 構 成, 等 電 點 4.5 之 聚 胜 肽 (polypeptide) 140
141
1962 年 Cohen 氏 由 老 鼠 頓 下 腺 發 現 其 可 作 為 新 生 鼠 之 眼 臉 開 裂 及 齒 芽 發 生 之 促 進 因 子 此 係 與 單 離 自 人 尿 之 胃 酸 分 泌 抑 制 物 質 的 -urogastron 為 同 一 物 質 142
143 與 上 皮 細 胞 纖 維 芽 細 胞 血 管 內 皮 細 胞 平 滑 肌 細 胞 等 的 各 種 細 胞 之 細 胞 膜 上 的 EGF receptor 特 異 性 的 結 合 已 知 其 能 使 位 於 接 受 器 (receptor) 內 之 tyrosine kinase 活 性 化, 此 結 果 被 認 為 造 成 了 細 胞 之 增 殖, 以 及 分 化 等 的 生 理 活 性 之 表 現
144 羊 毛 之 剪 取 工 作, 係 為 需 要 熟 練 技 術 之 重 勞 力 因 而 澳 洲 聯 邦 科 學 產 業 研 究 部 (CSIRO) 著 手 研 究 不 須 熟 練 技 術, 而 能 省 力 化 之 剪 羊 毛 系 統 結 果 發 現,EGF 能 無 副 作 用 的 使 用 於 脫 毛
有 關 脫 毛 方 面,EGF 因 暫 時 性 的 抑 制 毛 根 部 的 細 胞 增 殖 造 成 羊 毛 之 根 部 變 細 結 果 促 進 了 羊 毛 之 脫 落 145
2. EGF 之 製 程 開 發 利 用 以 B. brevis HPD 31.M3 (methionine 要 求 株 ) 作 為 宿 主 而 質 體 則 係 pht110egf 之 基 因 改 良 菌 株 HPD31 (pht110egf), 來 進 行 量 產 EGF 之 培 養 條 件 探 討 146
147
病 毒 原 (prion, 又 稱 普 恩 蛋 白 ) 為 羊 搔 癢 病 狂 牛 病 之 病 原 體 係 種 真 感 染 力 之 蛋 白 質 顆 粒, 由 於 此 種 微 生 物 發 酵 法 所 要 生 產 的 係 為 羊 用 醫 藥 品 148 為 了 避 免 源 自 動 物 的 培 養 基 可 能 含 有 prion 之 危 險, 所 用 的 培 養 基 僅 為 源 自 植 物 之 成 分
149 於 純 化 分 離 的 工 程 方 面, 重 要 的 乃 係 開 發 出 低 成 本 且 能 簡 便 叉 安 定 的 製 造 出 此 種 高 品 質 動 物 用 醫 藥 品 原 料 之 方 法 為 了 自 B. brevis 發 酵 液 有 效 率 的 回 收 EGF ( 佔 發 酵 上 清 液 所 含 蛋 白 質 的 70% 以 上 ) Tabu 等 人 (2000 年 ) 利 用 流 體 床 層 析 法, 進 行 EGF 之 純 化
此 法 首 先 係 將 含 菌 狀 態 的 發 酵 液 ph 值 調 至 3.0 充 填 入 管 柱 之 後, 包 括 菌 體 及 低 活 性 多 量 體 EGF ( 活 性 僅 為 天 然 型 EGF 的 千 分 之 一 以 下 ) 在 內 幾 乎 所 有 的 夾 雜 蛋 白 質 與 沉 澱 物 150
都 將 被 排 出 管 柱 外, 殘 留 ( 吸 附 ) 於 管 柱 內 的 僅 剩 能 與 所 充 填 的 陽 離 子 交 換 樹 脂 結 合 之 天 然 型 EGF 經 由 此 法 而 能 僅 單 一 步 驟, 即 可 去 除 含 於 發 酵 液 裡 的 菌 體 及 夾 雜 蛋 白 質 151 此 際 所 得 EGF 濃 縮 物 之 純 度 即 達 90% 以 上, 而 回 收 率 則 達 80%
其 次 再 經 UF 10,000 膜 之 超 過 濾 處 理, 則 可 幾 乎 完 全 去 除 包 括 蛋 白 質 及 DNA 在 內 之 高 分 子 夾 雜 物 最 後 經 由 UF 3000 膜 之 超 過 濾 進 行 脫 鹽 濃 縮 以 及 真 空 冷 凍 乾 燥 即 可 製 得 純 化 之 EGF 原 藥 ( 回 收 率 71%) 152
3. EGF 之 應 用 每 頭 羊 ( 平 均 體 重 53 公 斤 ) 僅 施 予 皮 下 注 射 的 mg 之 EGF,, 即 能 極 具 效 率 且 高 安 全 性 的 採 集 羊 毛 此 種 利 用 EGF 的 採 集 法 稱 之 為 Biological i wool Harvesting ( 簡 稱 BWH) 153 不 僅 較 傳 統 剪 毛 法 省 人 力
且 尚 其 如 下 優 點, 亦 即 (1) 得 到 係 為 毛 端 細 圓 之 高 品 質 羊 毛 (2) 因 不 會 傷 及 皮 膚 而 不 會 有 刀 傷 出 血 的 情 形 發 生 154 (3) 因 而 可 以 減 少 預 防 寄 生 蟲 感 染 之 化 學 藥 品 使 用 量
日 本 Higata 醬 油 公 司 所 製 造 EGF 製 劑 已 於 1997 年 獲 得 澳 洲 政 府 認 可, 正 式 許 可 輸 入 作 為 羊 毛 之 採 毛 藥 155
4. 羊 毛 與 微 生 物 微 生 物 因 其 容 易 培 養 及 增 殖 速 度 快 等 優 點, 而 能 以 迅 速 且 廉 價 之 方 式, 進 行 蛋 白 質 ( 屬 於 基 因 產 物 ) 之 大 量 生 產 如 人 類 上 皮 增 殖 因 子 這 種 屬 於 控 制 細 胞 增 殖 的 重 要 蛋 白 質 即 屬 之 156
157 由 於 人 體 所 含 人 類 上 皮 增 殖 因 子 之 量 相 當 少, 若 要 收 集 到 足 以 供 應 純 化 之 用 的 數 量, 則 要 相 當 多 的 原 料 及 經 費 因 而 已 往 若 要 購 買 1 公 克 的 人 類 上 皮 增 殖 因 子, 就 得 花 費 近 3 億 台 幣 現 今 已 因 基 因 操 作 技 術 的 開 發, 得 以 經 由 微 生 物 進 行 量 產
大 幅 降 低 了 此 種 蛋 白 質 的 價 格 此 種 增 殖 因 子, 由 於 微 生 物 的 幫 助, 得 以 廉 價 方 式 大 量 供 應 158 有 關 此 增 殖 因 子 於 醫 療 方 面 的 應 用, 亦 因 而 廣 被 研 究 著
159 此 外, 澳 洲 研 究 人 員 意 外 發 現 此 種 蛋 白 質 尚 具 別 種 生 理 作 用 即 當 以 靜 脈 注 射 方 式 注 入 此 種 蛋 白 質 於 綿 羊, 發 現 羊 毛 之 毛 根 會 因 而 變 細 弱 於 一 定 期 間 之 後, 能 以 手 工 方 式 進 行 羊 毛 之 採 集
羊 的 健 康 不 因 為 此 種 蛋 白 質 的 注 入 體 內 而 受 影 響 160 所 得 羊 毛 之 品 質 亦 較 毛 剪 ( 機 械 方 式 ) 所 得 的 佳 所 需 之 費 用 雖 與 已 往 的 沒 多 大 差 異, 然 而 人 事 費 卻 能 因 而 大 幅 減 低, 而 且 羊 毛 的 品 質 亦 得 以 提 升
1. 試 述 何 謂 抗 生 素 2. 試 述 何 謂 -lactam antibiotic 3. 試 述 何 謂 semisynthetic antibiotic 並 舉 例 說 明 之 161 4. 試 述 penicillin acylase 於 半 合 成 青 徽 素 生 產 之 應 用
5. 試 述 疫 苗 種 類 及 其 特 色 6. 試 述 微 生 物 於 抗 體 生 產 之 應 用 7. 試 述 何 謂 gibberellin 及 其 生 產 與 應 用 162 8. 試 述 基 因 工 程 於 人 體 膜 島 素 生 產 之 應 用
9. 試 述 微 生 物 酸 酵 於 類 固 醇 激 素 生 產 之 應 用 10. 試 述 微 生 物 酸 酵 於 採 羊 毛 用 藥 之 生 產 與 應 用 163
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