Pharmaceutical Biotechnology - What is pharmaceutical biotechnology 2 Biotechnology use microorganisms,

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Text of Pharmaceutical Biotechnology - What is pharmaceutical biotechnology 2 Biotechnology use...

  • By Yuqiong Xia 2014

    Introduction

    Pharmaceutical Biotechnology

  • What is pharmaceutical biotechnology

    2

     Biotechnology  use microorganisms, plants, and animals or parts to

    produce useful compounds

     Pharmaceutical biotechnology  biotechnological manufacturing of pharmaceutical

    products

    生物制药工程 夏玉琼 西安电子科技大学

  • What are biopharmaceuticals

    3

     Protein and peptides  Anti-sense Oligonucleotides  DNA

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  • Biopharmaceuticals in market

    4

     Epoetin-α(红细胞生成素)(Epogen®, Eprex®, Procrit®)

     Abciximab (阿昔单抗)(ReoPro®)  Interferons-α(Intron®A, Roferon®A), interferons -β

    (Avonex®, Rebif®, Betaseron®)  Anti-TNF-α agents (Enbrel®, Remicade®, Humira®)  Trastuzumab (曲妥单抗)(Herceptin®)

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  • What we will learn

    5

     Part I Basics  Molecular biotechnology  Protein analysis  Protein production and purification  Formulation  Pharmacokinetics and pharmacodynamics  Protein immunogenicity  Genomics

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  • What we will learn

    6

     Part II Biopharmaceutical drugs  Gene therapy  Oligonucleotides  Hematopoietic Growth Factors  Interferons and Interleukins  Insulin and Growth Hormones  Monoclonal Antibodies

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  • 7

    Reference

    http://web.xidian.edu.cn/yqxia/teach.html

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  • How to get your score

    8

     60% final exam  20% literature report  10% homework  10% attendance

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  • Molecular Biotechnology

    Pharmaceutical Biotechnology 生物制药工程 夏玉琼 西安电子科技大学

  • Outline

    10

     Basics  Cell  Gene expression

     Techniques  Recombinant DNA technology  Special DNA technology  Cell cultures

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  • 11

    The Prokaryotic Cell 生物制药工程 夏玉琼 西安电子科技大学

  • G+ cell and G- cell

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    G+ cell G- cell

    PG of multilayer PG of Mono or double layer

    Without LPS Containing toxic LPS OM: Outer Membrane IM: Inner Membrane PG: peptidoglycan LPS: lipopolysaccharide

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  • 13

    Plasmids

    http://en.wikipedia.org/wiki/File:Plasmid_replication_(english).svg

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  • 14

    The Eukaryotic Cell 生物制药工程 夏玉琼 西安电子科技大学

  • Outline

    15

     Basics  Cell  Gene expression

     Techniques  Recombinant DNA technology  Special DNA technology  Cell cultures

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  • DNA replication

    16

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  • 17

    Transcription 生物制药工程 夏玉琼 西安电子科技大学

  • 18

    RNA splicing 生物制药工程 夏玉琼 西安电子科技大学

  • 19

    Translation 生物制药工程 夏玉琼 西安电子科技大学

  • Outline

    20

     Basics  Cell  Gene expression

     Techniques  Recombinant DNA technology  Special DNA technology  Cell cultures

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  • 21

    Recombinant DNA technology/DNA cloning 生物制药工程 夏玉琼 西安电子科技大学

  • 22

    DNA transfer by electroporation

    http://www.btxonline.com/product_images/uploaded_images/electroporation-cartoon.png

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  • 23

    DNA transfer by phage 生物制药工程 夏玉琼 西安电子科技大学

  • 24

    DNA transfer by conjugative plasmid

    http://en.wikipedia.org/wiki/File:Conjugation.svg

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  • 25

    DNA transfer by virus virus infection

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  • DNA transfer into nucleus

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     Only for animal and plant cells

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  • DNA transfer by special conjugation

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     Infected plant cells develop crown gall 冠瘿病  Modified Agrobacterium can transfer DNA  biological kingdom barriers are crossed in a natural fashion

    根癌土壤杆菌

    Ti:tumorinducing

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  • DNA sources

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     Synthetic DNA  organic DNA synthesis approach  only for small proteins

     cDNA (the copy DNA)  From mRNA

     DNA libraries

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  • Production by recombinant DNA technology

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     Human insulin

     Human growth hormone (hGH)

    http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTyGER40Hz8bzW81RxVH-GeTdy4fUbZY9LiNi6K7VYSVNABmkwD http://gene-vinate.com/doc_images/hegf_image1.jpg

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  • 30

    Production of insulin by recombinant DNA tech

    β-gal: β-半乳糖苷酶,乳糖启动子的产物

    Cyanogen bromide:溴化氰,水解含有Met(甲硫氨酸)的多肽

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  • 31

    Production of hGH by recombinant DNA tech

    http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/lectures/recomb01.jpg

    Add a part of missing DNA

    Add a leading DNA

    Protein between IM and OM

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  • Outline

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     Basics  Cell  Gene expression

     Techniques  Recombinant DNA technology  Special DNA technology  Cell cultures

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  • Special DNA techniques

    33

     Gene sequencing  DNA hybridization  PCR technology

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  • Gene sequencing by Sanger method

    34 http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/lectures/ddNTP.jpg

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  • Gene sequencing by Sanger method

    35 http://www.scq.ubc.ca/genome-projects-uncovering-the-blueprints-of-biology/

    C G A T

    Primer Fragment to be sequenced

    Fix reaction mixtures, each contains a ddNTP

    Gel electrophoresis

    Template Primer DNA polymerase dA(T,C,G)TP ddCTP

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  • 36

    DNA hybridization to detect mutant

    Modified from http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio225/chap10/ss3.htm

    DNA from white blood cells or amnion fluid (羊水)

    Boil DNA to make it single-stranded

    Hybridize with probes probe

    Hybridized DNA

    Nonhybridized DNA

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  • 37

    PCR technology

    https://www.boundless.com/image/the-process-of-pcr-in-dna-amplification--2/

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  • 38

    Application of PCR technology

    https://encrypted-tbn2.gstatic.com http://static.ddmcdn.com/gif/blood-cells.jpg http://www.collegecrunch.org/wp-content/uploads/2009/09/forensic-science-350x350.jpg

    Detect microbial pathogens in food

    Detect bacterial and viral pathogens in clinical material

    Determine the origin of DNA in forensic science

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  • Outline

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     Basics  Cell  Gene expression

     Techniques  Recombinant DNA technology  Special DNA technology  Cell cultures

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  • 40

    Cultivation of microbes Microbes Growth medium: nutrients

    http://en.wikipedia.org/wiki/File:Anthrax_culture.jpg

    Harvest bioproducts

    Bacteria growth curve

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  • 41

    Animal Cell Cultures

    http://www.zet.or.at/spool/gfx/1201165054-SerumfreeDB.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/Cell_culture

    Need all nutrients, special growth factors and hormones

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  • 42

    Plant Cell Cultures

    http://www.ime.fraunhofer.de/en/businessareasMB/integrated_production_platforms/plant_cell_culture.html

    can not be kept in the differentiate