Program wykładów I. Problemy podstawowe   I. Problemy podstawowe Biotechnologia farmaceutyczna– rys historyczny, zakres działania, uwarunkowania prawne, problemy etyczne, odbiór społeczny. Drobnoustroje jako biologiczne źródło nowych substancji biologicznie czynnych i przesiewowe techniki poszukiwania tych substancji. 3. Badania przedkliniczne i kliniczne nowych potencjalnych leków 4. Znajomość metabolizmu drobnoustrojów podstawą planowania procesów biotechnologicznych. Przypomnienie najważniejszych szlaków metabolicznych i zasad ich regulacji. 5. Peryferyjne szlaki metaboliczne i ich produkty. 6. Inżynieria biochemiczna; otrzymywanie i hodowla szczepów wysokowydajnych 7. Nadprodukcja metabolitów podstawowym celem procesów biotechnologicznych. Sposoby osiągnięcia efektu nadprodukcji

II. Biofarmaceutyki – nowe leki będące produktami nowoczesnej biotechnologii   8. Planowanie procesów biotechnologicznych. Metody izolacji i oczyszczania produktów. 9. Techniki biotechnologii farmaceutycznej. Kontrola parametrów i jakości w trakcie procesów biotechnologicznych. 10. Wytwarzanie i izolacja małocząsteczkowych metabolitów wtórnych – antybiotyki, statyny 11. Białka jako leki białka terapeutyczne – sposoby wytwarzania analiza i kontrola procesów wytwarzania białek technologie wytwarzania form leków białkowych strategie redukowania alergenności preparatów białek przykłady preparatów stosowanych w lecznictwie białka hybrydowe immunoglobuliny w terapii.

12. Kwasy nukleinowe jako leki strategia antysensowa terapia genowa technologie otrzymywania oligodeoksynukleotydów (ODN) wytwarzanie form leków ODN. 13. Hodowle komórek i tkanek do celów terapeutycznych. 14. Wytwarzanie szczepionek. 15. Wytwarzanie sztucznych tkanek z zastosowaniem biopolimerów i systemów kontrolowanego uwalniania substancji Literatura uzupełniająca:   A Chmiel, BIOTECHNOLOGIA. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne, PWN W-wa 1998 Biotechnologia farmaceutyczna, pod red. O. Kaysera i R. H. Müllera, PZWL, Warszawa 2004

Biotechnologia - definicje Chmiel: Interdyscyplinarna dziedzina nauki obejmująca różne kierunki technicznego wykorzystania materiałów i procesów biologicznych Borowski: Tworzenie, wytwarzanie i przetwarzanie dóbr użytkowych na drodze racjonalnej, poprzez wykorzystanie natury molekularnej przyrody ożywionej Lexicon der Chemie (1997): Biotechnologia jest zorientowaną na praktyczne zastosowania naukową dziedziną wiedzy na pograniczu mikrobiologii i biochemii, w ścisłym powiązaniu z chemią techniczną, technologią procesową i inżynierią aparaturową. Zajmuje się ona zastosowaniem procesów biologicznych w technologii i produkcji przemysłowej

Biotechnologia zielona – zastosowania metod biotechnologicznych w rolnictwie Biotechnologia biała – wykorzystanie systemów biologicznych w produkcji przemysłowej i ochronie środowiska Biotechnologia czerwona – zastosowania metod biotechnologicznych w ochronie zdrowia --------------------------------------------------------------------------- BIOTECHNOLOGIA FARMACEUTYCZNA - wykorzystanie klasycznych technik biotechnologicznych do produkcji substancji leczniczych i diagnostycznych oraz nowych metod farmaceutycznych

Biotechnologia – metody i techniki technologia mikrobiologiczna technologia fermentacyjna technologia enzymatyczna inżynieria bioprocesowa inżynieria genetyczna inżynieria cytogenetyczna inżynieria białka

Perspektywy i możliwości Atuty biotechnologii przetwarzanie surowców odnawialnych selektywne otrzymywanie optycznie czystych substancji łagodne warunki prowadzenia procesów mała energochłonność duży stopień bezpieczeństwa mała szkodliwość dla środowiska Perspektywy i możliwości możliwość skutecznej diagnostyki i leczenia chorób i nowotworowych; tworzenie nowych leków i szczepionek; pokonanie problemu głodu dzięki wprowadzeniu GM roślin odpornych na choroby i niekorzystne warunki klimatyczne oraz bardzo szybko rosnących.

PODSTAWY UZASADNIAJĄCE ODRĘBNOŚĆ BIOTECHNOLOGII FARMACEUTYCZNEJ 1. Produkcja substancji czynnych z użyciem niezmienionych genetycznie organizmów 2. Fermentacja z użyciem zmodyfikowanych genetycznie drobnoustrojów w celu otrzymania rekombinowanych białek 3. Wykorzystanie drobnoustrojów jako źródła nowych struktur wiodących substancji czynnych, poszukiwanie i wykrywanie substancji czynnych w zawiesinie pohodowlanej za pomocą wysokosprawnego przesiewania (high throughput screening) w skali przemysłowej 4. Otrzymywanie oraz produkcja przeciwciał monoklonalnych oraz szczepionek stosowanych w leczeniu i diagnostyce 5. Produkcja białek dla molekularnych systemów testowych i badań 3D struktur enzymów i białek receptorowych 6. Biotransformacja substancji 7. Otrzymywanie specyficznych dla danych tkanek cząsteczek i postaci leków (drug targeting)   1. 

Dziedziny biotechnologii farmaceutycznej

Historia biotechnologii farmaceutycznej

Światowy rynek biofarmaceutyków w latach 1993-2002 światowy rynek biofarmaceutyków zwiększył się czterokrotnie z wartości sprzedaży od 8,4 mld USD w 1993r. do 32,4 mld USD w roku 2002 Wartość światowego rynku biofarmaceutyków w latach 1993-2002

Porównanie koncernów farmaceutycznych i firm BIO-TECH Firma Zatrudnienie Zyski Wydatki na R&D Ogółem (w mld USD) Na pracownika W tys. USD % zysku B-T Amgen Genentech Biogen Genzyme Chiron Immunex Farma Merck& Co Johnson & Johnson Bristol Myers Squibb Pfizer Glaxo Eli Lilly 6400 3880 1350 3860 3110 1170 62300 97800 54500 51000 55273 31300 3,43 1,41 0,83 0,77 0,68 0,56 32,76 27,44 20,2 16,27 13,57 9,81 536 364 611 201 220 478 526 281 371 319 245 314 0,82 0,33 0,22 0,16 0,25 0,13 2,11 2,6 1,84 2,78 2,05 1,78 24 23 27 20 37 6 9 17 15 18

Etapy opracowywania nowego leku w USA Cel molekularny Związek wiodący Potencjalny lek Badania przedkliniczne charakterystyka właściwości fizykochemicznych opracowanie testów chemicznych i biologicznych optymalizacja warunków procesu technologicznego opracowanie warunków podawania leku testy na zwierzętach: farmakologia, toksykologia, farmakokinetyka (absorpcja

Etapy opracowywania nowego potencjalnego leku

Ekonomika procesu opracowywania nowego leku Etap Koszt (mln USD) Okres (lata) Powodzenie (%) Odkrycie celu molek. 7 3 Procedury 65 przesiewowe 10 1 Optymalizacja struktury wiodącej 14 1 60 Badania przedkliniczne 12 1 50 Badania kliniczne Faza I 20 Faza II 20 5 25 Faza III 280 Ogółem 363 10 4

Światowy rynek biofarmaceutyków w roku 2007 Światowa sprzedaż leków biotechnologicznych w 2007 – 75 mld USD. 22 główne produkty ze sprzedażą ponad 1 mld USD. 51% rynku – USA; 24% - Europa Wzrost o 12,5% w stosunku do roku 2006. Jest to przyrost dwukrotnie większy niż dla firm sektora farmaceutycznego. Gruoy leków, których sprzedaż wzrosła w największym stopniu: przeciwcukrzycowe, szczepionki, leki przydatne w terapii chorób auto-immunologicznych oraz w terapii przeciwnowotworowej. Nowe produkty: leki dla terapii melanomy, osteoporozy oraz stwardnienia rozsianego. Główne przyczyny sukcesu: Efektywność Małe zagrożenie konkurencją leków generycznych

Wartość sprzedaży głównych biofarmaceutyków w latach 2001-2003

Procentowy udział poszczególnych biofarmaceutyków i wartość sprzedaży poszczególnych biofarmaceutyków w światowym rynku rekombinowanych białek w roku 2003 i prognoza na rok 2010 EPO - erytropoetyny; IFN - interferony; INS - insulina; CSF - czynniki stymulujące wzrost kolonii; BF - czynniki krzepnięcia krwi; HT - leki hormonalne; F/PI - białka fuzyjne/inhibitory białek; ENZ - enzymy; IL - interleukiny; PA -tkankowe aktywatory plazminogenu; GF - czynniki wzrostu;

Wprowadzanie na rynek światowy białek jako leków wytwarzanych metodami biotechnologicznymi

Perspektywy biotechnologii farmaceutycznej poszerzanie udziału w rynku farmaceutycznym wprowadzanie do lecznictwa białek zmodyfikowanych malejące koszty wytwarzania; nowi producenci: drobnoustroje ekstremofilne, transgeniczne rośliny i zwierzęta wykorzystanie osiągnięć genomiki (Human Genome Project i inne) dla odkrywania nowych celów molekularnych wykorzystanie osiągnięć farmakogenomiki – leki nakierowane na określone grupy pacjentów somatyczna terapia genowa in vitro i in vivo; technologia siRNA terapia antysensowa ksenotransplantacje

Społeczny odbiór biotechnologii Organizmy Modyfikowane Genetycznie - GMO (z ang. Genetically Modified Organism) - Organizmy Transgeniczne są to organizmy które zawierają w swoim genomie (czyli informacji genetycznej organizmu) obce geny, pochodzące z obcego organizmu.

Eurobarometr 2005

Eurobarometr 2005

Eurobarometr 2005

Eurobarometr 2005 Żywność GMO

Eurobarometr 2005 Badania nad wykorzystaniem komórek macierzystych

Eurobarometr 2005 Badania nad wykorzystaniem komórek macierzystych

Eurobarometr 2005

Eurobarometr 2005 Wiek a poparcie dla różnych biotechnologii

EUROBAROMETR dotyczący publicznego odbioru biotechnologii (1997) - Większość Europejczyków uważa różne zastosowania współczesnej biotechnologii za użyteczne dla społeczeństwa. Opracowywanie nowych metod diagnostycznych i leków są uważane za najbardziej przydatne i najmniej niebezpieczne - Wykorzystywanie osiągnięć biotechnologii w celu wytwarzania żywności oraz przenoszenie ludzkich genów do zwierząt w celu wytwarzania organów do transplantacji uznano za najmniej przydatne i potencjalnie niebezpieczne - Europejczycy uważają za mało prawdopodobne, że biotechnologia przyczyni się w znaczący sposób do redukcji zjawiska głodu w krajach Trzeciego Świata - Większość uważa, że produkty GM powinny być oznakowane - Większość uważa, że powinno się raczej kontynuować tradycyjne metody, aniżeli zmieniać nawyki żywieniowe zwierząt hodowlanych za pomocą metod BT - Mniej niż 25% uważa, że aktualnie obowiązujące przepisy prawne w sposób wystarczający chronią społeczeństwa przed ryzykiem związanym ze stosowaniem metod współczesnej biotechnologii - Tylko około 20% wyraża pogląd, że regulacje prawne dotyczące biotechnologii powinny się odnosić jedynie do przemysłu - Jedna trzecia badanych uważa, że organizacje takie jak ONZ lub WHO są lepiej predestynowane do opracowania regulacji prawnych dotyczących biotechnologii niż organizacje ściśle naukowe

Wyniki sondażu na temat stosunku społeczeństw UE do stosowania manipulacji genetycznych

The Royal Society Report Public Understanding of Science ...Our most direct and useful message must be to the scientist themselves: learn to communicate with the public, be willing to do so and consider you duty to do so!