Экономическое обоснование биотехнологического производства лекарственных средств

Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Самарский Государственный Медицинский университет

Реферат

по фармацевтической биотехнологии

Тема: Экономическое обоснование биотехнологического производства лекарственных средств

Выполнила: студентка 64 группы

Ламонова Ольга Викторовна

Проверил: заведующий кафедрой

фармацевтической технологии,

доктор фармацевтических наук,

профессор

Первушкин С.В.

Самара 2010

Содержание

• Введение
• 1. Лекарственные средства, полученных биотехнологическим путем
• 2. Экономическая выгода биотехнологического производства лекарственных средств
• Заключение
• Список литературы
• Введение
• Биотехнология все активнее входит в жизнь современной цивилизации. К настоящему времени мировой рынок ее продукции оценивается почти в 163 млрд. долларов. Основными секторами этого стремительно развивающегося рынка являются:
• - продукты для пищевой промышленности и сельского хозяйства - 45 млрд. долларов;
• - фармацевтическая продукция - 26,8 млрд. долларов;
• - ферменты и препараты для производства моющих средств - 21 млрд. долларов;
• - посадочный материал модифицированных растений - до 30 млрд. долларов;
• - фармацевтические косметические средства, полученные из натурального растительного или животного сырья - 40 млрд. долларов.
• Одним из наиболее перспективных направлений развития биотехнологии многие ученые считают разработку лекарственных средств. Роль биотехнологии в медицине возрастает год от года.
• Не случайно в рамках I Международного конгресса "Биотехнология - состояние и перспективы развития", который пройдет в Москве в середине октября, было решено организовать специальную секцию - "Биотехнология и медицина".
• На ней предлагается рассмотреть такие аспекты применения биотехнологий в медицине, как выпуск лекарственных препаратов на основе генноинженерных продуцентов, применение в медицине клеточных биотехнологий, производство новых субстанций для получения лекарственных средств и биотехнологии диагностических тест-систем. [2]
• 1. Лекарственные средства, полученных биотехнологическим путем
• Стремительное развитие биотехнологий вывело производство лекарств на совершенно новый уровень. Новая биотехнология расширила горизонты в исследованиях процессов, происходящих в организме при различных патологиях. В отличие от традиционных лекарственных средств, полученных методами химического синтеза, в фармацевтических биотехнологиях используются методики, позволяющие создавать соединения, составляющие основу препаратов (прежде всего, белки), зачастую идентичные естественным.
• Детальное понимание причин патологического процесса на молекулярном и генетическом уровнях освещает точную причину его развития и обозначает точку, требующую терапевтического вмешательства. Владение информацией о структуре и функциях генов и их белковых производных, участвующих в протекании болезни, дает возможность разрабатывать новые продукты не методом проб и ошибок, а рационально (так называемый рациональный драг-дизайн). [3]
• Главным преимуществом лекарственных средств, полученных биотехнологическим путём, является их высокая специфичность по отношению к факторам, связанным с возникновением и развитием болезни и естественная способность к метаболизму.
• Антибиотики - самый большой класс фармацевтических соединений, синтез которых осуществляется микробными клетками. К этому же классу относятся противогрибковые агенты, противоопухолевые лекарства и алкалоиды. Из нескольких тысяч открытых антибиотиков львиная доля принадлежит актиномицетам. Наиболее распространенными с коммерческой точки зрения оказались пенициллины, цефалоспорины и тетрациклины.
• Начиная с середины 1960-х годов в связи с возросшей сложностью выделения эффективных антибиотиков и распространением устойчивости к наиболее широко применяемым соединениям у большого числа патогенных бактерий исследователи перешли от поиска новых антибиотиков к модификации структуры уже имеющихся. Они стремились повысить эффективность антибиотиков, найти защиту от инактивации ферментами устойчивых бактерий и улучшить фармакологические свойства препаратов.
• Большинство исследований было сосредоточено на пенициллинах и цефалоспоринах, структура которых включает четырехчленное b-лактамное кольцо. Добавление к b-лактамному кольцу метоксильной (СН3О)-группы привело к появлению цефамицинов, близких к цефалоспоринам и эффективных как против грамотрицательных, так и против пенициллиноустойчивых микробов. [7]
• Исследователи фирмы "Мерк, Шарп и Доум" открыли новый класс b-лактамных антибиотиков, тиенамицины, продуцируемых Streptomyces cattleya. Тиенамицины чрезвычайно эффективны против грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также способны ингибировать b-лактамазы, что значительно повышает возможности этих антибиотиков.
• К ингибиторам b-лактамаз относятся также клавулановая и оливановая кислоты, идентифицированные исследователями английской фармацевтической компании "Бичем". Компания выпустила новый антибиотик, аугментин, который представляет собой комбинацию b-лактамного антибиотика амоксициллина и клавулановой кислоты.
• Число противоопухолевых веществ микробного происхождения довольно ограниченно. Блеомицин, выделенный Умезавой из культур Streptomyces verticilliis, представляет собой гликопептид, который действует, разрывая ДНК опухолевых клеток и нарушая репликацию ДНК и РНК. Другая группа противоопухолевых агентов создана на основе комбинации аминогликозидной единицы и молекулы антрациклина. Недостатком обоих соединений является их потенциальная опасность для сердца.
• В медицине применяют также аминокислоты, например, аргинин. В сочетании с аспартатом или глутаматом он помогает при заболевании печени. K-Na-аспартат снимает усталость и облегчает боли в сердце, его рекомендуют при заболевании печени и диабете. Цистеин защищает SH-ферменты в печени и других тканях от окисления и оказывает детоксицирующее действие. Он проявляет также защитное действие от повреждения, вызываемых облучением. Дигидроксифенилаланин и D-фенилаланин эффективны при болезни Паркинсона. [4]
• Для создания лекарственных препаратов используют зеленую водоросль Scenedesmus. Ее культивируют в жидкой питательной среде, извлекают и проводят экстракцию этиловым спиртом. Биомассу отделяют и подвергают ферментативному гидролизу щелочной протеазой. Около 50% белков при этом распадается до пептидов. Гидролизат содержит почти все незаменимые аминокислоты, используется этот продукт для быстрого восстановления организма, а также как компонент косметических средств. Если вместо обработки этанолом провести двукратную экстракцию дистиллированной водой, а затем высушить, то получается порошок светло-желтого цвета. Его используют как биостимулятор и готовят из него препараты для лечения плохо заживающих ран.
• Для лечения широкого спектра заболеваний (бактериальные инфекции кишечника, дыхательных путей, гнойных инфекций, аллергий) успешно применяются штаммы Bacillus subtilis (препарат "Бактисубтил", например, используют при лечении диареи). Штаммами E. coli лечат ряд кишечных заболеваний. БАВ, секретируемые сапротрофами, могут регулировать ферментативные процессы в организме и вступать во взаимодействие с поступающими в организм ксенобиотиками. Штаммы можно получать непосредственно от человека, тогда они будут представлять его естественную микрофлору.
• Можно целенаправленно выводить лабораторные мутантные штаммы, в том числе методами генной инженерии и вводить их в организм. Способы введения могут быть различны: капсулы, растворимые в кишечном соке, культуры штаммов-продуцентов на пленочной основе, в виде свечей, а при легочных заболеваниях - в виде аэрозолей. [13]
• Новым направлением в медицине является использование ферментных препаратов типа "контейнер", изготовление которых стало возможным появлению и совершенствованию методов иммобилизации веществ. Эти препараты представляют собой микросферы с более или менее твердой и проницаемой оболочкой. Назначение этих лекарственных препаратов различное.[11]
• Первым типом "искусственных клеток" следует назвать микрокапсулы. Фермент, находящийся внутри оболочки, не контактирует с жидкостями и тканями организма, не разрушается протеиназами, не ингибируется, не вызывает иммунного ответа организма. Основное достоинство микрокапсул заключается в том, что их можно имплантировать в нужное место, например в непосредственной близости от опухоли. При этом микрокапсула с соответствующим содержанием будет перерабатывать метаболиты, необходимые для роста опухолевой ткани, и эта ткань не будет развиваться.
• Капсулы могут содержать микроскопические участки тканей. Например, имеются экспериментальные данные по созданию депо инсулина путем имплантации микрокапсул, содержащих островки Лангерганса, синтезирующие в поджелудочной железе инсулин. Имплантация лекарственного начала избавила бы пациентов от ежедневных инъекций инсулина.
• В ряде случаев используются высокомолекулярные соединения, растворимые в определенных условиях и сохраняющие высокую прочность оболочек в других. Так ведет себя ацетилфталилцеллюлоза, микрокапсулы из которой интактны в желудочном соке и растворяются в кишечнике, освобождая содержимое. Сейчас интенсивно исследуются свойства микрокапсул, стенка которых состоит из оболочек эритроцитов. Содержимое эритроцитов удаляется, а "тень" заполняется ферментом. Серьезные успехи достигнуты при лечении аспарагин-зависимых опухолей препаратами аспарагиназы в оболочках эритроцитов. [8]
• Хорошо известно, что протеиназы, расщепляя денатурированные белки, способствуют очищению ран, и следовательно, их заживлению. В этом направлении в клинической практике с помощью иммобилизованных протеиназ сделано многое. В качестве носителей для иммобилизации протеолитических ферментов наиболее употребимы волокнистые материалы на основе целлюлозы, поливинилового спирта, солей альгиновой кислоты, полиамидное и коллагеновое волокно. Готовят нити, в которые при формовании включают фермент и используют их в качестве шовного материала.
• Сравнительный анализ действия нативных и иммобилизованных протеиназ (в основном химотрипсина, трипсина, коллагеназы) показал, что уже на 2-4-й день рана очищается от некротических масс и по крайней мере вдвое быстрее наступает грануляция. Убедительные результаты получены при лечении трофических язв, лучевых язв кожи. Особенно эффективны иммобилизованные протеиназы при предоперационной подготовке и после пластических операций. Иммобилизованные протеолитические ферменты с большим успехом применяются в лечении гнойных заболеваний легких и плевры.[1]
• 2. Экономическая выгода биотехнологического производства лекарственных средств
• Особый интерес представляют два наиболее перспективных направления биотехнологии, объединенных общим названием "современная биотехнология" - а именно генетическая и клеточная инженерия. Именно на этих направлениях в последние два десятилетия были достигнуты значительные успехи в разработке и производстве биологически активных веществ.
• В первую очередь, это создание промышленной технологии производства широкого спектра генноинженерных препаратов: инсулина, гормона роста человека, интерферонов (противоинфекционных, противовирусных и противораковых средств), эритропоэтина (применяется при почечных заболеваниях), тромболитических препаратов (применяются при остром инфаркте миокарда), моноклональных антител (применяется для предотвращения отторжения трансплантантов), вакцин и многих других.[12]
• В настоящее время многие разработки современной биотехнологии находят применение в медицине и здравоохранении. В ближайшем будущем эта тенденция сохранится, что обусловлено высоким уровнем отчислений фармацевтической промышленности на НИОКР, возможностью неограниченного получения природных белковых естественных биорегуляторов, биологически активных веществ (в том числе редких и дорогостоящих), а также высокой емкостью рынка в результате растущего потребления продукции данной товарной группы.
• Фундаментальные исследования в области генетической и клеточной инженерии послужили основой для создания множества прикладных разработок. По прогнозу специалистов, наибольший вклад современной биотехнологии ожидается в фармацевтическую промышленность, на долю которой уже сейчас приходится около 60 % от суммы продаж всех продуктов, получаемых с использованием методов генетической и клеточной инженерии.
• Анализируя структуру сегмента биотехнологических разработок в фармацевтике и медицине, консалтинговая компания Abercade выделяет две важные тенденции, продиктованные временем и особенностями развития рынка в России.
• Суть первой тенденции заключена в том, что с начала 90-х годов многие предприятия, ранее выпускавшие субстанции оригинальных отечественных препаратов, а также дженериков, руководствуясь краткосрочными планами выживания, практически полностью перепрофилировались на производство готовых лекарственных форм из субстанций.[15]
• Причем биотехнологические продукты в основном являются разработками производителей из Китая, Аргентины, Польши, Чехии, Словакии (более дешевые, нежели немецкие и американские). Выпуск оригинальных отечественных лекарственных средств практически прекратился. В настоящее время в России лишь единицы предприятий производят оригинальные лекарственные средства (АО "Партнер", "Уралбиофарм", ЗАО "Вектор-Бест").
• Вторая тенденция - одним из определяющих факторов развития отечественной промышленности стало укрупнение бизнеса, слияние и поглощение сравнительно небольших игроков рынка более серьезными. Данный процесс идет и в фарминдустрии. В отрасли происходит образование так называемых вертикально интегрированных холдингов, где реализуется полный производственный цикл - от создания субстанции до производства ГЛС. Эти объединения осуществляют также контроль сбыта конечной продукции, располагая широкой дистрибьюторской сетью.
• Основные биотехнологические продукты и их производители. По оценкам аналитиков, на долю отечественных производителей биотехнологической продукции, полученной методами генетической и клеточной инженерии, приходится около 10 % российского рынка.[5]
• Развитие данного направления биотехнологии в нашей стране связано с удовлетворением постоянно растущего спроса на лекарственные средства, необходимые в первую очередь для предупреждения, диагностики и лечения наиболее распространенных и особо опасных вирусных, вирусоподобных (прионных), онкологических, наследственных, инфекционных, мультифакторных заболеваний, к числу которых относятся гепатиты А, В, С, ВИЧ, грипп, иммунодефициты различной этиологии, заболевания крови, сахарный диабет, резистентные формы туберкулеза, чума. Одним из достижений отечественной биотехнологии стал, в частности, препарат "Беталейкин" (рекомбинантный интерлейкин-1b), созданный совместно петербургским ГосНИИ особо чистых биопрепаратов и московским Институтом генетики и селекции промышленных микроорганизмов. Этот препарат уже внедрен в клиническую практику и используется в качестве лекарственного средства для стимуляции клеток костного мозга после химио- и радиотерапии и лечения вторичных иммунодефицитов.[6] Заслуживает внимания и совместная работа двух институтов Москвы (Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгадта и Института биоорганической химии имени М. М. Шемякина), в результате которой получен бактериальный штамм-продуцент фактора некроза опухолей, переданный в настоящее время в Новосибирск и в Оболенск для создания биотехнологии производства этого рекомбинантного белка. Работы в области создания лекарственных препаратов направленного действия на базе генноинженерных конструкций имеют большое значение в области клинической трансплантологии и онкологии. Развивается метод получения генноинженерных лекарств с помощью трансгенных животных. Инсулин человека также входит в перечень лекарств, которые планируется получать таким способом. РАО "Биопрепарат" работает над организацией производства в нашей стране генноинженерного инсулина, а ГУП "Государственный НИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов" разрабатывает микробный фермент, который позволил бы сделать процесс производства инсулина более дешевым. Что касается клеточной инженерии, то основные работы на данном направлении ведутся в области создания моноклональных антител (МкАТ). Такие антитела (МкАТ) широко используются в медицине для диагностики различных заболеваний, на их основе разрабатываются новые подходы в терапии онкозаболеваний, связанные с адресной доставкой лекарственных веществ к клеткам опухоли. Анализируя производство биотехнологической продукции, Abercade отмечает, что потребность российского здравоохранения в медицинских иммунобиологических препаратах (МИБП) на 80 - 90 % удовлетворяется отечественным производителем. Речь идет прежде всего об интерфероне а2 (отечественные препараты - реаферон, реальдерон, виферон, гриппферон, кипферон). Производителями этого лекарственного средства являются ЗАО "Вектор-Бест", ЗАО "БКИ", АО "Биомед" имени И. И. Мечникова.[9] В России начат выпуск и других медицинских препаратов, в основе которых находятся рекомбинантные белки: интерлейкин-2 (ронколейкин - производитель ТОО "Биотех", эритропоэтин ("эпокрин" - ГосНИИ ОЧБ, Санкт-Петербург). Производство отечественных лекарственных препаратов позволят охватить более широкий круг больных, нуждающихся в лечении, так как они гораздо дешевле импортных препаратов. Еще одной группой препаратов, широко представленных на рынке, являются пробиотики (отечественные препараты - Бифидумбактерин, Бификол, Ацилакт, Бифилонг и Ампульные Аналоги). Эти лекарственные препараты содержат от 2 до 5 видов или штаммов лиофильно высушенных живых микроорганизмов в разных лекарственных формах. Наибольший объем рынка пробиотиков занимает бифидумбактерин - в 2000г. он достиг уровня 3400 тыс. долл. США. Крупным производителем пробиотических препаратов является АО "Партнер", располагающее собственными научными подразделениями, в которых осуществляющими полный цикл разработки новых препаратов - "Бифидумбактерин форте" и "Профибор".[14] В настоящее время на российском рынке есть биотехнологические разработки, не уступающие по качеству зарубежным и обладающие более низкой стоимостью. Однако ассортимент российских биотехнологических препаратов уступает западному. С другой стороны, современные высокотехнологичные западные препараты, обладающие серьезным эффектом действия, из-за своей высокой цены малодоступны для широкого распространения среди населения.[10]
• В настоящее время основными направлениями исследований стали разработки средств для лечения атеросклероза, дегенеративных нарушений ЦНС, костной и мышечной систем, рака, хронических воспалительных заболеваний, нарушений системы иммунитета, астмы, вирусных инфекций, в том числе, СПИДа. Актуальна также разработка иммуносупрессантов, необходимых для различных трансплантаций.
• Анализируя ситуацию, Abercade приходит к выводу о том, что стратегическим направлением развития отечественной фармацевтической промышленности и соответствующей науки должно стать создание и производство оригинальных, патентно защищенных лекарственных средств, имеющих существенные преимущества по эффективности и безопасности перед известными в мировой медицинской практике препаратами. Как показывает жизнь, практически все ведущие и преуспевающие в фармацевтическом бизнесе зарубежные фирмы основные прибыли получают за счет реализации оригинальных и патентно защищенных лекарственных средств. Большие доходы от реализации оригинальных препаратов позволяют фирмам не только поддерживать высокий научно-технический уровень производства, но и финансировать научные исследования, проводимые на фирмах и в университетах, по поиску новых лекарственных средств.
• Заключение
• Как и любая другая наука, биотехнология не стоит на месте. Она стремительно развивается, и быстрота развития биотехнологии обусловлена ее способностью помочь в решении множества проблем, с которыми в настоящее время сталкивается общество, в том числе и экономических. В число таких задач входят излечение тяжелых заболеваний, повышение эффективности и безопасности сельскохозяйственного производства, очистка окружающей среды от загрязнений, сохранение биологического разнообразия и многое другое. ХХI век станет веком биомедицинских технологий и позволит врачам еще более эффективно распознавать болезни и лечить пациентов, предотвращать заболевания и нивелировать их последствия. Биомедицинские технологии гораздо полнее отвечают актуальным принципам медицинской помощи:
• -предупреждение развития заболеваний;
• -восстановление и сохранение здоровья человека;
• -адаптация организма человека к изменяющимся условиям внешней среды.
• Инновационные биомедицинские технологии будут эффективнее, чем методы и средства, которые мы имеем в своем распоряжении сегодня, однако они должны стать доступными для подавляющего большинства.[10] Стремительный рост численности населения на планете оставляет за биотехнологиями будущее в обеспечении населения продукцией и медикаментами. Для поддержания и развития отечественной биотехнологической инфраструктуры необходимо разработать механизмы государственной поддержки инновационной деятельности в области биотехнологии, в том числе меры по привлечению в сферу биотехнологии частных инвестиций, включая механизмы частно-государственного партнерства, в целях создания биотехнологических производств для выпуска импортозамещающей продукции.
• Список литературы
• 1. "Биотехнология проблемы и перспективы" - ЕгоровН.С., Москва, "Высшая школа" 1987г.
• 2. "Биотехнология: свершения и надежды" - СассонА., Москва, "Мир" 1987г.
• 3. "Биотехнология: что это такое?" ВакулаВ.Л., Москва, "Молодая гвардия" 1989г.
• 4. Биотехнология лекарственных средств / под ред. В.А.Быкова, М.В.Данилина. - М.: Медбиоэкономика, 1991, стр.105-108.
• 5. Биотехнология: Принципы и применение / под редакцией И.Хиггинса, Д.Беста, Дж.Джойса; пер. с англ.- М.: Мир, 1998, стр.45-82.
• 6. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. М.: Высшая школа, 1986. 448 с.
• 7. Казанская Н.Ф., Ларионова Н.И., Торчилин В.П. Ферменты и белковые препараты в медицине // Биотехнология. М.: Наука, 1984.
• 8. Катлинский А.В. Лекарственные препараты направленного действия: история создания и механизмы действия / А.В. Катлинский. - М.: Изд-во Димитрейд график групп, 2003. - 228 с.
• 9. МихайловИ.Б.Клиническая фармакология / И.Б.Михайлов. - СПб., 1998. - 473с.
• 10. Николаев В. Биотехнология - приоритетное направление // Фармацевтический вестник. http://www.pharmvestnik.ru/cgi-bin/statya.pl?sid=3782
• 11. Николаев В. Биотехнология - приоритетное направление// Фармацевтический вестник.
• 12. Промышленная технология лекарств: в 2-х томах / Под ред. В.И.Чуешова. - Харьков: НФАУ, МТК - книга, 2002.
• 13. Рычков Р.С., Попов В.Г. Биотехнология перспективы развития // Биотехнология. М.: Наука, 1984.

14. Сазыкин Ю. О. Биотехнология: учебное пособие для студентов высш. учеб. заведений / Ю.О. Сазыкин, С. Н. Орехов, И.И. Чакалева; под ред. А.В. Катлинского. - 3-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2008.

15. СеверинС.Е.Биохимия и медицина - новые подходы и достижения / С.Е.Северин. - М: Русский врач, 1998. - 94 с.