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1、生物工程导论吴坚平浙江大学生物工程研究所玉泉校区 教十-6201E-mail:Tel:13777823098（623098）87952363（O）绪 论 生物工程的概念 生物产业的特色与现状 生物工程的主要研究领域 本课程的内容生物工程的概念生命科学生物化学细胞生物学分子生物学微生物学工程学科化学工程学机械工程学控制学化学数学、物理生物工程工业、农业、健康、资源、环境服务于 利用工程学的方法，将生命科学和技术的研究成果应用于生产实践或达到其他社会目标生物产业的特色与现状 生物产业的特色知识、技术密集型资本密集型周期长高风险、高收益永续发展环境友好的绿色产业，可持续发展关乎人类乃至生物界的生死存
2、亡生物产业的特色与现状 生物产业的现状生物产业的产品与产值世界部分国家生物技术产业的比较世界主要生物技术公司介绍我国生物产业发展现状生物产业的产品与产值 传统生物技术产品主要指有机酸、氨基酸、维生素、酶制剂、抗生素及类似药物等传统发酵工业产品 现代生物技术产品主要指重组医药产品由于重组技术的普遍使用，两者的界限正变得越来越模糊目前我国生物产业总产值近5000 亿元10 大生物技术上市公司名次 上市公司名称2006 年总营业额（亿美元）1 Amgen 143（174）2 Genentech 14.2（154）3 Serono(瑞士)10.54 Bigen 7.945 Genzyme 7.726
3、Chiron 7.627 Immunex 5.418 edimmune 3.839 CSL(澳大利亚)2.7410 Nabi 2.334 大生物技术药品促红细胞生成素促红细胞生成素粒细胞集落刺激因子胰岛素生物技术行业的吸引力是多方面的。生物技术公司处于创新的研究与开发前缘，今年的生物技术公司有11 家的研究与开发费用超过1亿美元。其中Amgen 居世界生物技术公司的首位，达到8.22 亿美元(比1998 年增加24%)。世界部分国家的生物技术产业比较 美国自70年代以基因重组技术和单克隆抗体技术为标志的现代生物技术诞生以来，美国作为科技和经济大国在现代生物技术的各领域均占据了领先地位，各种生物
4、技术产品被广泛应用于医疗、工业、农业、海洋和国防等领域。欧洲在现代生物技术的发展初期，作为传统工业强国的欧洲国家动作迟缓，造成今日在这一领域稍显落后于美国，但现在他们正在奋起直追，许多大型的化学工业公司，如BASF、Hoechst 等都正在向生物技术领域发展。中国由于资金实力和先进设备普及率尚难与西方列强争雄，现状不容乐观，但与其他发展中国家相比尚处于领先地位。美国生物技术的发展状况 除传统生物技术产品外，美国FDA 已经批准了117 种以上新型生物技术药品和疫苗。据估计，生物技术业现有800个产品在临床试验阶段，其中350 个在开发后期阶段。约有30 个生物技术产品在等待美国FDA 的上市批
5、准。这些药物或疫苗针对200多种疾病而开发，包括各种癌症、早老性痴呆症、心脏病、糖尿病和艾滋病等。美国已有1400家生物技术公司，这还不包括众多涉足生物技术的传统制药公司。在生物技术产业就业的人数达17.4万人，超过了玩具和体育用品产业的就业人数总和。生物技术产业还为服务于它的行业创造了近30万个就业机会。美国生物技术的发展状况 这些成就的获得与美国在生物技术研究和开发方面的诸多优势密不可分。其中最重要的是资金优势和智力优势。美国生物技术的发展状况n 资金优势（1）美国国家卫生研究院2011 财政年度获得的政府拨款达321亿美元；同时，还将接受美国复兴法案提供的104亿美元研发资金。（能源部研
6、发资金总额为112 亿美元）（2）美国各州也制定了各自的生物技术产业发展计划，全美50个州中有41个州已实施了至少一项生物技术产业发展计划；（3）美国的生物技术公司中有300多家公开上市，其市场资本总额在2000年达到3308亿美元。美国生物技术的发展状况 智力资源 美国拥有世界领先的波士顿、旧金山、圣迭戈、华盛顿和北卡罗来纳五大生物技术产业区。这五大生物产业区都毗邻实力雄厚的大学和研究机构。如：波士顿：哈佛大学和MIT；旧金山湾区：加州大学旧金山分校、伯克利分校和斯坦福大学等；圣迭戈：加州大学圣迭戈分校是全美大学中获得美国国家科研经费最多的高校之一华盛顿：NIH、FDA、霍华德 休斯医学院研
7、究实验室、马里兰大学研究中心和约翰斯 霍普金斯大学等；北卡罗来纳：杜克大学、北卡罗来纳州立大学罗利分校、北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校。欧洲生物技术的发展状况 目前德国暂居于欧洲生物科技企业数量的榜首，并是生物科技企业增长最快的国度，其后是英国、法国、瑞典、瑞士、芬兰、荷兰、比利时等。欧洲各国生物技术公司数量比较欧洲与美国生物技术公司产值比较世界主要生物技术公司简介生物技术公司典范Amgen Inc.（安进公司，美国）Genentech Inc.（基因技术公司，美国）Novo Nordisk（诺和诺德公司，丹麦）Amgen Inc.Amgen（安进公司）是由一群科学家和风险投资商于1980年创建
8、的，1981年公司开始运作。由于一直没有产品上市，公司先后于1983，1986，1987年通过公开发行股票筹集资金以维持公司的生存。全球最大的生物技术公司Amgen 是应用分子遗传学(Applied Molecular Genetics)的缩写1989年6月安进公司的第一个产品重组人红细胞生成素(erythropoietin，简称EPO)获得美国FDA 批准，用于治疗慢性肾功能衰竭引起的贫血和HIV 感染治疗的贫血。1991年2月公司第二个产品重组粒细胞集落刺激因子(filgrastim，G-CSF)获得美国FDA 批准，其适应证为肿瘤化疗引起的嗜中性白细胞减少症。安进公司的这两个全球商业化最
9、为成功的生物技术药物EPO(商品名EPOGEN)和G-CSF(商品名NEUPOGEN)，不仅造福了无数血液透析患者和癌症化疗患者，也为公司带来了巨额的利润，公司也据此迅速发展壮大。Amgen Inc.Amgen Inc.1992年安进公司首次跻身财富500强，当年公司产品销售首次突破10亿美元。2000年财富500强排名，安进公司排在455位。2000年在全球医药50强中排在21位。安进公司现拥有近7000名员工，公司分部遍布全球。2010年销售额达到174亿美元。Amgen Inc.上市产品Amgen Inc.成功经验1强有力的专利保护 对公司开发的产品及时申请专利，使公司的产品独占市场。安
10、进公司最初的产品品种不多，上市品种总共只有三个(EPO、G-CSF和INF-1)。其成功全赖公司的两个拳头产品Epogen 和Neupogen 卓越的市场销售。相比之下，Infergen 的市场表现平平，并不出色。因为前两个产品公司拥有专利独占权，并处于市场垄断地位，而干扰素在市场上同类产品数量繁多。Amgen Inc.成功经验2强大研发力度 为了保持在生物技术方面的领先水平，Amgen 公司不断增加R&D 投入，加大新产品、新技术的研发力度。同时对现有产品进行完善，作进一步的深入开发。2000年公司的研发费用为8.45亿美元，占当年销售收入的26.4，公司已在全球范围建立起发展机构，配合全球
11、的临床计划。在R&D 方面的投资促使Amgen 公司形成大量很有市场前景的新高效治疗药物产品链。预计2001年公司将有3种新药上市，其后两年内也将会有数个新药投放市场。1976年，Kleiner Perkins 公司的风险投资家Swanson鼓动重组DNA 技术的发明人之一Boyer，合伙成立公司共同探索重组DNA 的商业化，并给公司取名为Genentech，即为基因工程技术的缩写。风险投资在生物技术领域的成功典范Genentech Inc.1976年4月，Swanson 从Kleiner Perkins 公司得到了10万美元的风险投资，条件是Kleiner Perkins 公司拥有25的产权
12、。随着企业经营的进展，9个月后，Kleiner Perkins 公司又进行了一轮风险投资。这一轮投资额为85万美元，条件是再占有公司25的产权。1977年，基因技术公司成功地使人工合成的生长激素释放抑制因子(14 肽)基因在大肠杆菌中表达，这是人类第一次采用基因工程方法生产出有药用价值的产品。风险投资家们也从中看出希望，进行第三轮投资，但这次95万美元的投资仅换回了8.6的产权。在短短16个月的时间里，基因技术公司的价值便由40万美元增长为1100 万美元。Genentech Inc.目前基因技术公司已拥有4200多名职工。2000年公司再一次被财富杂志评为“100家美国最佳工作公司”，且由1
13、999年的52位上升到32位。2000年在全球医药50强中排在37位。2010年销售额达到154亿美元。Genentech Inc.Genentech Inc.2003 年美国股票增值最快十家公司 公司名 增幅 所属行业基因科技(Genentech)182%生物科技雅虎(Yahoo)175%互联网网信通讯(Nextel)143%通讯华冠电子(EMC)110%计算机英特尔(Intel)106%计算机德州仪器(Texas Instruments)96%通讯eBay 91%互联网思科(Cisco)85%计算机卡特彼勒(Caterpillar)82%工程设备制造福力特波士顿(Fleet Boston)80%商业银行