朝來新火起新煙，湖色春光凈客船。
繡羽銜花他自得，紅顏騎竹我無緣。
——《清明》唐 · 杜甫
清明，是春季的第五個節(jié)氣。清明時節(jié)，氣溫升高，大地回暖，萬物復(fù)蘇，“物至此時，皆以潔齊而清明矣”。
本次的節(jié)氣科普，將為大家介紹微生物制藥相關(guān)的知識。
生物制藥技術(shù)的重要組成部分是微生物制藥，而微生物制藥技術(shù)離不開微生物。微生物是指細(xì)菌、真菌和病毒等生物，它們種類豐富、繁殖速度快，并能在生長過程中產(chǎn)生次級代謝產(chǎn)物。
微生物制藥利用微生物技術(shù)，通過高度工程化的新型綜合技術(shù)，以利用微生物反應(yīng)過程為基礎(chǔ)，依賴于微生物機體在反應(yīng)器內(nèi)的生長繁殖及代謝過程來合成一定產(chǎn)物，通過分離純化技術(shù)進(jìn)行提取精制，并最終制劑成型來實現(xiàn)藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)。
近年來，微生物及其代謝產(chǎn)物使藥物研究取得諸多突破性的進(jìn)展，給醫(yī)藥工業(yè)創(chuàng)造了巨大的價值。
因微生物巨大的生物多樣性、獨特的結(jié)構(gòu)及其可變性、較高的生物活性和可用性，近一半的暢銷藥物是微生物天然產(chǎn)物或其衍生物，這充分證明了微生物藥物在治療疾病、開發(fā)藥物等方面的重要性。
微生物藥物按來源可以分為三類
1
來源于微生物整體或部分實體的藥物：如菌苗、疫苗、類毒素、抗毒素、抗血清；診斷用液、血清、毒素、抗原以及診斷或治療用抗體等，此類藥物應(yīng)用歷史綿遠(yuǎn)，也稱為生物制品。
來源于微生物初級代謝產(chǎn)物的藥物：如構(gòu)成微生物機體大分子骨架的氨基酸、核苷酸和輔酶、酶的輔基、維生素等非機體構(gòu)成物以及與物質(zhì)代謝、能量代謝有關(guān)的有機酸、醇類等，其中有一些用作醫(yī)藥。此類藥物在分類上已被劃入化學(xué)藥物或生化藥物。
2
3
來源于微生物次級代謝產(chǎn)物的藥物：如抗生素及其他生理活性物質(zhì)，包括酶抑制劑與誘導(dǎo)劑、免疫調(diào)節(jié)劑與細(xì)胞功能調(diào)節(jié)劑、受體拮抗劑與激動劑以及具有其他藥理活性的物質(zhì)。
微生物創(chuàng)造的“醫(yī)學(xué)奇跡”
抗生素是人們最先利用起來的一種微生物藥物。抗生素的發(fā)現(xiàn)和使用成功拯救了千萬患者。
1929年英國細(xì)菌學(xué)家亞歷山大·弗萊明首次發(fā)現(xiàn)青霉素，后由英國病理學(xué)家弗洛里、德國生物化學(xué)家錢恩進(jìn)一步研究改進(jìn)，并成功用于醫(yī)治人的疾病，如控制感染、治療癌癥等。
這是微生物藥物發(fā)現(xiàn)的歷史性突破，伴隨著青霉素的商業(yè)化，天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)的黃金期開啟，從此出現(xiàn)了尋找抗生素新藥的高潮，人類進(jìn)入了合成新藥的新時代。
抗生素耐藥性機理
（圖源：https://www.reactgroup.org/toolbox/understand/antibiotic-resistance/resistance-mechanisms-in-bacteria/）
但需要注意的是，隨著抗生素的廣泛使用，普通民眾濫用、誤用抗生素的問題嚴(yán)重，目前對于多種抗生素已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了耐藥現(xiàn)象。
另外，抗生素在殺滅病原菌的同時也會對人體代謝及神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，也有可能引起菌群的失調(diào)、延誤疾病的治療。
疫苗是將病原微生物（如細(xì)菌、立克次氏體、病毒等）及其代謝產(chǎn)物，經(jīng)過人工減毒、滅活或利用轉(zhuǎn)基因等方法制成的用于預(yù)防傳染病的自動免疫制劑。
疫苗保留了病原菌刺激動物體免疫系統(tǒng)的特性，能夠模仿病原微生物的感染，來激活人體的自然防御系統(tǒng)。
胰島素可顯著降低血糖水平，用于治療糖尿病。目前臨床用的胰島素大多來源于酵母菌或大腸桿菌生產(chǎn)的人胰島素，稱為合成人胰島素。
通過基因重組技術(shù)，酵母菌或大腸桿菌可表達(dá)出大量高純度的合成人胰島素，其結(jié)構(gòu)和人體自身分泌的胰島素一樣，這既避免了過敏反應(yīng)或者胰島素抵抗的發(fā)生，又使得胰島素的生產(chǎn)成本一再降低，讓越來越多的糖尿病患者受益。
干擾素是受到病毒感染的細(xì)胞產(chǎn)生和釋放出的一種細(xì)胞因子，具有抑制細(xì)胞分裂、調(diào)節(jié)免疫、抗病毒、抗腫瘤等多種作用。其本質(zhì)是蛋白質(zhì)，類型可分為α、β、γ、ω等幾種。
經(jīng)過多年的試驗，美國科學(xué)家利用DNA重組技術(shù)及發(fā)酵工藝，通過向大腸桿菌等微生物中移植人的干擾素基因，實現(xiàn)了干擾素的批量生產(chǎn)。干擾素能大大增強身體的免疫力，在臨床上主要用于治療急性病毒感染性疾病如流感及其他上呼吸道感染性疾病、病毒性心肌炎、流行性腮腺炎、乙型腦炎等和慢性病毒性感染如慢性活動性肝炎，CMV感染等。
另外，干擾素能減緩癌細(xì)胞的生長，能被廣泛用于腫瘤治療。
漢寧“二十四節(jié)氣”科普是漢寧化學(xué)推出的關(guān)于微生物的科普欄目。我們將以中國傳統(tǒng)的二十四節(jié)氣為時間線，定期推出微生物相關(guān)主題的科普短文。“四季有序，萬物有時”，讓我們“寄知識于時節(jié)”，一起探索微生物世界：漢寧與您應(yīng)時相約、不見不散！
