生物制藥技術的應用為制藥工藝帶來創新驅動力。在實際應用中，展現出較高的技術性，構成了集生物化學、醫學和藥劑學于一體的綜合知識體系。當前，生物制藥技術正不斷創新，基于基因工程、微生物工程、細胞工程等創新藥物生產模式，解決現代社會的復雜病癥。制藥工藝依托新技術，不斷創新技術應用形式，突破傳統化學合成方式的局限性，為工藝生產方式提供更多參考方向。
基因工程技術是生物制藥中的關鍵技術之一，利用生物體基因實現對目標蛋白的生產與表達。該技術廣泛應用于生產基因工程藥物、疫苗以及藥物制劑方面。其原理在于將特定蛋白質與酶組合完成藥物生產，具有定制化治療的優勢，能夠根據患者個體差異提供針對性治療方案。相較于傳統藥物配置的復雜性，基因工程技術只需通過目標基因導入即可獲得藥物，成本相對較低。詳細用途如下：
(1）基因治療。基因工程技術能夠用于基因治療，從患者本體出發解決異常問題。其原理為：導入外源基因，對患者異常基因進行替換或修復，解決基因缺陷問題。當前該技術主要用于治療癌癥和遺傳性疾病。如白細胞介素-2(IL-2）基因，能夠提高腫瘤患者的IL-2表達水平，具有一定潛力。
(2）蛋白重組藥物生產。基因工程技術支持大規模生產重組蛋白藥物，直接將基因導入細胞即可完成生物合成，通過編碼藥物蛋白克隆，讓細胞表達目標蛋白。目前比較常見的包括甲醇酵母細胞、大腸桿菌等表達人類蛋白，常見藥物包括生長激素和胰島素等。相較于傳統制藥方式，具有純凈性、量產化優勢。
(3）檢測生物標志物。主要用于個體血液檢測、實驗室檢測、疾病狀態及進程監測方面。例如，通過DNA、RNA檢測尋找基因表達變化、腫瘤突變負荷等；或通過蛋白質生物標志物的檢測，用于PSA、CEA、炎癥標志物或抗體水平等，有效提高診斷精度。
生物酶在制藥領域主要作為生物催化劑的形式提升化學反應速率，用于生物制藥的酶類型相對豐富，如氧化還原酶、異構酶、水解酶等，且成本較低，能夠提升藥品生產純度，實現特定的生物轉換。通過提取、發酵、轉化等過程實現藥物制作，獲得維生素、抗生素等物質。詳細用途如下：
(1）蛋白質藥物生產。生物制劑中蛋白質藥物十分常見，酶在其中用于特定催化，通過構建工程菌、細胞株的形式生產蛋白類物質。此外，在后期處理階段還用于純化蛋白質，切割多肽鏈，生成高活性產品。
(2）抗生素生產。臨床治療中抗生素藥物的應用很關鍵，生物酶在此階段能夠催化抗生素合成，同時，還能利用酶工程對微生物關鍵酶進行改進，分泌更多符合需求的酶類，用于提高、優化、量產抗生素。比如β-內酰胺類酶可用于青霉素抗生素合成。此外，還可作為藥物遞送系統，在不同病理或生理條件下進行藥物激活促進釋放。
(3）生化檢測。在生化檢測階段，酶擔負“放大鏡”的作用，通過酶的催化特性和反應高效性完成生化檢測，例如酶聯免疫吸附試驗或藥物殘留檢測中能夠完成標志物檢測，在制藥工藝應用中具有關鍵作用。
細胞工程作為生物制藥技術的分支之一，屬于綜合性較強的技術，通過對人體、動物細胞的改造產出藥物，如人紅細胞生成素、骨髓基質細胞、重組人粒細胞巨噬細胞刺激因子等。詳細用途如下：
(1）細胞培養與融合。制藥領域中利用細胞工程生產多類型藥物蛋白，如Vero細胞、HEK293細胞、倉鼠卵巢系統CHO等，實現重組蛋白藥物的生產。還可運用融合技術獲得雜交瘤細胞生成單克隆抗體，可用于自身免疫疾病治療、癌癥治療領域。
(2）疫苗生產。細胞工程具有特定培養特征，根據實際需求培養特定細胞，并用于疫苗生產，以提前預防疾病。
(3）藥物篩選模型。通過改造或分化細胞抑制其功能，構建藥物篩選模型，用于后續藥物生產階段活性與毒性的評估。
腫瘤疾病是現代社會中對人們生命安全威脅程度較大的疾病，加之其自身類型的繁多性，治療難度也更大。目前針對抗腫瘤類藥物的開發工藝在生物制藥技術的依托下得到優化，將腫瘤組學與藥物組學融合完成生物標志物挖掘。利用基因工程中蛋白重組、生物酶工程中抑制酶活性等技術研發抗腫瘤類藥物，有效減緩細胞擴散速度，獲得顯著成效。典型制藥工藝技術應用方式如下：
(1）靶向療法。運用生物制藥技術挖掘不同類型腫瘤特異標志物，如單克隆抗體藥物，能夠識別腫瘤細胞蛋白質并采用針對性方式抑制癌細胞持續增長或促進其死亡。先根據蛋白質組學或基因順序分析腫瘤細胞突變基因、異常激活信號通路等確定靶點，在現有制藥工藝中還提出對輔助腫瘤生長的關鍵分子進行控制，多角度抑制其突變和增長。在藥物設計開發環節需根據靶點進行生物工程改造，生成新藥物，如雙功能抗體、單克隆抗體等。靶向藥物的作用包括：①阻斷受體活性，通過封閉方式避免下游MAPK、MAPK等信號通路，如EGFR、HER2、RAS/RAF/MEK/ERK等；②關于人體微環境，阻斷微元素、血液對腫瘤的供應；③阻斷酶活性避免細胞持續增生。該方式的運用具有一定靈活性，對患者進行基因檢測后選擇符合其需求的靶向藥物，治療效果大幅提升。
(2）抗體藥物偶聯（ADCs）。能夠精準識別腫瘤細胞，屬于精密度較高的生物制藥技術，在抗腫瘤類藥物制作工藝中采用識別與特定破壞的方案，一方面降低對其他細胞的損害；另一方面提升抑制精度保證治療效率。組成部分包括抗體（Antibody）、連接子（Linker）、藥物載荷（Payload）等，一般制藥工藝中會選用單克隆抗體，配合可分裂解鏈接子或不可分裂解鏈接子，通過小分子抑制劑帶入抗體，實現對抗體濃度的控制。其工作過程為：①靶向遞送，完成腫瘤細胞蛋白質識別；②腫瘤細胞與ADC融合；③融合后藥物在腫瘤細胞內釋放藥物載荷；④干擾腫瘤細胞DNA避免其復制與合成，使其死亡。
精神類病患在一定程度上對社會和病患自身安全均帶來一定影響。在精神類藥物制藥工藝中，生物制藥技術的應用主要體現在基因工程、細胞工程技術，嘗試通過基因編輯完成對突變基因的修復，目前制藥工藝中常用CRISPR-Cas9。典型技術應用如下：
(1）基因工程技術應用。通過基因修正辦法，在精神類疾病患者體內注入健康基因，從而減輕其疾病擴散，組織異種蛋白持續產生。對現有基因進行調控，可應用RNA干擾技術、反義寡核苷酸等保護基因表達，降低不良基因對神經的影響，主要用于精神分裂、抑郁等疾病。
(2）細胞工程技術應用。細胞療法則采用移植神經干細胞的方式分化出新的健康細胞，常用于帕金森、阿爾茨海默病患者。部分學者還提出通過細胞因子的方式對神經細胞因子和免疫系統進行調節，這類制藥工藝傾向于刺激神經元通信與再生，并保護現有神經元，具有較大的研究潛力。但目前大部分研究仍處于試驗階段，需在生物制藥技術的基礎上持續研究與探討。
(3）生物標志物技術應用。基因工程技術中生物標志物技術在精神類藥物開發中也具有一定促進作用，通過血液、腦脊液等生物標志物樣本可診斷精神分裂、抑郁癥等疾病，并對特定生物標志物提供針對性治療方案，根據治療反應判斷藥物有效性，支持病情跟蹤。
生物制藥技術中運用生物酶工程對現有制藥工藝進行優化，在對腫瘤疾病展開研究時發現，現有藥物對于致病蛋白的效果相對單一，加之致病蛋白功能的多樣性，導致脫靶率較高。因此，在現有制藥工藝中提出PROTAC工藝技術，通過連接成鏈的方式幫助蛋白酶識別致病蛋白，從而做到精準降解。此外，此類分子并不會隨著對致病蛋白的降解而消失，具有重復利用的特質，起到持續性作用，可根據患者的個體特征決定增加或降低藥物用量，為新藥的開發提供一定幫助。目前，PROTAC技術已經逐漸成熟，除了用于腫瘤類蛋白質清除外，還實現了對病毒的治療，在制藥工藝中將小分子活性藥物帶入病毒蛋白中，將蛋白降解。這一技術仍處于持續研究階段，當前主要集中在藥物開發與作用優化方面，但對副作用的研究相對較少。在未來臨床試驗階段應重點加強對PROTAC技術的優化，對不同病毒靶點分子開展臨床測試，為生物制藥技術的發展提供有力支持。
生物制藥技術在制藥工藝中的應用不僅能夠優化制藥工藝流程和方向，對制藥工藝系統也具有一定創新推動作用。為了進一步加強對人類免疫生理、病理方面的研究，相關學者在制藥技術的支持下嘗試探索人源化小鼠模型，并用于各類造血功能疾病、感染性疾病方面的研究，具體創新應用如下：
(1）自身免疫性疾病。利用人源化小鼠模型研究免疫性疾病理論在1999年開始出現，通過CD4、HLA-DQ6轉基因CD4-CD8-雙基因在小鼠內完成重組，建立擴張型心肌病模型。但這類嘗試過程中也反映出一定技術缺陷，即T細胞介導免疫反應不完整，模型應用存在較大局限性。隨著技術的發展，在人源化小鼠模型應用對研究方向進行了創新，為小鼠植入人源免疫細胞后能夠對小鼠免疫系統進行改良，能夠模擬部分疾病的發病過程，如系統性紅斑狼瘡、1型糖尿病等，能夠進一步深入研究疾病機理，并完成疾病潛在風險的篩選。
(2）移植類疾病。人源化小鼠模型的應用在移植類疾病中的研究具有一定成效，是生理系統研究的理想化材料，無論是生命周期還是移植再現性，均滿足研究需求。人源化小鼠模型的構建主要運用造血干細胞移植、組織移植的方式，在疾病發生前進行病理分析，采取針對性預防措施。目前，該工藝技術能夠利用生物基因工程的編輯技術完成人源化，通過基因編碼完成小鼠基因的改造，調節其免疫系統。根據現有技術來看，CD40人源化小鼠已經能夠用于腫瘤質量和克隆抗體領域，其中TIM3胞外區模型小鼠，已經制備出對應的單克隆抗體，且支持抗體活性檢測。對于造血功能的疾病，人源化小鼠模型能夠模擬白血病、骨髓衰竭綜合征等疾病的發病過程，用于研究抗癌藥物，測試造血干細胞功能。這對于目前制藥工藝的創新與藥物的研發具有重要意義，為后續試驗研究奠定基礎。
生物工程研究過程中，生物制藥技術不斷創新，與之相適配的制藥工藝也應持續創新，以滿足當前各類疾病治療需求。目前一次性生物反應器逐漸取代不銹鋼生物反應器，應用生物酶技術優化生化反應裝置，支持外體培養。以往不銹鋼材料常見的類型包括氣升式、透析式、透氣攪拌式。微生物反應器能夠實現基因工程重組蛋白、DNA疫苗、合成生物等功能，克服以往不銹鋼材料的清洗、消毒缺陷，被污染風險較小。在生物制藥領域，一次性生物反應器的研發中，常見類型包括攪拌式結構、軌道振搖式結構以及波浪式結構，在內置區域能夠實現提前滅菌，維護成本更低，縮短反應驗證時間，能夠實現一體化應用。
根據目前生物制藥發展情況、技術要點、具體應用以及創新方向，我們可以發現，我國在生物制藥技術與應用的研究不僅致力于解決疑難雜癥，還強調保障人體健康和延長壽命。當前制藥工藝在生物制藥技術的支持下，正逐步突破以往局限性，不斷研發新的臨床技術和制藥技術，以有效提高藥品質量和生產效率。此外，部分工藝技術也朝著低成本、高成功率的方向發展。在未來，生物制藥行業應不斷學習新技術，以滿足社會需求，致力于實現產量化、高質量化目標，推動行業發展。
