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，是春季的第五個節氣。清明時節，氣溫升高，大地回暖，萬物復蘇，“物至此時，皆以潔齊而清明矣”。
本次的節氣科普，將為大家介紹微生物制藥相關的知識。
生物制藥技術的重要組成部分是微生物制藥，而微生物制藥技術離不開微生物。微生物是指細菌、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生次級代謝產物。
微生物制藥利用微生物技術，通過高度工程化的新型綜合技術，以利用微生物反應過程為基礎，依賴于微生物機體在反應器內的生長繁殖及代謝過程來合成一定產物，通過分離純化技術進行提取精制，并最終制劑成型來實現藥物產品的生產。
近年來，微生物及其代謝產物使藥物研究取得諸多突破性的進展，給醫藥工業創造了巨大的價值。
因微生物巨大的生物多樣性、獨特的結構及其可變性、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物或其衍生物，這充分證明了微生物藥物在治療疾病、開發藥物等方面的重要性。
微生物藥物按來源可以分為三類
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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，此類藥物應用歷史綿遠，也稱為生物制品。
來源于微生物初級代謝產物的藥物：如構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、維生素等非機體構成物以及與物質代謝、能量代謝有關的有機酸、醇類等，其中有一些用作醫藥。此類藥物在分類上已被劃入化學藥物或生化藥物。
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來源于微生物次級代謝產物的藥物：如抗生素及其他生理活性物質，包括酶抑制劑與誘導劑、免疫調節劑與細胞功能調節劑、受體拮抗劑與激動劑以及具有其他藥理活性的物質。
微生物創造的“醫學奇跡”
抗生素是人們最先利用起來的一種微生物藥物。抗生素的發現和使用成功拯救了千萬患者。
1929年英國細菌學家亞歷山大·弗萊明首次發現青霉素，后由英國病理學家弗洛里、德國生物化學家錢恩進一步研究改進，并成功用于醫治人的疾病，如控制感染、治療癌癥等。
這是微生物藥物發現的歷史性突破，伴隨著青霉素的商業化，天然產物發現的黃金期開啟，從此出現了尋找抗生素新藥的高潮，人類進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重，目前對于多種抗生素已經發現了耐藥現象。
另外，抗生素在殺滅病原菌的同時也會對人體代謝及神經系統造成損害，也有可能引起菌群的失調、延誤疾病的治療。
疫苗是將病原微生物（如細菌、立克次氏體、病毒等）及其代謝產物，經過人工減毒、滅活或利用轉基因等方法制成的用于預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。
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的人胰島素，稱為合成人胰島素。
通過基因重組技術，酵母菌或大腸桿菌可表達出大量高純度的合成人胰島素，其結構和人體自身分泌的胰島素一樣，這既避免了過敏反應或者胰島素抵抗的發生，又使得胰島素的生產成本一再降低，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胞產生和釋放出的一種細胞因子，具有抑制細胞分裂、調節免疫、抗病毒、抗腫瘤等多種作用。其本質是蛋白質，類型可分為α、β、γ、ω等幾種。
經過多年的試驗，美國科學家利用DNA重組技術及發酵工藝，通過向大腸桿菌等微生物中移植人的干擾素基因，實現了干擾素的批量生產。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，干擾素能減緩癌細胞的生長，能被廣泛用于腫瘤治療。
漢寧“二十四節氣”科普是漢寧化學推出的關于微生物的科普欄目。我們將以中國傳統的二十四節氣為時間線，定期推出微生物相關主題的科普短文。“四季有序，萬物有時”，讓我們“寄知識于時節”，一起探索微生物世界：漢寧與您應時相約、不見不散！
