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来自水蛭的抗凝药：重组水蛭素的发现
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1884年，约翰·贝里·海克拉夫特（John Berry Haycraft）从水蛭中发现一种抗凝物质，他称为水蛭素（hirudine）。但这种物质提取不易。基因工程出现后，水蛭素就可以通过基因重组的办法很容易生产出来。两种重组水蛭素乐匹卢定（lepirudin，拜耳公司推出）和地西卢定（desirudin，瓦利安特制药推出）很快被推向市场。而水蛭素的类似物和比伐卢定（bivalirudin）等也被积极开发。
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现在通过酵母发酵生产的水蛭素比天然水蛭素在63位酪氨酸少一个巯基，使副作用大大减少。乐匹卢定还可以治疗肝素引起的血小板减少症。但由于出血等副作用，拜耳公司已经不再生产乐匹卢定了。
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地西卢定效果要好得多，曾有临床对比实验显示，地西卢定治疗静脉血栓比依诺肝素钠（低分子量肝素）效果好。
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大肠杆菌基因重组表达系统遇到障碍：重组组织活化遗传因子（tPA）的发现
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1976年，加州大学教授赫伯特·博耶（Herbert Boyer）与投资人罗伯特·A.斯旺森（Robert A. Swanson，1947—1999）联合成立了基因泰克（Genentech）公司，他们首先用大肠杆菌（E. coli）进行基因工程蛋白表达，先后成功地实现了生长抑素（somatostatin）和胰岛素的生产。
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生长抑素是基因泰克的第一个产品，博耶采用化学合成的方法，得到了生长抑素的基因，然后导入到大肠杆菌表达系统中。这是第一个表达合成基因的药品。
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奥曲肽（octreotide）是诺华公司生产的生长抑素类似物。它对生长激素、胰岛素和胰高血糖素（glucagon）的抑制作用比天然激素要强得多。它于1979年由化学家维尔弗里德•鲍尔（Wilfried Bauer）首先合成，可用于治疗出血或其他内分泌疾病，也取得了极大的市场销量，但毕竟与艾塞那肽一样，属于化学合成药物。
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生物抑素的完成给基因泰克公司很大的信心，他们更加努力地投入到胰岛素的生产当中。当时百健公司的沃尔特·吉尔伯特也在进行胰岛素的基因工程表达。两个公司之间展开了竞争。不过基因泰克公司使用单链表达后再采用“杜-邹”法进行化学合成，而不是单纯的整个基因表达，结果避开了百健公司遇到的工艺难题。
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接下来，基因泰克公司把目标瞄准了组织活化遗传因子（tissue plasminogen activator，tPA）。这种物质存在于人体组织中，不过量很少，临床上可用于治疗栓塞或血栓性卒中。
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基因泰克公司把tPA基因分离出来后，用相同的办法，插入到大肠杆菌表达系统，但得到了纯度非常低的产物。研发人员之一丹尼斯·克莱德（Dennis Kleid）反复尝试了很多遍，得到的结果仍不理想。科学界原以为通过大肠杆菌这种原核细胞可以表达非常多的蛋白质，但这一想法遇到了挫折。生长抑制只有14个氨基酸，人胰岛素共有51个氨基酸，但tPA有527个氨基酸，并且有大量糖基化位点。大肠杆菌表达人胰岛素尚且遇到困难，更不要说tPA了。另外，大肠杆菌难以进行糖基化，所以蛋白无法顺利折叠，也就起不了相应的作用。
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1980年，基因泰克公司在用大肠杆菌表达HBV蛋白（生产疫苗用）时也遇到了困难，因为这一蛋白本身会抑制大肠杆菌的繁殖。为此，加州大学的阿瑟·莱文森（Arthur Levinson）被招募进公司，第二年，他开发成功了一个猴肾细胞表达系统。
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而在此之前，哥伦比亚大学的迈克尔·维格勒（Michael Wigler）等人已经在哺乳动物细胞中表达基因了，并申报了相应的专利。
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1976年，斯坦福大学的罗伯特·席姆克（Robert Schimke）和学生弗雷德·阿尔特（Fred Alt）在研究细胞对肿瘤药物耐药时发现了基因扩增现象，他们发现甲氨蝶呤抑制细胞的二氢叶酸还原酶（dihydrofolate reductase，DHFR），而耐药细胞则会十倍甚至百倍地表达这一基因。他们分析，这一酶基因表达抑制后可以反向调节细胞基因加速表达DHFR基因。1980年，哥伦比亚大学的劳伦斯·蔡辛（Lawrence Chasin）和盖尔·乌尔劳布（Gail Urlaub）等发现中国仓鼠卵巢细胞-DUKX（Chinese hamster ovary cells-DUKX，CHO-DUKX）中没有DHFR酶基因[3]。
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1982年，罗伯特·席姆克的学生兰迪·考夫曼（Randy Kaufman）来到MIT的菲尔·夏普（Phil Sharp）实验室攻读博士后学位。考夫曼希望在CHO细胞中表达DHFR酶基因并连接其他基因蛋白，当细胞培养基内含有甲氨蝶呤（MTX）时，二氢叶酸还原酶被抑制，通过反馈调节，使得该基因自我扩增，连带其上下100~1000kb的基因都会扩增。这一设想被随后的实验证实了。不过，夏普并没有申报专利，认为哥伦比亚大学的基因表达系统已经覆盖了这一领域。所以夏普参加的百健公司也没有用哺乳动物细胞表达系统生产干扰素，而是与合作伙伴先灵葆雅公司（Schering-Plough）一起采用了大肠杆菌。
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但在基因泰克公司，另一位席姆克实验室人员克里斯·西蒙森（Chris Simonsen）帮助阿瑟·莱文森实现了在CHO细胞中表达生产DHFR基因及蛋白，并于1983年1月申报了专利。而兰迪·考夫曼因为没有申报专利，他于1983年年底到一家波士顿基因研究机构工作，在那里他用CHO细胞表达生长激素、EPO、tPA、凝血八因子等人生物蛋白。
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当基因泰克公司的tPA进入临床后，生产负责人比尔·杨（Bill Young）开始考虑大规模生产的问题，但当时哺乳动物培养都是实验性的小规模培养，从礼来公司跳槽而来的吉姆·斯沃茨（Jim Swartz）开始把培养大肠杆菌的发酵罐应用到哺乳动物细胞中去。他们又从宝来威康（Burroughs Wellcome）公司挖来三位大规模发酵生产疫苗的工艺专家，共同组建了一支哺乳动物细胞发酵工艺研究团队。经过几年的努力，哺乳动物细胞发酵工艺成熟了。
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1987年，基因泰克公司的tPA被FDA批准上市，这是第一个CHO细胞表达的上市药品。不过，另一个竞争者意大利Gissi II公司的tPA项目在1990年得出了令人失望的结果。另外，比伯拉赫的卡尔托梅股份有限公司于1987年就创建了用遗传工程生产tPA的工艺，他们建成了一个1.55亿马克的生产车间，通过新的工艺，大大降低了成本。
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肿瘤坏死因子α（TNF-α）单克隆抗体大放异彩：英夫利昔单抗的发现
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很多生物药物已经被广泛应用于抗炎、抗肿瘤以及治疗免疫性疾病。而应用最广的生物制剂（biologics）是单克隆抗体药物。较早的单抗药物是肿瘤坏死因子抑制剂，包括依那西普（etanercept）、英夫利昔单抗（infliximab）和阿达木单抗（adalimumab）。
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1968年，加州大学教授盖尔·A.格兰杰（Gale A. Granger）发现淋巴细胞可以分泌一种细胞毒因子，他命名为淋巴毒素（lymphotoxin，LT），而耶鲁大学的南希·H.拉德尔（Nancy H. Ruddle）同月也发表了文章，报道同样的生理现象。1976年，纽约纪念凯德琳癌症研究中心（Memorial Sloan-Kettering Cancer Center）的劳埃德·J.奥尔德（Lloyd J. Old，1933-2011）等人发现另一种巨噬细胞分泌的细胞毒因子，命名为肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）[4]。这些因子都是基于杀死小鼠纤维肉瘤细胞L-929细胞而发现的。1981年，奥尔德团队的另一成员伊丽莎白·卡斯韦尔（Elizabeth Carswell）与澳大利亚国家大学的伊恩·A.克拉克（Ian A. Clark）经研究发现这些因子与内毒素中毒现象有关，并猜测与疟疾有关。
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1984年，通过对淋巴毒素和肿瘤坏死因子的基因克隆，发现二者相似。于是前者被命名为TNF-β，后者被命名为TNF-α。随后其氨基酸序列被确认，并认识到TNF-α与白介素和神经生长因子类似，都是调节生理功能的细胞激酶。
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1985年，布鲁斯·A.博伊特勒（Bruce A. Beutler）和安东尼·切拉米（Anthony Cerami）发现恶液质因子（cachectin）也是TNF，并发现TNF是内毒素中毒的调节因子。凯文·J.特雷西（Kevin J. Tracey）和切拉米发现了TNF在致死性感染性休克中的调节作用，并确定了TNF单抗的治疗作用。
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1998年，森托克（Centocor）公司推出了TNF-α英夫利昔单抗用以治疗风湿性关节炎。本品由纽约大学医学院的Junming Le （尚无准确译名）和扬·T.维尔切科（Jan T. Vilček）等人在1989年构建。他们把75%人的基因片段和25%鼠的基因片段嵌合在一起，重组到CHO细胞中表达，单抗产物命名为cA2。他们通过与森托克公司合作，共同开发本品。
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