药用蛋白生产系统群芳竞艳

外周胞质，采取了温和的溶菌技术回收大量的目标蛋白。细菌和酵母系统的主要局限是生产出的蛋白质不是人类本身的糖基化蛋白。糖基化过程是将多聚糖复杂的糖结构加在药用蛋白质表面，这一过程在决定药用蛋白在体内的折叠、稳定性、半衰期和生物活性等方面起着关键作用。新罕布什尔州的GlycoFi公司新近研究出一种酵母蛋白质生产平台，可以生产糖基化蛋白质。这种蛋白质表达技术，允许对糖基化进行精确控制。此技术的核心是一组经过修饰的酵母菌株，它们可以在蛋白质上加上一种特异的或一组预先加工过的糖模型，从而达到预想的治疗效果。哺乳动物细胞系统哺乳动物细胞是广为应用的人类复杂糖基化蛋白的表达系统。约60% 的药用蛋白质产品都是这类系统生产的，特别是抗体。中国田鼠卵巢细胞系（CHO）占这类寄主细胞的大部分。其他细胞系还有小田鼠肾细胞系（BHK）、人胚肾细胞系（HEK-293）和人的视网膜细胞系，这些细胞系都已批准用于重组蛋白质的生产。哺乳动物细胞的优点是，允许蛋白质有合适的折叠和聚合利于翻译后修饰，这种修饰可以提高蛋白质的品质和功效。现在有一种趋势是利用人来源的细胞系，而不是小白鼠或田鼠来源的细胞系，因为人的细胞系具有产生人糖基化目标蛋白质的细胞机制。但是哺乳动物细胞系也遇到挑战，即投资高和生产费用高，需要复杂的设备，存在着被病毒感染的危险，或者终产物有热源反应残余。转基因植物植物制药（PMPs）是一项正在兴起的新领域。最近，植物表达平台的改进，使这一技术受到商业界的关注。加州萨克拉曼多的Ventria Bioscience公司已经创建了一个植物制药平台，叫做表达技术平台（ExpressTec），这种平台可以用自花授粉植物（例如水稻和大麦）制造蛋白质。植物制药系统的关键是如何实现高表达水平。他们已经有一种方法，可以用目标蛋白质取代植物本身的蛋白质，以便大量生产目标蛋白；他们能检测和证实这种方法。ExpressTec公司用这种平台生产了人溶菌酶，溶菌酶的生物量已经占到植物重量的1%，有50%的溶菌酶是可溶性的。这种平台的生产水平大约是植物自然生产系统的25倍。这种系统的特点是能实现蛋白质的大规模生产，例如他们可以在1英亩植物中生产10公斤溶菌酶。因此，成本非常低廉。若用哺乳动物细胞系统，生产1克蛋白质少说也得200美元，而在ExpressTec却不到10美元。植物制造系统的应用范围将会不断扩大，预计在未来5年间有可能用它生产大的重组蛋白。但是并非所有的蛋白质都能用此技术生产，所以哺乳动物细胞系统依然会继续存在。北卡罗来纳州的Biolex公司也创造出一种植物制造系统，叫做LEX。这一系统用一种遗传修饰的水生植物水萍（Lemna，也叫水浮莲），经过遗传修饰后它长得非常快，使原来生物量增加一倍，生产规模可以迅速达到数吨之巨。这是一种无性繁殖植物，最初的转化体在6个月内即可转变为一条生产线，而且LEX系统的遗传稳定性比水稻等植物要高。这种植物培养在水和无机盐的培养基中，培养基不含动物来源的成分，故终产物不会受到动物培养基相应的污染。应用植物系统生产高价值蛋白质的工作呈明显的增长趋势。它有成本低的特点，但也会遭遇到一些问题，诸如公众对遗传工程植物的接受程度、重组蛋白质的低表达水平、管理规程以及污物处理，这些因素也会提高成本。转基因动物转基因动物也正在被开发，作为替代传统的细菌发酵或哺乳动物细胞培养方法的另一途径。这一技术对于生产难以表达而又要求公斤级生产量的复杂蛋白质比较理想。马萨诸萨州的Genzyme Transgenics公司对他们的转基因技术的目标颇为得意，因为他们的技术兼顾了发展速度和单位产量[产量/升（奶）]，现已生产出85种以上的蛋白质，包括人血中的蛋白质，如抗凝血酶、α1A 胰蛋白酶和α1抗胰蛋白酶；此外他们还发展出一种融合平台技术，可以生产融合抗体。典型的细胞培养反应器的费用在3~5亿美元之间，而创制一转基因动物的费用只用大约5,000万美元。从商业上讲，蛋白质产物应该是均一的，能够放大规模，而且应该供需相符。创制一种基础动物可能要18个月，而要生产出商业规模的产品约需3年时间。所以，转基因动物系统对于创建一个用传统细胞培养制造蛋白质的设施是极大的挑战。但是，像一切新技术一样，使用转基因动物也有困难。一是获得转基因动物的成功率非常低；二是管理规则极为严格。而且，人们对转基因动物生产出的蛋白质的安全性也颇为关注。（译自《Drug Discovery & Development》）
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