动物乳腺生物反应器 PK CHO细胞系统: 谁能横刀立马

      1987年， Gordon 等人世界首次报道了在小鼠奶表达人组织纤溶酶原激活素 (htPA)，此后各种药用蛋白不断在兔、山羊、绵羊、猪和牛等乳腺和其他器官表达和分泌。1991年Wright 等成功地在绵羊乳腺中表达了人α1抗胰蛋白酶，表达量高达每升35克。 2006年美国GTC公司羊奶产抗凝血药ATryn获欧盟批准上市，2009年获FDA批准在美国上市，是世界第一个上市的由乳腺生物反应器生产的孤儿药。2009年加拿大Nexia/PharmAthene公司研制的羊奶产重组人丁酰胆碱酯酶已完成FDA IND申报和临床I期试验，用于神经毒剂的解毒。2010年荷兰Pharming公司兔奶产遗传性血管水肿治疗孤儿药Ruconest获欧盟批准上市，2014年获FDA批准在美国上市，目前正与上海医工院合作将该药的生产报批引入中国。2015年美国Synageva公司研制的鸡蛋清产治疗溶酶体酸性脂肪酶缺乏症(LAL-D) 孤儿药Kanuma分别获FDA和欧盟批准上市，该药及Synageva公司被美国Alexion公司以84亿美元高价收购。

      动物生物反应器平台技术目前已经日趋成熟，利用该技术将孤儿药研制成功，批准上市并获得高额投资回报，已有国际先例，其经验完全可以借鉴，从而利于降低风险，缩短研制周期，实现弯道超车，提前报批上市，并在3-5年内获得高额投资回报。上海桀蒙生物与无锡兰诺生物战略合作，已共同建立了动物乳腺生物反应器制药平台。该平台已实现重组人丁酰胆碱酯酶在兔奶中的高效表达（10-12克/升），为世界领先水平，因此量产的技术瓶颈已突破。后期拟以孤儿药身份向FDA及CFDA申报，其适应症包括人丁酰胆碱酯酶缺乏症，可卡因吸毒过量及急性有机磷农药中毒。无锡兰诺生物为主开发了重组人凝血因子VII、VIII，其适应症为VII或VIII因子缺乏导致的凝血障碍，重组人凝血因子VII种兔，表达量为3-4克/升，重组人凝血因子VIII种兔，表达量为0.5-0.7克/升。

      动物乳腺生物反应器制药平台具有如下特点：

1

高效益，低成本，投资风险低，可获巨额经济利润

     针对某一特定产品少量动物即可实现盈利，无需规模化生产。据测算，若用传统生产工艺生产1克药用蛋白，成本需2,000-20,000元，而利用动物制药平台只是前者的1-10%。奶牛每年可产蛋白40公斤，奶山羊2.5-5公斤，家兔0.2公斤。因此产量高，单位成本低，性价比高。例如，只需500-1,000只奶兔，便可年产100公斤生物酶产品。

2

药品高活性，人源化

      动物体系属高等真核生物体系，能解决翻译后修饰的问题，保证了药品的生物学活性。能直接生产含高甘露糖N-糖基化的重组蛋白。此外，基因来源于人，解决了异体排斥问题。

3

高产量，高质量

      动物乳腺生物反应器应用多，效果好。奶天然蛋白总量在4-15%之间，其主要乳蛋白含量占总蛋白二分之一以上，外源蛋白在乳腺中表达水平可达到10克/升以上，且能多代稳定表达。因此，可获得高产量和高纯度的转入蛋白，有助于降低制药成本，简化纯化工作。从奶液中提取外源蛋白，纯度可达99%，回收率达50%。并且由于纯化步骤减少，生物药品活性易于保持，质量提高。

4

低耗能，无污染

      动物乳腺生物反应器生产药品是一个处在控制条件下洁净的畜牧业，不会消耗大量能源，无工业有害排泄物。

5

动物能保持正常生理代谢反应

      乳腺是一个外分泌器官，由于乳汁不进入体内循环，因此不影响动物本身的生理代谢反应。

6

生产周期短

      目前一种新药从研制开发，通过新药评审，直到上市需15-20年。如利用动物，新药生产周期约5年。例如，Kanuma从开始研发到上市只有5年时间。

7

生物安全性可靠

      兔奶蛋白含量比绵羊奶多2.5倍，比山羊奶多4.8倍。并且，奶兔可在无特定病原体（SPF）条件下饲养，目前为止，在兔类尚没有发现能使人类致病的传染性病原体。相比其他动物，兔奶生物制药生物安全性更加可靠。

      与主流的CHO细胞发酵系统相比，动物乳腺生物反应器制药属于少数派。但实际上两个系统制药工艺没有本质上的不同，而动物乳腺生物反应器系统从生产成本和蛋白表达水平来看，表现更优，且扩大生产时FDA不需重新认证，并能表达一些在其他系统包括CHO细胞系统难以表达的蛋白，例如CFTR和其他膜蛋白。

      从兔奶中收集的生物蛋白与CHO细胞表达的生物蛋白产品，除兔奶产品需加一道澄清（clarification）处理外，其后续处理没有什么不同。并且，不同的生物蛋白药，其纯化步骤会有不同。例如，羊奶产重组人丁酰胆碱酯酶，经过切向流超滤 （TFF）系统澄清、离子交换层析、亲和层析等三道步骤，并经聚乙二醇化处理，纯度可达99%以上，产品已顺利通过临床I期试验。实际上，动物乳腺生物反应器平台制药的GMP生产和药物报批，包括工艺技术、质量检测、临床前试验、临床试验等，都可参照目前较为成熟的CHO细胞系统后续处理办理，并建议CFDA增加类似于FDA “POINTS TO CONSIDER IN THE MANUFACTURE AND TESTING OF THERAPEUTIC PRODUCTS FOR HUMAN USE DERIVED FROM TRANSGENIC ANIMALS”的指南，以指导工业界申报动物乳腺或其他生物反应器所生产的生物药。但根据我国国情，这样的行动不可能一蹴而就，需假以时日。在特别指南没有出台之前，我们需联合国内同行业者，积极与CFDA等相关部门沟通，阐明国内孤儿药研发的深远意义和广阔前景，介绍国际的成功案例，共同促进药品监管部门对该技术的理解和支持。目前，上海医学遗传研究所曾溢滔院士和曾凡一教授团队，主要从事人凝血因子IX山羊、牛研发，正在产业化生产；上海医工院与荷兰Pharming公司合作在中国研制兔奶产Ruconest；无锡兰诺生物开发重组人凝血因子VII和重组人凝血因子VIII；上海桀蒙生物与药企和投资公司合作推进重组人丁酰胆碱酯酶作为孤儿药在国内报批；无论谁家最先获CFDA批准上市，则国内对该领域的监管瓶颈将被突破，动物乳腺生物反应器制药平台前途无量。除了重组蛋白类的孤儿药以外，我们也可进军抗体药等领域，为中国乃至世界大众生产能用得起的生物药品，为满足巨大的尚未满足的临床需要而贡献力量。

作者：

上海桀蒙生物技术有限公司 黄跃进 (博士, 董事长)

兰诺生物技术无锡有限公司 杜福良 (博士, 董事长) 

责任编辑：余馨