转基因
戴罪立功的生菜：生产不需冷藏的蛋白质药物
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研究者们发现他们的胶囊两年后仍然强力有效，确保产品能耐受货架储存，理论上患者可以在家服用血友病药物。
生菜就像瓶装水一样，耗费大量化石能源和土地生产、运输和储藏，主要成分只是大量水加少量塑料，并没有什么营养，是极不环保的一种生态奢侈品，但现在研究者们报道说，冷冻脱水的生菜叶是一种令人大吃一斤的耐储存药物新来源。
生物制药例如胰岛素，是基于全蛋白质的药物，它们非常昂贵而且需要冷藏保存，对于全球大部分人口都是负担不起和无法获取的。
在宾夕法尼亚大学牙科医学院，研究者们致力于克服这些障碍，他们利用基于植物的系统来制造耐储存药物。
发表在《生物材料》期刊上的一项研究中，研究者们确认了他们用冷冻脱水生菜叶生产促进耐凝血因子有效药物的方法可行性，可用于血友病患者，已提交美国食品药品管理局批准用于人类。
这是第一次有研究小组展示从整株植物生产低成本药物的商业可行性。
“在植物里生产全功能药物，以数量足够人类临床试验的大规模生产，这是我们领域里的一个里程碑，”资深作者生物化学系教授Henry Daniell说。
佛罗里达大学由Roland Herzog领导的和作者们进行了动物研究，夫琅和费实验室美国部的Steve Streatfield推动了在该公司的FDA合标设施里进行大规模生菜生产。
这项研究建立在Daniell小组之前的工作上，示范使用转基因植物引入蛋白质到体内的能力，教会免疫系统容忍用于治疗血友病的凝血因子。
正常情况下，接受凝血因子输液的人中有20~30%发展出干扰治疗的抗体。这项发表在《血液》期刊上的先前研究通过给患有A型血友病的小鼠喂食基于植物的药物，成功地阻止甚至逆转这些凝血因子抑制物的产生。
生菜，而非烟草
这项研究曾使用烟草植物平台来“种植”药物。然而，为了把这种方法用于人类，Daniell团队知道他们需要使用另一种植物物种。
他们用生菜开展工作，而因为烟草构造无法在不同物种里工作，就需要使用一种完全不同的遗传载体来把治疗基因引进植物细胞的DNA。
在确定了兼容载体后，他们使用和之前研究类似的协议，用治疗性蛋白质、凝血因子IX、霍乱毒素B亚基融合物刺激生菜叶，使得蛋白质能抵达免疫系统。然后他们对所得植物进行评估，并将这些植物种植至成熟。
下一步是要确保该药物能耐储存，为此，他们把植物材料冷冻脱水、研磨，并分析所得细粉末中融合蛋白的表达水平，来确定适当剂量并评估其疗效。
类似于先前的实验，Herzog实验室给血友病B小鼠喂食含有凝血因子IX的植物细胞悬浮液，每周两次，一共八周，然后给它们服用与人类血友病患者用的相同的凝血因子，他们的产品和先前一样也成功了：相比未经处理的动物，即使是在不同剂量的该药物的测试下，给予该药物的小鼠很大地阻止了抑制物的形成。
“我们研究的主要成果之一是我们发现我们的药物在至少10倍剂量范围内都是有效的，”Daniell说。
因为共生细菌分解植物细胞时，药物在肠道中的代谢可能有个体差异，这种灵活性对于将该药物转换到人类是很重要的。
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水培节省空间
在该研究中，研究者们使用两种不同的种植系统。一种是位于宾州大学创新工场园区用土壤和自然光种植植物的高科技温室设施，另一种是夫琅和费美国部的设施，它采用水培系统和人工照明更紧密地复制商业制药生产设施的运行方式。
“尽管温室中的植物接收了50倍以上的光照，夫琅和费的产量与我们相当接近而且相当好，”Daniell说，“在1,000平方英尺面积上，他们可以生产36,000剂量。”
水培系统还可以通过增加机架很容易地扩展，从而利用垂直空间，这是传统温室所不能做的。研究者们每四到六周就能够收获新一批含有药物的生菜。
稳定存储两年
这项研究证实了基于植物的生物制药生产在商业规模上的可行性，研究者们已经排除了一些阻碍开发负担得起的传统蛋白质药物的昂贵的障碍，该方法不需要发酵、不需要提纯来确保无菌性，也无需冷链来保持药品冷藏。
另外，研究者们还发现，他们的胶囊能保持有效达两年，确保产品能耐储存，而且在理论上患者可以在家用药。
“我们不仅发现了帮助血友病患者的真正转变性的成果，”Daniell说，“它也改变了我们考虑向人类病人输送蛋白质药物的思路。”
“目前针对血友病形成抑制物的疗法花费近一百万美元，很大一部分病人都负担不起，”他说，“但该新药物非常便宜，甚至可能给血友病治疗提供更好的解决方案。最重要的是，开发一个输送蛋白质药物的低成本平台，将使全球人口绝大多数都负担得起这些药物。”
诺和诺德公司支持了大规模生产，美国国立卫生研究院资助了基础科学，一个短期交换生奖学金来自中国国家自然科学基金会。
本文译自 UoPenn via Futurity，由 王丢兜 编辑发布。