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实验台上“种”出白蛋白发布时间:2018-09-03 15:11 浏览次数:

作者:ejion来源: 日期:2012/1/17 11:03:21  人气: 标签:实验台
 

 

  武汉大学生命科学院实验室里,明亮的日光灯下摆着一排培养皿,里面一棵棵水稻苗刚刚长出细长的嫩叶。旁边一个实验台上,武汉大学教授杨代常拿起一个装着半瓶淡黄色大米的玻璃瓶。在这看似普通的粳米粒的胚乳中,正蕴含着宝贵的人血清白蛋白。
  
  2011年10月31日,美国科学院院刊发表了杨代常课题组的研究论文“转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白”。文中描述了美好的前景:在稻田里种植出转基因水稻,可以在其胚乳细胞中生产重组人血清白蛋白——这是目前只能从人类血浆中提取的紧缺物质。
  
  这个消息迅速占领了包括《自然》《科学》杂志等科学媒体的新闻版,随即登陆世界各大新闻媒体。其中《时代》周刊相关报道的标题赫然:从大米中挤出人血来?
  
  白蛋白告急
  
  人血清白蛋白是人体内一种重要的蛋白质,约占健康人血液总量的30%。在医院的药房,医用人血清白蛋白注射剂为粘稠的淡黄色液体,被称为“救命药”,常用于失血、烧伤引起的休克,以及肝腹水、癌症等危重病症的救治。在低蛋白血症的治疗中,每支5g/20ml人血清白蛋白试剂可维持机体渗透压的能力,相当于100毫升血浆或200毫升全血。此外,作为稳定剂,人血清白蛋白也广泛应用于疫苗等医药生产中。
  
  据粗略估算,中国每年临床和疫苗辅料需要150吨-170吨人血清白蛋白。而目前,全世界几乎所有的人血清白蛋白都从人类血浆中提取。在中国,为生产人血清白蛋白所需要的血浆量,就相当于2亿人年均献血100毫升。
  
  现实中,血浆供应远远达不到生产需求,人血清白蛋白经常告急。原料紧缺也是自2006年整治非法采血、血浆供应减少以来,不少白蛋白生产厂家的普遍现状。
  
  国家发改委对限价药品的定价中,每支10克、50毫升/瓶的人血清白蛋白的价格应为360元。由于供不应求,其黑市价格往往翻倍。巨大的利益空间吸引了制假者。
  
  2007年,央视“每周质量报告”曾曝光,2000多瓶假冒人血清白蛋白制剂流入市场,甚至出现在吉林省的一些公立医院的药架上。随后,国家食品药品监督管理局在全国开展人血清白蛋白专项整治,在吉林、山西、青海、湖北、山东、辽宁、重庆、新疆等多个省份查获了假冒人血清白蛋白。
  
  直到2008年,仍有新闻报道,江苏的数名患者因注射用蜂胶兑水制成的假冒人血清白蛋白致死。
  
  “种”出白蛋白
  
  当混入重症病房的假冒白蛋白使得人心惶惶时,武汉大学教授杨代常开始在稻田里“种植”人血清白蛋白的实验。现在,他手中的玻璃瓶中装着的呈淡黄色的大米,其中就蕴含着人血清白蛋白。
  
  这些大米采用转基因技术培育,其中植入了人类生产血清白蛋白的基因。但与逐渐被大众熟知的转基因粮食作物不同的是,在这个过程中,被改造的水稻并不再作为食用产品,而只是作为生产人血清白蛋白的生物反应器。
  
  在转基因技术的发展中,第一、二代转基因产品着重于提高粮食作物的抗虫、抗病特性和增加营养、改善口感,而类似“造血大米”这样的作为工业、医药和生物反应器等的第三代转基因产品,目前正成为国际上基因工程研究的热点。
  
  杨代常教授从事通过水稻表达特定蛋白质的研究已经多年。他之所以选择水稻,是因为中国率先完成了水稻基因组的测序,生物学背景清晰,为重组蛋白的高效表达和纯化技术提供了技术支撑。再者,水稻的转基因技术已经很成熟,作为自花授粉的植物,生物安全性较好。而且水稻繁殖系数高,更容易实现规模化。
  
  “技术并不复杂。”杨代常对财新《新世纪[14.15 0.64%股吧研报]》说,研究团队将特定的人类基因通过遗传载体,整合到一个水稻基因组内,形成一个新的水稻品种。在这种水稻的生长过程中,通过该基因的转录及翻译,将指定蛋白表达在水稻种子中。即在水稻成熟的过程中,人血清白蛋白不断地被合成、积累在大米的胚乳里。
  
  “等水稻种子成熟后,就可以从中大量提取人血清白蛋白了。”杨代常说。作为学者的他同时还是武汉禾元生物科技有限公司(下称禾元公司)的董事长。在公司位于武汉郊区的厂房,几个不锈钢容器中,白蛋白正从成熟的大米中分离出来,经过提纯,成为最终的产品。
  
  杨代常表示,通过基因工程生产人血清白蛋白并非是他首创,用转基因细菌生产白蛋白的尝试早在1987年就有先例。“后来用酵母、转基因牛的哺乳细胞等,都没有太好的结果。”用植物细胞表达白蛋白也已经有相关研究,在美国和加拿大,有研究人员成功地从马铃薯中“种”出白蛋白。
  
  “由于产量上不来,这些研究都仅限于在实验室里做,不能满足产业生产。”杨代常说,“理论上说,用转基因植物生产人血清白蛋白,可以规避输血中的污染和通过血液传输病毒的风险,但产量低、成本高、难以规模化,是制约工业化生产白蛋白的三个难题。”
  
  不过,这些问题在杨代常的研究中似乎已经解决。《自然》杂志报道称,美国内布拉斯加大学林肯分校的基因工程疗法专家威廉·维兰德(William Velander)表示,和利用人血浆制造白蛋白相比,杨的方法在大规模生产上、安全性上都做得更好,而且更具成本效益。
  
  用这种方法种出的每公斤大米,可以生产2.75克人血清白蛋白制剂成品,这个产量在业内被认为具有非常可观的经济价值。
  
  禾元公司在湖北某农村租种的30亩土地中,今年收获的“造血大米”已经收割完毕;在实验室中,他们正在对稻种做进一步改良。
  
  杨代常说,“我们的稻谷种子在常温下放置三年活性无变化,而且在种子中的表达量可以维持七代或更长的稳定性。”
  
  杨代常介绍,用转基因植物生产的医药,已经有八十多种,目前有十多种进入了临床二期、三期。又据《自然》杂志报道,杨代常也已经向美国食品药品管理局递交了第一份临床试验申请,希望在两年内在临床上测试从大米中种出来的人血清白蛋白的安全性。
  
  杨代常表示,用水稻成功大规模生产白蛋白另一方面的意义,在于做出了植物表达人体蛋白的先例,开辟出一条通路。医学上,人血清白蛋白的使用量通常以克计算,当人血清白蛋白的表达得以实现后,一些其他用量更小,达到毫克、微克级的蛋白,如抗体、因子等,更能够轻易地实现量产。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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