生物制剂的现状与未来

　　在第一个生物制剂—胰岛素获准上市后不到20年后的今天，据报道已有84个生物制剂可用于医疗，另有500个生物制剂正处于临床试验阶段。然而，早期批准的产品都是些替代蛋白，它显示的氨基酸序列与人体天然分子(如人胰岛素、凝血因子Ⅷ和生长激素)完全相同。随着基因工程技术的发展，目前正处于试验阶段(Ⅰ/Ⅱ)的生物制剂的主要适应证靶标都是针对癌症、心血管疾病和感染性疾病的，其中30多个以核酸为基础的药物如基因治疗药物/疫苗、反义核酸和核酸酶已在进行评估中。

　　1.生物制剂的出现

　　早在19世纪未20世纪初，生物学研究就已经确定了生物分子具有治疗的潜能，并从天然资源中直接提取出足够数量的一些大分子如抗体、血制品和胰岛素等广泛应用于医学。然而大多数经天然产生的蛋白质产量非常低，难以满足临床应用的需求。化学全盛和半合成的发展为提高生物分子(如治疗性多肽、一些生物碱、紫杉醇、紫杉萜)的用量提供了替代办法，但这一方面仍存在着一定的缺陷，要么是技术上还不成熟，要么是经济上不实用。70年代中期报道的杂交瘤技术和遗传工程的发展最终克服了这些困难。杂交瘤技术有助有效地提高单一特异性抗体制品对任何抗原的选择性，而遗传工程有助于大范围地生产那些氨基酸序列被确定的任何一种蛋白质。随后80年代初重组DNA技术的发展对生产治疗性蛋白又产生了促进作用，它不仅克服了资源的可用性和产品的安全性等问题，而且通过蛋白质工程技术还使得开发修饰蛋白质药物的工作变得更加便利。

　　另外，由于对产品安全性的重视，某些治疗性蛋白的重组形式已获得可观的市场份额。1985人们发现采用从人脑垂体中提取的人生长激素(hGH)治疗侏儒症与克雅氏病(CJD)的传播有关，这一治疗方法因此立即被停止使用。但值得庆幸的是，一种被称作硝甲阿托品丙酸酯(人蛋氨生长素)的重组hGH产品及时地取代了hCH，随后又有几种其他的重组hGH产品获准投产。因此，基因工程药物传播疾病的潜在可能性也成为评价一些重组血液因子(如乙肝疫苗)的标准。

　　2.第一代与第二代生物制品

　　整个80年代，生物制药工程只是简单地利用重组DNA技术生产大量的治疗性蛋白，这些蛋白质都显示了天然蛋白典型的氨基酸序列，而定点突变这类技术可以改变治疗性蛋白的氨基酸自80年代未起，研究人员利用该技术研制出一类新型的工程蛋白，并对其进行了新的发展和评价。尤其在90年代的后5年，多个此类产品依次被正式批准生产。例如，胰岛素的修饰就是一个很好的例子。在治疗浓度下，天然的胰岛素分子之间有可能相互作用，主要形成二聚体和六聚体结构，使其难以从注射部位进入血液，因而延续起效时间。通过对胰岛素原有的氨基酸序列进行修饰改变，使其能更快地产生治疗作用。在胰岛素寡聚体的形成过程中，B链第23~28个氨基酸发挥主要作用，是各个胰岛素分子之间的接触点。通过对这些接触点氨基酸序列的改变，可以养活自我交联的现象，从而产生起效更快的胰岛素。另外，进行单克隆抗体和蛋白质工程的研究目的是生产出具有更低免疫原性的产品。早期的单克隆抗体均来自于鼠类，将这些产品添加到人类嵌合体中可诱导产生免疫反应，随后同化，使抗体的免疫原性养活减少或消除。值得一提的是，这些工程抗体还具有介导补体的作用(如激活补体)，因为经过修饰的抗体Fe片段可表达人类的氨基酸序列(目前已有“Ontak”和“Enbrel”两个产品获得批准)。

　　然而，尽管蛋白质工程对药物蛋白的修饰具有无比广阔的前景，但其应用也存在着潜在的危险性。例如，天然人类蛋白氨基酸序列的改变有可能消除其免疫原性，从而减弱或消除药物的治疗潜能。另外，氨基酸序列的改变也可能引起治疗性蛋白的药效学和药动学特性的改变。因此，在药物的临床试验中，这类变化将是下一步研究的课题。90年代未，世界上首次批准的惟一一种以反义核酸为基础的生物制剂“Vitravena”为生物制药开创了一个新的阶段。“Vitravena”是一种缺乏核苷酸的蛋白质，寄生于人巨细胞病毒—唾液腺病毒(HCMV)中，通过逆转录方式复制。

　　3.生产中的药物

　　目前，全球共有500多个生物制剂正处于临床试验阶段，其中大部分产品是由美国生物制药公司开发研制的。据美国药物研究与制造商协会(PhRMA)报道，2002年初，美国开发研究的生物技术制剂达369个之多，其中175个用于癌症的靶向治疗，主要是黑色素瘤、结肠癌、乳腺癌和前列腺癌的治疗，其余的制剂则主要用于感染性疾病、心脏疾病、精神失常和呼吸性疾病制剂则主要用于感染性疾病、心脏疾病、精神扮演和呼吸性疾病的治疗(WHO在1999年将心血管疾病、癌症 、急性下呼吸道感染和慢性肺部疾病列高死亡率疾病)。

　　从研制产品的类型来看，最大的一类生物制剂是疫苗。共有98个疫苗处在研制中，其中61个用于治疗和预防各种癌症，6个针对呼吸性疾病，4个用于HIV感染治疗，其余的主要用于治疗和预防其它感染性疾病。59个以单克隆抗体为基础的第二类生物制剂也处在临床试验阶段，其中大部分(31个)针对癌症，其余的则用于移植、呼吸、皮肤、精神扮演以及自身免疫性疾病。另外25个以基因治疗为基础的第三类生物制剂已进入Ⅰ～Ⅱ期临床试验阶段，其中15个针对癌症 ，9个以反义核酸为基础的产品都是由ISIS(国际梗塞后存活研究组织)资助研制的。不过迄今为止，所有获准广泛应用于临床的重组产品均产自于Escherichin coli(共34个)，其中14个来自中华大鼠的卵巢细胞，两个来自幼鼠肾细胞，还有11个来自sauharohyces cere viside。现有的科学研究将对重组生产系统做进一步的评估，包括以真菌、昆虫细胞培养和转基因动植物为基础的系统。

　　除了这些生物制剂(如重组蛋白、单克隆抗体和核酸多聚体等)以外，以细胞/组织为基础的治疗性药物代表着另一种产品类型，并愈来愈受到人们的关注。在这类药物中，已有4个产品获得批准，还有16个产品正处在临床试验阶段。

　　另外，还有很多细胞因子和激素尽管均靶向一些特殊的疾病而进行研制，但大部分获准生产的还是那些针对高死亡率疾病的药物，如Proleukin(阿德斯白细胞素)、干扰素、Avohex、内含子A、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(白细胞素)、Nenmega、Rebif、Betaseron、GemotropinSerostin和GomalF，其中只有少数几个重组胰岛素、凝血因子或血栓溶解剂等药物还在临床试验阶段。

　　4.基因表达的新形式

　　虽然微生物和动物细胞培养在传统上一直被作为生产(制造)重组蛋白的最常用方法，但人们已经把目光投向转基因动物身上。目前，国外Genzyme TransgenicsPPL Terapeutics 和Pharming三家公司已经有转基因产品并已进入临床试验阶段(如α-1抗胰蛋白酶、α-糖苷酶和抗凝血酶Ⅲ)。另外，从转基因山羊、绵羊和牛身上生产出来的20多种产品也已进入早期的开发阶段。这说明通过转基因技术获得的生物制品终将被批准用于临床仅仅是个时间问题。克隆动物的能力也将在某种程序上影响生物制剂的生产，克隆成功的“多莉”羊即证明了这一点，它隐含着人类因子IX基因。

　　5.生物制剂的展望

　　生物信息学是研究基因序列有效性的一个强有力的工具，它便于人们寻找新药的作用靶点。据PhRAM估计，尽管当前药物研究人员将大约500种基因产品用于靶向干预，但“人类基因组计划”能产生10000个这样的靶点。这些靶点是否代表常规小分子的药物能够接近的蛋白类药物尚不一定，但统计资料表明，成功的机会会比以前高得多。此外，蛋白质化学探讨的是利用二维凝胶电泳、分光光谱和蛋白测序等技术阐明人体在特殊产品和代谢状态下的特定细胞和组织中的蛋白质表达情况，无论对健康或患病的身体而言，显性基因均可通过蛋白质反映出来，蛋白质是许多药物作用的靶点。如此看来，研究蛋白质的靶点似乎比利用基因工程开发新药更有价值。一旦发现新的作用靶点，人们就可以利用现有的分子模拟和蛋白　　工程技术生产出具有治疗特异性的蛋白药物。

　　无论是从临床还是从经济的观点来看，生物制剂在过去20年中获得飞速的发展。90年代，美国被批准的新药总数达370个，其中49个(13%)是生物制剂。自1995年EMEA(欧洲医药评价署)建立以来，共有127个化学和生物制品获准用于人体，其中有44个(34%)是生物制剂。从现有的产品来看，盛行了十几年的替代蛋白已经走到了尽头，许多公司正在积极开发新一代的生物制剂。而生物技术在新药的开发研究和创新中扮演着重要角色，从而为新的适应证选择合理的产品以适应临床的需要。

（实习编辑：吴小亚）