科技名词

生物制药

biopharming

定义：利用生物活体来生产药物的方法。有时特指利用转基因动植物活体作为生物反应器生产药物，如利用转基因玉米生产人源抗体、转基因牛乳腺表达人α1-抗胰蛋白酶等。

学科：生物化学与分子生物学_方法与技术

相关名词：基因工程 原核细胞 真核细胞

【延伸阅读】

随着生命科学的发展以及基因工程和分子生物学技术的迅速崛起，人们能够利用不同生物体作为“工厂”生产出用于诊断、预防和治疗的药物，即生物制药。目前使用的生物反应器平台有原核细胞、真核细胞、哺乳动物细胞和转基因动植物等表达系统。

细菌等原核细胞表达体系在技术上最为成熟，也是目前应用最广的外源基因表达体系，具有操作简单、繁殖迅速和遗传稳定等特点。但易形成包涵体，且缺乏对真核生物蛋白的加工修饰体系，导致有些蛋白缺乏天然活性。

由于原核生物满足不了真核生物蛋白翻译后修饰的需求，人们转向了对酵母和昆虫等真核细胞表达体系的研究。酵母表达体系可进行翻译后修饰，能够表达高活性的蛋白，但酵母在表达外源基因时会出现产物蛋白的不均一、信号肽加工不完全、易降解、易形成多聚体且蛋白分泌率低等情况；而昆虫表达体系由于通过杆状病毒感染宿主细胞表达外源蛋白，容易出现重组杆状病毒筛选难等问题。另外，由于进化上的差异，这两个表达体系在蛋白糖基化修饰方面仍存在不足。

由于人类和其他哺乳动物间的亲缘关系较近，哺乳动物细胞是最为理想的药物蛋白表达体系。其表达的外源蛋白高度人源化，尤其是化学本质为糖蛋白的治疗性单克隆抗体和酶类药物。目前限制哺乳动物细胞表达体系大规模生产应用的因素是培养条件不易掌握，培养基组成复杂且昂贵。利用转基因猪、兔和绵羊的乳腺作为生物反应器，其生产的重组蛋白产量大，且与细胞培养比较，用于生产的成本更低。但由于动物来源及饲养环境等因素的影响，该体系表达的蛋白在质量控制中必须重视对动物源细菌、病毒和寄生虫的检验。

随着基因工程的发展和转基因技术的升级，利用植物也可以成功表达药用蛋白。转基因植物的优势在于生产成本低，无哺乳动物致病菌，不产生内毒素，种植技术简单和商业化成本低廉等，但其翻译后修饰与哺乳动物相比，在N-末端残基和O-糖的修饰上均有不同。

（延伸阅读作者：东北师范大学生命科学学院 宋成程博士）