朱迅

蛋白質藥物的功能分類及發(fā)展趨勢

朱迅

經(jīng)過半個多世紀的快速發(fā)展，生命科學的理論體系更加豐富，生命科學領域的新概念、新進展不斷涌現(xiàn)。以基因克隆、DNA 重組為代表的分子生物學及生物技術體系逐步完善；基因組、蛋白質組、轉錄組、代謝組等各種“組學”（-omics）的海量數(shù)據(jù)庫及生物信息學的廣泛運用；分子醫(yī)學進步帶來的對疾病病因、病理及發(fā)病機制認識的逐步深入；藥物遺傳學、藥物基因組學發(fā)展帶來的基于靶點的藥物設計及個體化治療方案的出現(xiàn)；蛋白質藥物，特別是重組蛋白、工程化抗體等為代表的生物技術藥物取得的良好療效及巨大的經(jīng)濟效益；Amgen、Genentech 為首的生物制藥公司的年銷售額迅速超過百億美元，進入全球制藥 20 強等等，這些都標志著生物制藥的黃金時代已經(jīng)到來。在未來一段時間內，除了一批老牌生物技術藥物的改進型，新適應證、新劑型等也將大有可為。越來越多的大分子量、結構復雜的功能蛋白將被開發(fā)成生物技術藥物；用哺乳動物細胞體系表達的產(chǎn)品將占主導地位；治療性抗體將成為生物制藥領域的第二次創(chuàng)新高潮；為改善藥物性能，重組改構、融合蛋白化、體外化學修飾等將受到越來越多的關注；生物仿制藥將規(guī)范化和規(guī)模化發(fā)展；基因治療、細胞治療和組織工程產(chǎn)品將面臨重大突破和嚴峻挑戰(zhàn)的雙重境遇?？梢灶A測，經(jīng)過 50年的積累，生物醫(yī)藥必將厚積薄發(fā)，在未來 50年取得更加令人矚目的突破，而蛋白質藥物將成為其中最耀眼的明星[1-3]。

1 蛋白質藥物及其發(fā)展沿革

蛋白質是基因功能的執(zhí)行體，蛋白-蛋白相互作用是機體生命活動的基礎。當體內行使特定功能的任何蛋白發(fā)生突變或異常時，或當機體某種蛋白質濃度過高或過低時，都會導致相應疾病的發(fā)生。這意味著利用蛋白質治療或緩解疾病具有巨大的機會和潛力。從理論上說，蛋白質藥物幾乎可勝任所有發(fā)病機制清楚、病理學靶點明確的疾病的治療。

廣義的蛋白質藥物包括所有化學本質為蛋白質或多肽的產(chǎn)品，如激素、生長因子/細胞因子、蛋白酶、受體分子、單克隆抗體及抗體相關分子、部分蛋白或多肽疫苗等等，其中各種利用蛋白質（如抗體）作為載體的藥物復合體也涵蓋其中。與小分子化合物藥物（新化學實體，new chemical entities，NCE）相比，代表生物大分子藥物（新分子實體，new molecular entities，NME；也稱新生物實體，new biological entities，NBE）的蛋白質藥物的發(fā)展經(jīng)歷了從經(jīng)驗科學到實驗科學的曲折發(fā)展過程，其發(fā)展成熟依賴于近 30年對蛋白質結構和功能知識的不斷積累，以及高純度、大批量蛋白質產(chǎn)物生產(chǎn)、分離、純化技術的逐步提高。

較早的蛋白質治療產(chǎn)品主要來源于包括人或某些特定動物的血漿、體液或組織，代表性產(chǎn)品主要包括以下幾類。

1.1 與免疫血清相關的產(chǎn)品

1890年，德國學者 Behring 和日本學者北里在應用白喉外毒素免疫動物時，發(fā)現(xiàn)其血清中有一種能中和細菌外毒素的物質，稱為抗毒素。因免疫血清（亦稱抗血清）可轉移給其他正常動物使之具有中和外毒素的能力，抗血清被動免疫療法很快被應用于臨床治療。1891年Behring 應用來自動物的免疫血清成功地治療了 1 例白喉患者，這是第1 個被動免疫治療的病例，為此他于 1902年獲得了首屆諾貝爾醫(yī)學獎。隨后，該療法被用于多種細菌、病毒感染以及某些特定中毒的治療，常見的免疫血清包括抗毒素、抗菌血清、抗病毒血清、抗 Rh血清以及特定的中和血清（如針對毒蛇咬傷、有機磷中毒、強心甙等藥物中毒等）等等。

經(jīng)過一百多年的發(fā)展，除某些特殊疾病外，動物來源的免疫血清藥物已經(jīng)逐步被單克隆抗體，特別是工程化抗體所取代，并且抗體藥物在免疫血清療法治療原理的基礎上，已廣泛擴展到感染、中毒以外更多疾病領域，如腫瘤、自身免疫性疾病、器官移植排斥反應等等。近 10年來，全球抗體藥物市場呈現(xiàn)出高速發(fā)展態(tài)勢，其市場銷售額在 2000年僅為 21 億美元，2004年即超過 100 億美元，2008年達 340 億美元。在 2007 銷售前 10 名生物藥中有 6 種為抗體類生物藥，其平均年銷售成長率為 41%，2008年全球醫(yī)藥產(chǎn)品前 15 名中，Enbrel（57.03 億美元）、Remicade（49.35 億美元）、Humira（40.75 億美元）、Avastin（40.16 億美元）分列第 5、8、14 和 15 位[4]。目前已有 Enbrel、Remicade、Rituxan、Humira、Avastin、Herceptin、Lucentis、Erbitux、Synagis 等 9 種抗體類生物藥年銷售額超過 10 億美元，全球抗體類生物藥銷售額占所有生物藥銷售額的 40%，抗體類生物藥已成為生物藥中銷售額最高、市場成長率最快的生物藥產(chǎn)品。

1.2 與內分泌激素相關的產(chǎn)品

1922年，Banting 和 Best 首次由牛和豬的胰臟中分離、純化獲得胰島素，從此胰島素正式應用于臨床糖尿病的治療。動物胰島素曾在糖尿病治療中發(fā)揮重要作用，但至少有三方面因素阻礙了動物胰島素的應用：第一，由于生物種屬的不同，動物胰島素與人體內自然產(chǎn)生的人胰島素在氨基酸結構上存在差異，部分患者可能產(chǎn)生抗胰島素抗體，這樣就需要更多劑量的胰島素以控制其血糖水平，另外抗體與胰島素結合的時間和數(shù)量亦無法預料，嚴重時可能會導致明顯的血糖波動；第二，用于胰島素純化的動物胰腺來源、動物源病毒感染以及質量控制問題；第三，一些患者對動物胰島素的免疫反應。1982年美國 FDA 批準基因工程人胰島素上市，其作為第 1 個重組蛋白質藥物載入史冊。胰島素藥物應用于臨床迄今已有 80 多年，從早期的動物胰島素到現(xiàn)在的重組人胰島素和胰島素類似物，不僅推動了內分泌代謝病學乃至整個醫(yī)學的發(fā)展，也帶動了多肽類激素藥物以及酶類蛋白質藥物的快速發(fā)展，如人生長激素治療生長激素缺乏導致的發(fā)育障礙、人甲狀旁腺素治療嚴重骨質疏松癥等等。

目前應用于臨床的胰島素產(chǎn)品除常規(guī)重組人胰島素外，還有 3 種速效胰島素類似物和 2 種長效胰島素類似物，上市后都發(fā)展成為“重磅炸彈”，據(jù) WHO 公布的《2007 — 2011年世界糖尿病及降糖藥物市場預測》披露：按 14.09% 的年平均增長率計算，全球胰島素市場將從 2005年的 75 億美元上升為 2012年的 150 億美元。而 1985年上市的重組人生長激素 Nutropin/Protropin 在 2005年的銷售總額約為 13 億美元。

1.3 與人血漿蛋白成分相關的產(chǎn)品

人血漿中包含眾多結構及功能均不相同的蛋白質，如白蛋白、球蛋白與纖維蛋白原等，在形成膠體滲透壓、調節(jié)血管內外水分分布、參與機體免疫應答、參與凝血和抗凝血功能等各種生理或病理過程中均發(fā)揮著重要作用。伴隨輸血治療的發(fā)展，人們較早就認識到輸入血漿成分對很多疾病具有治療作用，從此嘗試從血漿中分離純化目標蛋白，并至少在三個層面上取得了較大進展：①丙種球蛋白（γ-球蛋白）：免疫球蛋白具有抗體活性，人血漿內的免疫球蛋白大多數(shù)存在于丙種球蛋白中。作為一種被動免疫療法，注射免疫球蛋白可把大量抗體輸給受者，使之從低或無免疫狀態(tài)很快達到暫時免疫保護狀態(tài)。由于抗體與抗原相互作用可直接中和毒素與殺死細菌或病毒，因此免疫球蛋白制品對預防細菌、病毒性感染具有一定的作用。特異性人免疫球蛋白是用疫苗或毒素免疫人體使其血漿中產(chǎn)生高效價特異性抗體，經(jīng)分離純化獲得的人 IgG類抗體，如針對乙型肝炎、狂犬病、破傷風等疾病的人免疫球蛋白等；②血漿白蛋白：血液中 80% 的滲透壓由白蛋白所承擔，白蛋白缺乏可導致水腫；血漿白蛋白又是一個很重要的蛋白質儲備庫，在機體需要時可分解成氨基酸以供組織合成其他各種蛋白質，可有助于緩解肝、腎疾患以及燒傷造成的低蛋白血癥；③血漿凝血因子：參與凝血和抗凝血功能的絕大多數(shù)血漿凝血因子、生理性抗凝物質以及促進血纖維溶解物質都是血漿蛋白，如 VIII 因子的適應證是血友病 A、IX 因子的適應證是血友病 B 等。

由于取材相對較為方便，技術門檻又不高，早期血漿蛋白產(chǎn)品全部提取自人血漿，但因獻血來源把關不嚴容易造成血源污染，導致健康人感染 HIV、HBV 等的報告時有發(fā)生，這就促使人們利用新技術、新工藝，特別是重組 DNA 技術生產(chǎn)此類產(chǎn)品。但截至目前為止，除幾個凝血因子的基因工程產(chǎn)品上市以外，因生產(chǎn)工藝、制造成本、產(chǎn)品質控等制約，白蛋白、普通免疫球蛋白等大宗產(chǎn)品仍然來源于人血漿，但特異性人免疫球蛋白有工程化抗體發(fā)展的趨向。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅重組人凝血因子 VIII（Kogenate 和 Advate）、重組人凝血因子 VII（NovoSeven）、重組人凝血因子 IX（Renefix）3 個品種 2006年的銷售額就已超過30 億美元。

1.4 與促進造血及免疫調節(jié)相關的產(chǎn)品

此類產(chǎn)品中具有代表性的是促進造血及參與免疫調節(jié)的各種細胞因子和生長因子。細胞因子研究始于對 IFN、胸腺素以及集落刺激因子等的研究，人白細胞 IFN、豬源胸腺素等藥物都曾盛行一時。隨后陸續(xù)克隆出人 IFN、IL、集落刺激因子（CSF）、TNF、促紅細胞生成素（EPO）等一大批細胞因子基因，極大地促進了基因工程蛋白質藥物的發(fā)展，也導致利用生物提取法制備的動物及人組織來源的類似品種完全退出主流醫(yī)藥市場。重組細胞因子成為 1995年以前生物醫(yī)藥領域獨領風騷的品種[5-6]，也帶動了整個生物制藥行業(yè)的繁榮：① 1989年上市的第 1 個重組人 EPO（Epogen）及其突變體 Aranesp 已經(jīng)給其制造商Amgen 公司帶來數(shù)百億美元的銷售收入，并使Amgen 公司連續(xù)十幾年穩(wěn)居全球生物制藥企業(yè)銷售額第 1 位。2005年，Epogen 和 Aranesp 的全球銷售額合計為 91.5 億美元，2006年Aranesp 單品銷售額突破 50 億美元[7]，創(chuàng)造了一個基因一個產(chǎn)業(yè)的神話；② G-CSF 和 GM-CSF 主要用于化療及骨髓移植患者中性粒細胞減少癥以及由此引發(fā)的感染的預防和治療。2008年Amgen 公司的 2 個G-CSF 產(chǎn)品 Neupogen 和 Neulasta 的合并銷售額達 46.59 億美元，其中聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）修飾的 G-CSF 產(chǎn)品 Neulasta 單品在美國的銷售額達 31 億美元，居當年美國國內單品排行第 8 位[7-8]；③ 1986年第 1 個重組人IFN-α Roferon 上市，催生了 IFN 產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展，包括 IFN-α、IFN-β、IFN-γ 及其各種改進型 IFN（如 PEG 修飾的 IFN-α-2a Pegasys 等）等紛紛上市，均取得較好的銷售業(yè)績。2005年IFN-α 類產(chǎn)品的銷售額合計約 21.6 億美元，IFN-β 類產(chǎn)品的銷售額合計達 40 億美元。2008年，Roche 公司的長效 IFN-α Pegasys 單品銷售額達 16.35 億美元[9]。

1.5 與凝血酶或代謝酶相關的產(chǎn)品

從蛇毒中提取的蛇毒類凝血酶（snake venom thrombin-like enzymes，SVTLE）、新鮮人尿液中提取的尿激酶、人血漿中提取的組織血漿酶原激活物tPA 等均為典型的凝血酶及抗凝血酶產(chǎn)品。某些嚴重、罕見的遺傳性疾病與特定的代謝酶缺乏有關，外源補充此類蛋白酶是治療的唯一選擇，如 α-1 蛋白酶抑制劑用于先天性 α-1 抗胰蛋白酶缺乏癥、腺苷脫氨酶用于治療由阿糖腺苷酶缺陷造成的嚴重組合免疫缺陷病等。

在蛋白質藥物發(fā)展的一百多年里，不同的領域相互影響、相互促進，特別是伴隨著對蛋白質結構、功能以及與疾病相關的分子醫(yī)學認識的不斷深入，以基因克隆、DNA 重組為標志的生物技術體系逐步完善，揭開了蛋白質藥物發(fā)展的新紀元[10]。自重組人胰島素第 1 次應用以來，之前較少應用的蛋白質藥物的數(shù)量及應用頻率都有較大提高，現(xiàn)今在每一個治療領域，蛋白質藥物都發(fā)揮著重要作用。

2 蛋白質藥物的功能分類

美國 FDA 按生物制品許可證申請（biologics license applications，BLA）法規(guī)對蛋白質藥物進行審批[1-2]。截至 2008年，美國 FDA 已經(jīng)批準130 多種治療性蛋白質（其中約 100 多種重組蛋白）藥物應用于臨床，還有更多的蛋白質藥物正在開發(fā)中。對這些蛋白質藥物進行分類將有助于更好地發(fā)揮其治療用途，并有助于理清研發(fā)思路及方向。但目前對蛋白質藥物尚無統(tǒng)一的分類方法。小分子蛋白質藥物可根據(jù)其物理及化學性質分類，大分子蛋白質藥物顯然無法依此原則進行分類，根據(jù)延續(xù)的命名和作用機制可將其分為造血因子、生長因子、IFN、IL、單克隆抗體、重組激素/蛋白等[1]，但顯然已不適應日益增多的蛋白質藥物家族。2008年，Leader 等[11]首次提出根據(jù)蛋白質藥理學作用分類的思路，并將蛋白質藥物分為如下四大類：①應用蛋白質的酶活性及調節(jié)活性進行治療的蛋白質藥物；②有特殊靶向活性的蛋白質藥物；③重組蛋白質疫苗；④用于診斷的重組蛋白質藥物。其中第一類和第二類主要用于基礎蛋白質療法，第三類和第四類重點強調蛋白質在疫苗及診斷用藥中的應用。為便于理解，本文在梳理 Benjamin Leader 根據(jù)功能及治療應用分類的基礎上，將目前已經(jīng)批準的蛋白質藥物分為七大類。

2.1 替代缺乏或異常蛋白質的藥物

因為許多疾病是由特定的蛋白質缺乏或異常所導致，故可通過持續(xù)給予該類蛋白，用于治療由確定的分子病因學造成的內分泌及代謝性疾病，如治療激素缺乏性疾病的胰島素、生長激素等；治療A 型或 B 型血友病的 VIII 因子和 IX 因子；治療因代謝酶缺乏而導致的各種嚴重的罕見性疾?。ㄈ缰亟M β-葡萄糖腦苷脂酶治療 Gaucher 病、艾杜糖苷酸酶治療 I 型黏多糖增多癥、重組腺苷脫氨酶治療由阿糖腺苷酶缺陷造成的嚴重組合免疫缺陷病等）等。該類藥物多為功能活性明確，作用位點清楚且較局限，對符合適應證的特殊疾病群體（包括一些罕見疾病的孤兒藥）具有不可替代性，甚至部分需要終生依賴服用。盡管隨著功能基因組學、蛋白質組學和代謝組學等研究的深入，越來越多的蛋白質與疾病的關系將被揭示，但可作為該類藥物開發(fā)的候選蛋白分子將越來越少。

2.2 增強蛋白質生物活性通路的藥物

機體的生理功能依賴于蛋白質的存在，這些蛋白分子精細的調節(jié)及平衡是維持正常生命活動的基礎。在許多特定情況下（包括病理及生理條件下），需要通過加強某一蛋白質的數(shù)量、活性或作用時間來達到醫(yī)學目的，如增強造血及免疫功能、止血及抗凝血、平衡內分泌紊亂、調節(jié)生育及生長過程等等。本類藥物主要為人體內正常情況下存在的細胞因子（如 EPO、G-CSF、IFN 等）、內分泌激素（如 FSH、HCG、PTH 等）、凝血酶類分子或它們的類似物（阿替普酶、替奈普酶等）等，具有微量強效、作用快速、多短期使用等特點。但由于體內多數(shù)細胞因子、生長因子的生物活性廣泛、作用靶點多元，其藥學作用延伸可引起復雜的生物學效應，甚至毒副作用，這都將限制其發(fā)展成為藥物的潛能。而目前已知的作用位點單一的分子（如刺激紅細胞生成、促進白細胞增殖的細胞因子等）多數(shù)已經(jīng)開發(fā)成為藥物，可以預料，該類蛋白質藥物的開發(fā)難度將越來越大。但由于該類藥物的專利基本已經(jīng)過期，隨著生物仿制藥（follow-on biologics）/生物相似藥（biosimilars）法規(guī)的統(tǒng)一和完善[12]，該類藥物品種的仿制及改構將有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.3 提供新功能或新活性的蛋白質藥物

人類一直在實踐中探討應用天然存在的非人源蛋白質治療人類疾病，該類藥物在人體內不存在或即使存在但通常不行使蛋白功能，包括某些有新功能的外源蛋白，以及只在特定時間或機體特定部位發(fā)揮功能的內源蛋白，如對大分子酶促降解的膠原酶、透明質酸酶和阿法鏈道酶；對小分子代謝物酶促降解的 PEG 修飾的天冬酰胺酶；將血漿酶原降解為血漿酶的鏈激酶和凝血酶抑制劑重組水蛭素等。該類藥物的未來發(fā)展主要依賴于對各種新的外源蛋白質在人類生理及藥理學功能方面的進一步認識。另外，由于外源大分子蛋白多具有較高的免疫原性，這也在很大程度上限制了該類藥物的開發(fā)與應用。

2.4 直接干擾靶分子或靶組織功能的蛋白質藥物

本類藥物以單克隆抗體、免疫球蛋白相關分子為主，利用受體-配體相互作用發(fā)揮效應的分子也包括其中。該組藥物是目前研究最多，也是未來最有發(fā)展前景的群體[13]。

2.5 傳遞其他化合物或蛋白質的藥物

該類藥物利用蛋白質可特異性結合治療靶點（通過抗原-抗體結合或配體-受體結合方式）的能力，借助蛋白質為傳輸載體，將高毒性的小分子藥物、毒素或同位素等效應分子靶向運送至疾病部位從而發(fā)揮治療作用，也被稱為“生物導彈”或“導向藥物”。單抗及某些細胞因子是傳輸載體的最佳候選者。機體通常通過蛋白質作為輸送小分子物質的載體，因此蛋白質作為小分子藥物輸送工具具有廣泛的應用前景。特別是對蛋白質可特異性靶向某些疾病靶點特性的研究，必將全面推動個體化、靶向性等現(xiàn)代藥物開發(fā)理念向縱深發(fā)展。

2.6 蛋白或多肽疫苗

伴隨蛋白或多肽疫苗制造技術的發(fā)展，“治療性疫苗”（therapeutics vaccines）的理論及應用不斷成熟，從本質上改變了傳統(tǒng)疫苗的概念。無論從研發(fā)手段、生產(chǎn)工藝，還是從產(chǎn)品標準、質量控制等角度，蛋白或多肽疫苗與蛋白質藥物已經(jīng)沒有區(qū)別，特別是以治療性腫瘤疫苗為代表的“治療性疫苗”（therapeutics vaccines），已模糊了“主動特異性免疫預防”疫苗與“主動特異性免疫治療”藥物的界限概念。因此將蛋白或多肽疫苗歸為蛋白質藥物范疇是一種必然趨勢[11]。雖然目前美國 FDA 尚未批準任何治療性腫瘤疫苗上市，但一批臨床試驗中的重組治療性疫苗[14-15]已顯示出希望。隨著對腫瘤、自身免疫性疾病以及傳染性疾病研究的深入，將會有更多的重組蛋白或多肽應用于預防及治療性疫苗的開發(fā)，并將在重組蛋白質藥物領域占有一席之地。

2.7 用于診斷的蛋白質藥物

該類蛋白質藥物兼有藥物及診斷試劑的雙重功能，可用于某些特定疾病的體外及體內診斷，特別是體內診斷，如腫瘤顯像劑多用抗體偶聯(lián)同位素，在腫瘤定位診斷的同時，同位素也可對腫瘤細胞發(fā)揮抑制或殺傷作用。

3 蛋白質藥物發(fā)展前景展望

經(jīng)過一個多世紀的摸索和曲折發(fā)展，蛋白質藥物已經(jīng)一步一步的成熟起來，在制藥工業(yè)及臨床應用中均占有舉足輕重的地位。它們對腫瘤、感染、自身免疫性疾病、代謝性遺傳病、各種老年病及退行性疾病等幾乎所有疾病領域均具有重要影響，正在成為 21 世紀重要的治療、預防和診斷用藥。展望未來 30年，以重組 DNA 技術為核心的生物技術的廣泛應用必將賦予蛋白質藥物更為廣闊的發(fā)展空間：重組蛋白質藥物將逐步取代非重組蛋白；重組改構、體內外修飾將成為常規(guī)；用哺乳動物細胞體系表達的產(chǎn)品將占主導地位；蛋白質藥物非注射給藥途徑將受到越來越多的關注：生物仿制藥/生物相似藥將大有可為。

3.1 重組蛋白質藥物將逐步取代非重組蛋白

從制藥角度出發(fā)，重組 DNA 實驗的成功開啟了在任何生物中生產(chǎn)人類生物分子的可能性，同時也產(chǎn)生了一種替代從組織及器官中提取治療性蛋白的安全、高效、大批量、可控制的生產(chǎn)方法[10]。目前，除一小部分蛋白質藥物是以組織提取法獲得外，如胰酶提取自豬胰臟、α-1 蛋白酶抑制劑提取自混合的人血漿，大多數(shù)蛋白質藥物是利用重組DNA 技術生產(chǎn)。通過基因工程生產(chǎn)的人重組蛋白幾乎已經(jīng)完全取代從組織中提取的蛋白質，其價值不僅僅在于可以精確地復制人類蛋白，并且在藥學特征、藥代謝動力學特性等多方面均能彌補天然蛋白的缺陷。此外重組蛋白還具有以下優(yōu)點：首先，一個精確人類基因的轉錄和翻譯可使蛋白質具有更高的特異性及更低的免疫原性；第二，重組蛋白具有高效率、低成本和潛在無限產(chǎn)量的優(yōu)勢。例如，由 β-葡萄糖腦苷脂酶（葡萄糖神經(jīng)酰胺酶）缺乏導致的脂質代謝缺陷疾病——戈謝病，最初每例患者每年需要從 50 000 個人胎盤純化獲得的 β-葡萄糖腦苷脂酶用于治療，從而嚴重限制了其應用；第三，能降低感染動物或人類病毒性疾病的風險；第四，重組技術允許蛋白質修飾或一個特定基因的選擇性變體，以改善重組蛋白的功能或特異性，如各種胰島素類似物；第五，重組技術可以發(fā)揮人類的無限想象，使重組蛋白產(chǎn)生一種或多種新的活性或功能。

可以預見，工程化抗體、大分子量、結構復雜的蛋白質或融合蛋白將成為未來創(chuàng)新性重組蛋白質藥物的發(fā)展重點[3]。

3.2 重組改構、體內外修飾將成為常規(guī)

第一代重組蛋白幾乎可精確地復制出患者體內缺少的蛋白質并成為替代藥物，但除了早期由大腸桿菌生產(chǎn)的重組蛋白藥物能完全復制天然蛋白外，只有很少的重組蛋白與天然蛋白的構成完全相同。為獲得更好的藥代動力學、彌補某些體內功能蛋白的缺陷或增加蛋白在人體內的功能，對天然蛋白結構進行改造或修飾是一種有效的途徑。各種修飾多從改變重組蛋白的性狀入手，如增加相對分子質量、減緩蛋白酶降解、降低免疫原性、提高生物及化學穩(wěn)定性等，進而改善其體內藥代動力學性質、延長體內半衰期或加速體內釋放、降低中和抗體產(chǎn)生率、提高患者適應性及治療效果等。鑒于改構或修飾后蛋白質的眾多優(yōu)勢，對蛋白質進行重組改構以及體內外修飾也必將得到越來越為廣泛的應用。

3.3 哺乳動物細胞體系表達的產(chǎn)品將占主導地位

目前所有被批準的重組蛋白質藥物，基本上都是由下列 4 種生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)：大腸桿菌、釀酒酵母、CHO 和 BHK 細胞，但近 5年新批準的重組蛋白質藥物，多數(shù)是利用哺乳動物細胞系統(tǒng)生產(chǎn)，其中以 CHO 細胞應用的較多[16]。通常情況下，某一特定的治療性蛋白，可以利用 2 種不同的表達系統(tǒng)生產(chǎn)，如胰島素和人生長激素可以在大腸桿菌或釀酒酵母中表達；IFN-β 可在大腸桿菌及 CHO細胞中表達，其中 CHO 細胞中表達的 IFN-β 結構與人類天然蛋白相同，大腸桿菌表達的 IFN-β則是 N-末端缺失、一個半胱氨酸被絲氨酸取代以及沒有任何糖基化的蛋白。沒有任何一個表達系統(tǒng)在所有情況下都普遍具有優(yōu)勢，表達系統(tǒng)需要在個案的基礎上選擇。從安全性角度，理論上最好選擇一個遠離人類種屬的表達平臺，以使人類病原體不能污染該表達系統(tǒng)；如果需要糖基化，則正常的哺乳動物表達平臺（如 CHO 或 BHK 細胞）是比較適合的選擇。

3.4 蛋白質藥物非注射給藥途徑將受到更多關注

許多重組蛋白質藥物如胰島素、生長素、IFN等，均需反復長期使用。但由于蛋白質藥物的特點是用量小、生物活性強，口服后在胃腸中對強酸和蛋白水解酶很敏感，而且多肽、蛋白質類藥物多屬親水性大分子物質，不易透過腸黏膜，生物半衰期短，口服生物利用度低，常需反復注射給藥，患者依從性不好，在一定程度上影響了該類藥物的廣泛應用。因此非注射給藥途徑，如透皮吸收、黏膜（鼻或直腸黏膜等）吸收、噴霧吸入（鼻腔或深肺等）、口服給藥等一直被眾多學者和生物技術公司所關注。其中研究最多的是鼻腔、肺部和口服給藥。美國 FDA 于 2006年1月批準了第 1 個非注射重組蛋白質藥物——吸入式胰島素（Exubera）上市，制藥巨頭輝瑞投入巨資營銷，但遺憾的是該藥上市不到 2年就停止銷售。盡管如此，并沒有影響人們對蛋白質藥物非注射給藥途徑的研發(fā)熱情，該領域的突破必將帶來蛋白質藥物發(fā)展的另一個高潮。

3.5 生物仿制藥/生物相似藥將大有可為

重組蛋白質藥物治療費用遠遠超過普通小分子藥物，治療相同疾病的平均費用可高出 10 ～20 倍[17]，很多患者可能無緣使用該類藥物，這也增加了政府在醫(yī)療保障領域的支出。因此，伴隨第一批生物技術藥物專利的逐步到期，具有巨大市場需求的低價生物仿制藥/生物相似藥就具備了上市的機會。然而，因為重組蛋白質藥物研發(fā)及生產(chǎn)的高投入，政策上也需要在鼓勵創(chuàng)新與價格競爭之間予以平衡；同時，大分子蛋白質藥物還存在科學、技術和制造工藝的高度復雜性，很難生產(chǎn)出精確的蛋白質藥物復制品，審評標準和法規(guī)也不相同，因此不能簡單地用仿制小分子化合物藥物的方式看待和管理生物仿制藥。2003年歐洲制訂了推動生物仿制藥上市的法規(guī)，2006年歐洲首次批準了諾華制藥子公司 Sandoz 的兩款生物仿制藥進入市場，打通了在規(guī)范醫(yī)藥市場環(huán)境下生物仿制藥的上市之路。在美國，蛋白質藥物與其他生物藥一樣均按“生物制品許可證申請”的程序申報，而關于生物藥的“簡略新藥/仿制藥申請”（abbreviated new drug applications/generic drugs，ANDA）的法規(guī)尚未出臺[18]。2007年美國有近 100 個生物藥品（約200 億美元份額）的專利到期，雖然這些藥物仍無法在美國上市，但在歐洲及其他一些國家還有機會。在短期內，EPO、G-CSF、人類生長激素和胰島素等將是驅動生物仿制藥市場增長的主要品種。2016年，隨著一些工程化抗體藥物的專利到期，屆時又有約 250 億美元價值的生物藥（其中絕大多數(shù)是蛋白質藥物）將會失去專利保護，這也為生物仿制藥開發(fā)商創(chuàng)造了新的巨大的市場機會[19]。毋庸置疑，隨著時間推移，對生物仿制藥的限制會逐步松動，相應法規(guī)將統(tǒng)一和完善，重組蛋白質類仿制藥將成為日益興起的仿制藥行業(yè)的下一個浪潮。

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·論著·