輔料級植物源重組人血清白蛋白的特點與應用
人血清白蛋白(human serum albumin, HSA)是血漿中含量最多的蛋白質，是一種單體多結構域大分子，其非糖基化的單鏈多肽包含585個氨基酸，分子量為66kD。在血漿中其濃度為42~55g/L，約占血漿總蛋白的60%。基于HSA在人體中廣泛的分布以及多種生理功能，隨著生命科學研究的深入，分子生物學研究的興起，HSA越來越多的生物活性功能被開發(fā)和利用，成為生物學研究關鍵性蛋白質。
圖1：HSA蛋白結構示意圖
1. HSA與藥物載體
HSA具有優(yōu)秀的配體結合能力，可為一些配體提供代謝修飾，降低潛在毒素毒性，為人體血漿提供抗氧化的能力；HSA具有親水性、無免疫原性、生物相容性好、化學性能穩(wěn)定、具有多種藥物結合位點等優(yōu)點，因而被認為是一種非常理想的藥物載體［1］，被廣泛應用于小分子化藥、多肽、蛋白、核酸等多種治療藥物的遞送。HSA既可通過與治療藥物共價結合、非共價結合或基因融合的方式載藥，也可以制備成納米粒子載藥，并且HSA載藥體系具有可生物降解、非免疫原性、半衰期長等特點。近年來HSA越來越多的被研究用來作為各類藥物的載體，多種藥物類型已經獲批上市。
表1已獲批上市的基于人血清白蛋白的藥物遞送系統(tǒng)（摘自陳重等，2022[2]）
| 藥物名稱 | 研發(fā)機構 | 描述 | 適應癥或用途 | 獲批時間 |
| Levemir® （NN304） |
Novo Nordisk | 人胰島素-脂肪酸衍生物與體內的HSA非共價結合 | 1 型和2 型糖尿病 | 2004(EMA):2005(FDA) |
| Abraxane® （ABI-007） |
Celgene，Abraxis Bioscience，Astrazeneca |
HSA結合型紫杉醇 | 轉移性乳腺癌，非小細胞肺癌，胰腺癌 | 2005(FDA) |
| Vasovist® | Beyer Schering | HSA與釓非共價結合 | 磁共振成像(MRI)造影劑 | 2008(FDA) |
| Victoza® （Liraglutide） |
Novo Nordisk | 胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)-脂肪酸衍生物與體內的 HSA非共價結合 | 2型糖尿病 | 2009(EMA):2010(FDA) |
| Eperzan® （Albiglutide） |
GlaxoSmithKline | GLP-1與HSA基因融合 | 2型糖尿病 | 2014(FDA) |
| Tresiba® （NN1250） |
Novo Nordisk | 人胰島素-脂肪酸衍生物與體內的HSA 非共價結合 | 1型和2型糖尿病 | 2015(FDA) |
| Idelvion | CSL Behring GmbH |
凝血因子Ⅸ與重組 HSA 基因融合 | B 型血友病 | 2016(FDA);2020(EMA) |
| Fyarro™ | Aadi Bioscience | HSA 結合型雷帕霉素 | 血管周圍上皮樣細胞瘤 | 2021(FDA) |
在腫瘤的治療中，利用HSA載藥可以顯著提高腫瘤細胞中藥物的分布，提高藥物靶向性。此外，HSA還具有其他優(yōu)勢：1）與藥物融合可延長肽類藥物的半衰期，減少用藥劑量和藥物副作用，減少患者用藥次數；2）提高黏蛋白的分泌量，用于滴眼液治療干眼癥；3）與膠原蛋白結合制成止血材料，不僅能結合、運輸藥物，還使止血材料增加了修復組織功能的作用；4）與聚乙二醇制成水凝膠，可用于外科手術中；5）與粒細胞集落刺激因子形成融合蛋白，可大大延長其半衰期［3-5］。Ssu-Hsueh Tseng,等[6]就報道了一種白蛋白與干擾素β的融合蛋白，與抗原多肽HPVE7展現(xiàn)出優(yōu)秀的腫瘤生長抑制能力，同時大大延長了藥物的在體內的有效時間，達到長時間抑制腫瘤發(fā)育的作用（圖1）。
圖2：TC-1腫瘤造模后不同抗腫瘤藥物處理情況下腫瘤體積增大情況
2. 人血白蛋白輔料行業(yè)痛點
批間差大：人血白蛋白由人血漿經乙醇沉淀獲得，會因為人種、地區(qū)、季節(jié)出現(xiàn)波動，批間差異比較大，不利于生產企業(yè)控制工藝條件。
長期處于供不應求的狀態(tài)：中國是人口大國，對人血白蛋白的需求旺盛，國內人血白蛋白市場一直處于供不應求的狀態(tài)，據弗若斯特沙利文數據顯示，國內人血白蛋白60%以上依賴歐美國家進口。受制于原料血漿供應，人血白蛋白優(yōu)先供應臨床，采購需處方單且不能大批量采購，后期供應不能保證。
潛在血液病毒風險：人血白蛋白從人血液中提取，而人類血液中存在丙肝、乙肝、艾滋病、梅毒和未知病毒等傳染性疾病的潛在風險，歷史上曾出現(xiàn)多起病毒感染事件，雖然對原料血漿進行相關病原體的篩查（一般檢測 HIV、HBV、HCV、梅毒 4 種病毒），但是不能保證所有的病毒都會從源頭上被檢測到，比如處于窗口期的HIV病毒篩查可能顯示陰性，另外可能存在一些未知病毒，尤其是很多細小病毒都沒有檢測方法。
監(jiān)管嚴格：世界各國藥品監(jiān)督管理機構對于生產中使用動物源/人源的材料嚴格限制，CDE 在某行業(yè)指導原則中要求試劑中如使用人源性成分或動物源成分，需提供關于病毒或傳染性病原體感染以及免疫原性的風險分析及控制措施的描述和驗證資料，國家法規(guī)引導行業(yè)用更安全的輔料并主張使用無人與動物來源組分原料進行替代，各地也紛紛出臺政策支持重組人血液制品研發(fā)（表2）。
批間差大：人血白蛋白由人血漿經乙醇沉淀獲得，會因為人種、地區(qū)、季節(jié)出現(xiàn)波動，批間差異比較大，不利于生產企業(yè)控制工藝條件。
長期處于供不應求的狀態(tài)：中國是人口大國，對人血白蛋白的需求旺盛，國內人血白蛋白市場一直處于供不應求的狀態(tài)，據弗若斯特沙利文數據顯示，國內人血白蛋白60%以上依賴歐美國家進口。受制于原料血漿供應，人血白蛋白優(yōu)先供應臨床，采購需處方單且不能大批量采購，后期供應不能保證。
潛在血液病毒風險：人血白蛋白從人血液中提取，而人類血液中存在丙肝、乙肝、艾滋病、梅毒和未知病毒等傳染性疾病的潛在風險，歷史上曾出現(xiàn)多起病毒感染事件，雖然對原料血漿進行相關病原體的篩查（一般檢測 HIV、HBV、HCV、梅毒 4 種病毒），但是不能保證所有的病毒都會從源頭上被檢測到，比如處于窗口期的HIV病毒篩查可能顯示陰性，另外可能存在一些未知病毒，尤其是很多細小病毒都沒有檢測方法。
監(jiān)管嚴格：世界各國藥品監(jiān)督管理機構對于生產中使用動物源/人源的材料嚴格限制，CDE 在某行業(yè)指導原則中要求試劑中如使用人源性成分或動物源成分，需提供關于病毒或傳染性病原體感染以及免疫原性的風險分析及控制措施的描述和驗證資料，國家法規(guī)引導行業(yè)用更安全的輔料并主張使用無人與動物來源組分原料進行替代，各地也紛紛出臺政策支持重組人血液制品研發(fā)（表2）。
表2 中國血液制品行業(yè)相關政策
| 發(fā)布時間 | 發(fā)布機構 | 政策名稱 | 政策內容 |
| 2016年4月 | 吉林省人民政府 | 《關于推進醫(yī)藥健康產品發(fā)展的實施意見》 | 加大力度推進中藥和生物藥原研藥、生物藥和化受藥首仿藥等創(chuàng)新藥物的開發(fā)。重點支持注射用重組人血白蛋白單克隆抗體阿達不等“重磅大約”的創(chuàng)制與產業(yè)化。對注射用重組人血白蛋白、單克隆抗體阿達木等“重磅大藥”的創(chuàng)制與產業(yè)化，實現(xiàn)產業(yè)化后給予100-300萬元支持。 |
| 2021年4月 | 山西省人民政府 | 《關于印發(fā)山西省“十四五”未來產業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知》 | 加速發(fā)展包括人血白蛋白在內的生物醫(yī)藥產品，促進產品化、集聚化、國際化發(fā)展 |
| 2021年11月 | 江西省工業(yè)和信息化廳 | 《關于印發(fā)江西省“十四五”產業(yè)技術創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃的通知》 | 將人血白蛋白列為生物醫(yī)藥產業(yè)科技的重點發(fā)展方向之一。聚焦傳承發(fā)展中醫(yī)藥、提升發(fā)展化學藥、突破發(fā)展生物藥、創(chuàng)新發(fā)展醫(yī)療器械，加快建立創(chuàng)新驅動、結構優(yōu)良、特色鮮明的醫(yī)藥產業(yè)體系，形成以高品質中醫(yī)藥、化學藥、生物醫(yī)藥、醫(yī)療器械為支撐的醫(yī)藥產業(yè)大格局，促進醫(yī)藥產業(yè)與數字經濟融合發(fā)展。 |
| 2021年11月 | 河北省政府辦公廳 | 《關于印發(fā)河北省建設全國產業(yè)轉型升級試驗區(qū)“十四五”規(guī)劃的通知》 | 大力發(fā)展生物制藥，加快發(fā)展針對重大疾病的坑體，疼苗，蛋白及多肚笑生物藥品，推動需求量大的重組人血白蛋白等品種產亞化，探索開展十細胞技木研友、廣品開發(fā)和醫(yī)學示范，形成一批現(xiàn)代微生物藥物、基因工程藥物、新型生物制劑等研發(fā)及產業(yè)化成果。 |
| 2022年2月 | 湖北省經濟和信息化廳 | 《關于印發(fā)湖北省醫(yī)藥產業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃的通知》 | 圍繞新型冠狀病毒等新發(fā)或再現(xiàn)傳邊病防推動重控，加快構建血液制品保障體系，推動重組血液制品替代品的研發(fā)應用，打造血液制品特色產業(yè)鏈。重點發(fā)展人血白蛋白、靜注人免疫球蛋白(pH 4 )、破傷風人免疫球蛋白、乙型肝炎人免疫球蛋白、狂犬病人免疫球蛋白等。 |
| 2022年3月 | 云南省人民政府辦公廳 | 《云南省“十四五”健康服務業(yè)發(fā)展規(guī)劃》 | 加強產學研對接，支持引進、建設企業(yè)血液制品研發(fā)生產基地，推動人血白蛋白、免疫球蛋白、凝血因子等血液制品產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。重點研發(fā)生產一批特殊醫(yī)學用途配方食品。打造面向南亞東南亞疫苗產業(yè)基地，提升生物疫苗研發(fā)生產能力，引領帶動疫苗產業(yè)做強做大。 |
（來源：智研咨詢）
3. 輔料級植物源重組人血清白蛋白OsrHSA
鑒于人血白蛋白具有供應緊張，潛在血液病毒風險等行業(yè)痛點，國內外學者及企業(yè)一直致力于利用基因工程技術研究開發(fā)重組人血白蛋白。其中禾元生物利用自己的專利技術平臺——水稻胚乳細胞生物反應器高效重組蛋白表達平臺（OryzHiExp）成功開發(fā)出了植物源重組人血白蛋白OsrHSA，與市售人血白蛋白具有相同的氨基酸組成及結構特征，作用功能完全一致。禾元生物的輔料級植物源重組人血清白蛋白OsrHSA已通過中國CDE藥用輔料備案F20180000305，同時取得FDA批準DMF文件，DMF No.：029648（IV型）；藥用注射液已完成II期臨床達到主要臨床研究終點，目前也已經進入全球多中心臨床III期的試驗階段。
禾元生物的植物源重組人血清白蛋白OsrHSA來源于水稻，可杜絕傳播血源性病毒的潛在風險，比血漿來源的人血清蛋白更安全；同時，人類接觸和食用大米（水稻）具有幾千年歷史，與水稻內源蛋白具有長期接觸史，對稻米的雜質蛋白具有很高的耐受性和相容性，免疫原性較低，比其他表達體系更安全。由于禾元生物的輔料級人血清白蛋白不來源于血液，因此完全不含有血液蛋白殘留，例如血液中常見的免疫球蛋白，它的存在在藥用輔料中將成為潛在致敏源，同時也可能對藥品制劑產生影響的風險。雖然市售天然蛋白利用純化工藝將其大部分去除，但仍有一定殘留，禾元生物的OsrHSA使用IgG ELISA檢測則沒有檢出IgG殘留（圖2）
禾元生物的植物源重組人血清白蛋白OsrHSA來源于水稻，可杜絕傳播血源性病毒的潛在風險，比血漿來源的人血清蛋白更安全；同時，人類接觸和食用大米（水稻）具有幾千年歷史，與水稻內源蛋白具有長期接觸史，對稻米的雜質蛋白具有很高的耐受性和相容性，免疫原性較低，比其他表達體系更安全。由于禾元生物的輔料級人血清白蛋白不來源于血液，因此完全不含有血液蛋白殘留，例如血液中常見的免疫球蛋白，它的存在在藥用輔料中將成為潛在致敏源，同時也可能對藥品制劑產生影響的風險。雖然市售天然蛋白利用純化工藝將其大部分去除，但仍有一定殘留，禾元生物的OsrHSA使用IgG ELISA檢測則沒有檢出IgG殘留（圖2）
圖3.ELISA法檢測市售產品與OsrHSA免疫球蛋白（IgG）含量測定
（注：上述BSA與HSA為常見市售產品）
植物源重組人血白蛋白OsrHSA與人血白蛋白對比試驗表明，在細胞培養(yǎng)、藥用輔料等方面與血源人血白蛋白效果相當，且由于OsrHSA比血源人血白蛋白純度高，質量穩(wěn)定，在安全性方面優(yōu)于血源人血白蛋白。植物源重組人血白蛋白OsrHSA替代血源人血白蛋白用于藥物的研發(fā)和生產，尤其是用于藥用輔料，不僅有助于企業(yè)徹底擺脫血液制品安全風險高、供應緊張的局面；同時，其利用基因工程技術生產，工藝穩(wěn)定，參數可控，各批次均一穩(wěn)定，便于生產企業(yè)控制工藝條件，提升產品質量及市場競爭力，也方便藥政部門的有效監(jiān)管，保障市場良好發(fā)展。
[1] Fanali G, di Masi A, Trezza V, Marino M, Fasano M, Ascenzi P. Human serum albumin: from bench to bedside. Mol Aspects Med. 2012 Jun;33(3):209-90.
[2] 陳重, 野慶松, 吳錦慧. 基于人血清白蛋白的藥物遞送系統(tǒng)研究進展[J]. 藥學進展, 2022, 46(7):7.
[3] 張建軍，高緣，孫婉瑾. 白蛋白作為藥物載體的研究［J］. 化學進展，2011，23（8）：1747-1754.
[4] 富巖，馬金玲，孫麗，等. 重組人血清白蛋白/干擾素α2a融合蛋白的藥效學、藥代動力學及安全性評價［J］. 中國醫(yī)藥生物技術，2012，7（6）：401-411.
[5] 季秀峰，石莉，鄧意輝. 白蛋白納米粒藥物傳遞系統(tǒng)的研究進展［J］. 沈陽藥科大學學報，2010，27（12）：968-978.
[6] Tseng SH, Cheng MA, Farmer E, et al. Albumin and interferon-β fusion protein serves as an effective vaccine adjuvant to enhance antigen-specific CD8+ T cell-mediated antitumor immunity. J Immunother Cancer. 2022;10(4):e00434
