讓稻田變“血庫(kù)”，緩解血荒、治病救人，聽(tīng)似離譜，實(shí)則靠譜。水稻如何“長(zhǎng)”成人血清白蛋白？幕后功臣竟是基因工程技術(shù)！
一天，一粒稻谷來(lái)到了一間實(shí)驗(yàn)室。霎時(shí)間，前方響起了“高能預(yù)警”：請(qǐng)注意，最有科技含量的“水稻變形記”即將發(fā)生。
“首先我們拿到的是一粒稻谷，脫殼以后就是大米。再進(jìn)行磨粉，磨成米粉之后再加入對(duì)應(yīng)的緩沖液進(jìn)行提取，再經(jīng)過(guò)一系列的層析工作之后，會(huì)拿到相對(duì)較純的目標(biāo)蛋白。”楊晶是武漢禾元生物科技股份有限公司研發(fā)部的一名蛋白純化工程師，也是這場(chǎng)高端“水稻變形記”的主要參與者之一，“目前進(jìn)行的是一個(gè)檢測(cè)工作，電泳是為了檢測(cè)樣品的分離效果和純度，之后還需對(duì)樣品活性、濃度以及藥效進(jìn)行分析。”
這間實(shí)驗(yàn)室，隸屬于武漢禾元生物科技股份有限公司，公司的創(chuàng)始人是“國(guó)家高層次人才”專(zhuān)家、武漢大學(xué)生命科學(xué)院教授楊代常。
2005年，已在美國(guó)工作了6年的楊代常毅然回到母校武漢大學(xué)，聚焦一粒稻米埋頭創(chuàng)新。這一次，他想幫水稻做一場(chǎng)奇特的“跨界”，讓水稻不再僅僅是糧食，而變成可以造血的“神器”，孵化出一種生物制劑類(lèi)藥品——人血清白蛋白。
“比如遇到因意外事故失血過(guò)多的情況，傷者如果沒(méi)有充足、匹配的血漿進(jìn)行及時(shí)搶救，就很可能會(huì)喪命。如果這時(shí)有人血清白蛋白頂上的話，人就可以很快復(fù)蘇，它能有效地應(yīng)對(duì)失血性休克。”據(jù)武漢禾元生物科技股份有限公司創(chuàng)始人楊代常介紹，人血清白蛋白又稱“黃金救命藥”，是一種擴(kuò)充血容量的藥品，對(duì)失血?jiǎng)?chuàng)傷、燒傷引起的休克、肝硬化及腎病引起的水腫或腹水等情況具有顯著的緩解作用。
在我國(guó)，血庫(kù)在供應(yīng)臨床需求時(shí)存在巨大的血量缺口。以人血清白蛋白為例，據(jù)中研普華數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)人血清白蛋白理論總年需求量為1,500-1,800噸，其中超六成依賴進(jìn)口，人血清白蛋白供需并不平衡。
能否從植物中提取人血清白蛋白？世界上針對(duì)這項(xiàng)研究已有幾十年，但始終有三大問(wèn)題難以解決，一是實(shí)際產(chǎn)量無(wú)法實(shí)現(xiàn)理論產(chǎn)量，二是要達(dá)到臨床使用標(biāo)準(zhǔn)需耗費(fèi)巨額生產(chǎn)成本，三是大規(guī)模生產(chǎn)幾百上千噸人血清白蛋白怎么做到？對(duì)此，楊代常帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一路攻堅(jiān)克難，最終利用基因工程技術(shù)破解了植物源重組人血清白蛋白的奧秘，填補(bǔ)了國(guó)際上此項(xiàng)技術(shù)規(guī)模化生產(chǎn)的空白。
“通過(guò)基因工程的辦法，把水稻的種子作為一個(gè)蛋白的‘生產(chǎn)車(chē)間’來(lái)代替人的肝臟來(lái)合成蛋白質(zhì)。從科學(xué)上來(lái)講，從細(xì)菌到植物、動(dòng)物、人，整個(gè)生命世界其實(shí)都使用著同一套遺傳密碼，這使得利用某些生物來(lái)制造人類(lèi)蛋白質(zhì)成為可能。這對(duì)于普通水稻來(lái)說(shuō)是天方夜譚，但如果把人類(lèi)基因合成人血清白蛋白的一個(gè)染色體片段插入水稻基因組進(jìn)行生物育種就能夠做到。”人血清白蛋白的基因被轉(zhuǎn)入水稻基因組，特異性在水稻大米中合成與積累，楊代常教授說(shuō)這種基因工程水稻便升級(jí)成為“生物反應(yīng)器”，在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)光合作用能自動(dòng)合成人血清白蛋白儲(chǔ)存在米粒中，之后將稻米脫殼、粉碎、提取人血清白蛋白、多次純化、過(guò)濾、凍干......“稻米造血”便得以實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)基因工程與遺傳改良技術(shù)，禾元生物研發(fā)的植物源重組人血清白蛋白探索了和“血漿提取”截然不同的生產(chǎn)路徑。傳統(tǒng)血漿提取的人血清白蛋白，潛藏著艾滋、肝炎等病毒風(fēng)險(xiǎn)，而這種植物源的藥用蛋白從根源處就可杜絕各種人體病毒，使用安全且可大量生產(chǎn)，名副其實(shí)地達(dá)到了“改良”目的。
如今，這種進(jìn)行了基因編輯和重組的水稻生產(chǎn)出的人血清白蛋白，純度已高達(dá)99.9999%。為了證明植物源藥用蛋白的安全性和可靠性，當(dāng)初楊代常帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)做過(guò)一個(gè)極端的試驗(yàn)。
“用水稻提取白蛋白，起初不少人質(zhì)疑我們，擔(dān)心其中的雜質(zhì)使人產(chǎn)生排異反應(yīng)。為此，我們做了一個(gè)很有趣的試驗(yàn)。我們將當(dāng)時(shí)純度只有99%的白蛋白里1%的水稻雜質(zhì)拿出來(lái)，以人體注射25倍的劑量注射進(jìn)老鼠體內(nèi)，連續(xù)注射了28天，結(jié)果老鼠們?nèi)纪旰脽o(wú)損，一直沒(méi)死。”這次成功的試驗(yàn)也為楊代常團(tuán)隊(duì)注射了一劑“強(qiáng)心針”，“稻米造血”這條路值得堅(jiān)持，“既然這樣提取的人血清白蛋白是安全的，我們就下決心向制藥這個(gè)階段進(jìn)發(fā)。”
今年三月，預(yù)計(jì)可年產(chǎn)10噸植物源重組人血清白蛋白原液及100萬(wàn)支制劑產(chǎn)品的智能化制造工廠啟動(dòng)投產(chǎn)，全球首創(chuàng)、備受關(guān)注的“稻米造血”技術(shù)即將100%完成科技成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)指日可待。未來(lái)，禾元生物“植物源重組人血清白蛋白注射液”正式面市后，將幫助更多患者獲得“用血自由”。
明年，禾元生物專(zhuān)用于“造血”的水稻基地將擴(kuò)種千畝。將稻田變“血庫(kù)”，目前一畝稻田可生產(chǎn)超過(guò)1.5公斤藥用蛋白，若在商業(yè)化規(guī)模產(chǎn)線使用最新的稻谷原料，畝產(chǎn)藥用蛋白量可望進(jìn)一步提高。“目前我們共有4個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入臨床，其中還包括治療兒童腹瀉和醫(yī)治心腦血管的藥品，都是選擇水稻胚乳細(xì)胞作為表達(dá)平臺(tái)，利用基因工程技術(shù)進(jìn)行編輯改造，從理論上看利用基因工程技術(shù)對(duì)水稻基因組進(jìn)行編輯改造可以做任何蛋白質(zhì)藥物。”
今后，楊代常團(tuán)隊(duì)還將利用基因工程技術(shù)對(duì)“超能水稻”進(jìn)行持續(xù)探索，讓一片稻田幻化成為一座救死扶傷的“黃金藥庫(kù)”。
“人類(lèi)的生產(chǎn)生活，特別是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平是必須要靠生物技術(shù)來(lái)提升的。如果生物技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)上不去，農(nóng)業(yè)產(chǎn)能、質(zhì)量都會(huì)下降。唯有用生物技術(shù)解決‘卡脖子’難題，我們才能從農(nóng)業(yè)大國(guó)邁向農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。”
楊代常教授認(rèn)為這片稻田還承擔(dān)著一個(gè)重要的使命，幫助大眾建立對(duì)基因工程技術(shù)的正確認(rèn)知：掌握基因編輯和遺傳改良技術(shù)，就像手握一把神奇又強(qiáng)大的鑰匙。以科學(xué)的視角看待它、用積極的態(tài)度運(yùn)用它，人類(lèi)能夠開(kāi)啟一個(gè)又一個(gè)新世界的大門(mén)。在那里，科技之光普照大地，更多高質(zhì)量發(fā)展的佳話將由“中國(guó)制造”攀升成為“中國(guó)智造”。（記者 郭蜜蜜 編輯 婁嘉欣 編審 涂丹）
