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苏州工业园区重大技术攻关项目(生物医药类) 编号：生物医药001建议人姓名张佩琢单位苏州吉玛基因药物科技有限公司建议人电箱技术方向建议方向名称RNAi技术内容简介：荣获2006年诺贝尔生理医学奖的RNAi（RNA干扰）技术是二十世纪生命科学最伟大的发现之一，是生命科学领域中最具发展前景的生物医药技术和基因功能研究的新技术。权威的美国科学周刊连续四年将RNAi评选为该年度全球科学十大进展，并广泛应用于基因功能研究、药物靶点筛选和新药开发。与传统药物相比，RNAi药物设计方便、快捷和准确，缩短了新药研发周期1-2年，降低了研发风险和研发费用，专利保护期长；药物使用剂量小、副作用少、作用时间长、专一性强；同一技术平台可研发和生产出多种不同药品。RNAi在治疗恶性肿瘤、传染性、遗传性、神经性疾病等方面，有着巨大的应用前景，各发达国家纷纷把这一领域的研究列入各自的生物医药技术发展计划中，我国也从2005年开始，将RNAi技术先后列入、973计划、863计划和“十一、五”支撑计划等国家重大科技计划中，单独立项，给予重点支持。短短几年间，利用RNAi技术在基因功能研究和新药研究方面取得了巨大的突破。目前国外已有RNAi药物进入III期临床，10余个药物进入I期和II期阶段，临床前研究阶段的则更多，以RNAi为基础的基因药物在未来3-5年将进入爆炸性增长阶段。国际医药巨头如诺华、默克、阿斯利康、罗氏等纷纷投入数亿美元的巨资，以各种方式介入这一领域。据多家市场分析机构研究，目前RNAi的市场规模已达10亿美元，2014年将到达100亿美元，未来将超过千亿美元。RNAi技术最重要的有两大技术分支：siRNA和miRNA。 技术难题建议难题1名称miRNA检测临床诊断试剂盒简介：miRNA（microRNA）是生物体内天然存在的一类大小约2123个碱基的单链小分子RNA，近年来已发现有400多种。大量的研究证明，miRNA是调控基因表达的“钥匙“，调控着人类1/3的基因的表达，并顺次调节蛋白质制造过程。通过研究miRNA在不同疾病中表达的不同，可以寻找疾病新的标志物，从而开发出一系列新的临床诊断试剂，这对于传统检测手段不易诊断的疾病和进行基因分型、指导医生用药来讲，具有非常重要的意义，同时具有产业化的实际意义。而作为疾病标志物的miRNA，还极有可能作为新的药物靶点，从而开发出新的治疗性RNAi药物。本技术难点在于：要从疾病样本中将miRNA提取、纯化和富集起来，通过逆转录、基因扩增、荧光定量分析等一系列试验，并与正常样本中miRNA作对比，从中发现规律，找到可以作为疾病标志物的miRNA，从而开发出新的临床诊断试剂。 解决方案：已经开发出一步法快速miRNA快速纯化试剂盒， 可用于miRNA纯化。 也已经开发出miRNA荧光定量PCR新方法，并已经在与国内多家研究单位的合作研究中取得很好的初步结果，正在进行专利申报的准备工作。 难题2名称大规模siRNA合成简介：siRNA新药研发进入到动物试验、临床前研究阶段，就需要大规模合成的siRNA，进入临床试验和上市阶段，则需要在GMP生产条件下合成的大规模siRNA，即原料药（API）。目前能够提供大规模siRNA的厂家只有欧美的四、五家公司，每克售价高达上万美元。我国要发展RNAi药物产业，必须解决大规模siRNA生产问题。本技术难点在于：1、大规模siRNA合成难度高，杂质难分离，纯化难度大；2、原料RNA单体消耗量大，成本高。解决方案： 已经在小规模到中等规模（mg至g级）siRNA合成上取得十分丰富的经验。在纯化方法上有独创。原料RNA单体包括各种普通单体，修饰单体等已经在苏州实现产业化，成本得以大幅度降低。 编号：生物医药002建议人姓名陆阳、杨宏钧单位苏州圣诺生物医药技术有限公司建议人电话1353397603913764630476邮箱技术方向建议方向名称小干扰核酸药物开发内容简介：RNA干扰(RNAi)技术诞生于2002年，美国科学杂志提名RNAi为“年度的突破”(2002)；美国财富杂志宣称这一突破“将为生物技术产业带来数十亿美元的价值”(2003)。更令人鼓舞的是，2006年的诺贝尔医学奖授予在发现核酸干扰上贡献卓著的Andrew Fire博士和Craig Mello博士。核酸干扰的实验应用不仅再次激起对基因功能基础理论研究的热潮，而且挖掘其在新药开发和临床应用等方面的潜力已成为目前制药产业的热点。核酸干扰技术与核酸干扰药物的研发标志着世界生物医药产业界的一次革命，一些跨国制药企业如默克、诺华、罗氏等公司更是推波助澜，一系列兼并、收购和投资等接踵而至，将数十亿资金倾注于核酸干扰这项独具潜力的新药开发技术领域。核酸干扰技术和药物的市场估计在五年内可达30亿美金以上。核酸干扰药物极有可能会象单抗药物那样，将以每年近百亿美金的势头占据医药市场。核酸干扰技术诞生仅仅7年时间，目前国际上尚未有小核酸干扰药物产品进入市场，进展最快的进入到了三期临床试验，为中国提供了一个在生物医药领域发展的绝好契机。因此，我们建议在江苏省大力推进小核酸干扰药物开发技术的发展，把它作为江苏省需要重点发展的技术方向之一。技术难题建议难题1名称小核酸药物靶向导入技术简介：小核酸药物进入人体后需要在发病部位发挥功能，因此如何促进RNA分子在病灶部位的聚集就成为最为核心的技术难题之一。有些疾病的治疗既可采取局部给药，又可采取全身给药，而有则些只能采用全身给药。如果采取全身给药，RNA需要克服3个主要障碍才能到达发病部位：RNA本身的降解、RNA分子随着尿液的快速排出、RNA分子在非靶部位的聚集。如何克服这些RNA靶向输送的障碍，成为制约小干扰核酸药物开发的瓶颈之一。 编号：生物医药003建议人姓名贺宝元单位凯瑞斯德生化（苏州）有限公司建议人电箱技术方向建议方向名称不对称氢化技术在化学及医药工业中应用内容简介：发展手性技术，开发具有特定性能的手性产品已成为当今化学及制药工业界最热门的课题之一。在所有的手性技术中，不对称氢化所占的比重越来越大。其原因是不对称氢化反应原子利用率高，能高效率地合成光学纯度高的手性化合物，环境污染少，符合绿色化学的发展方向。目前国外不对称氢化技术应用于工业生产成功的例子不多，在国内仅限于实验室研究阶段。此类技术的开发，能填补国内该类技术空白，对国内手性化学品及手性药物的研究和生产均有重要的促进作用。技术难题建议难题1名称不对称氢化的手性催化剂的合成工艺研究简介：不对称氢化催化剂具有反应低压、对杂质的耐受性好、 稳定性好、高选择性及催化效率高等突出的优点。但由于合成的催化剂配体大多是在低温，无水、无氧条件下合成，对反应设备要求相当高。优化生产工艺，使之能稳定进行工业化生产，是一个非常具有挑战性的任务。难题2名称手性催化剂的筛选简介：针对特定的手性药物中间体的合成进行手性催化剂的筛选，对已有的手性药物合成路线进行重大改进或者在此基础上设计创新的合成路线，从而降低生产成本，减少环境污染。由于涉及到药物中间体和手性催化剂种类繁多，工作量相当大，需要建立一套科学的、高效的筛选方法。 编号：生物医药004建议人姓名董寅生单位东南大学建议人电箱技术方向建议方向名称支承再生医学技术用生物材料的研究与产业化内容简介：组织工程是再生医学的重要分支，生物材料作为一类具有特殊性能、特种功能的材料，是组织工程发展的基础条件。基于组织工程的基本原理，生物材料制成产品越来越广泛地应用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患等方面的临床，加快支承再生医学技术用生物材料的研究与产业化，尽快占领未来医疗产品领域制高点。技术难题建议难题1名称人工骨材料的产业化和组织工程骨的构建简介：近年来，作为生物材料应用最成功的案例，人工骨得到较多的研究与发展，部分产品已开始上市，但大规模市场还未形成。增加相关领域的经费投入和扶持，尽快推进现有人工骨技术的产业化，同时进一步深入开展组织工程骨构建的研究，是人工骨未来发展方向。难题2名称用于口腔额面外科硬组织修复的填充与引导组织生长材料的研究与产业化简介：结合口腔骨缺损修复方法的特殊性，在现有人工骨研究基础上，研究能用于牙周病骨缺损修复，颌骨缺损修复，牙槽突升高术、口腔种植体修复、根管充填、牙体缺损充填等的组织修复材料，并推进其产业化。难题3名称新型密闭型敷料的研究与产业化简介：新型密闭型敷料能保持伤口的湿润。湿润的环境有利于坏死组织和纤维蛋白的溶解；有助上皮化，不易形成痂皮，减少疤痕；有利于细胞增殖分化和移位，加快愈合；减少疼痛；密闭型敷料，对外界微生物具有阻隔作用，降低感染几率等。利用本省富有的壳聚糖资源开发新型敷料并实现其产业化。难题4名称镁基生物医用材料研究简介：镁及其合金具有优良的综合力学性能、与人体良好的生物相容性能以及生物可降解吸收等特点，有望成为一类新型医用植入材料，应开展其面向产品的应用研究。 编号：生物医药005建议人姓名毕万里单位苏州新海生物科技有限公司建议人电话0512-6295-6026邮箱技术方向建议方向名称高灵敏度、多种致病病原的同步核酸检测、定量和分型内容简介：多种致病病原的同步核酸检测、定量和分型在疾病预防、监测中有重要应用，如核酸血检（同时检测艾滋病毒、乙肝病毒、丙肝病毒）人乳头状病毒（HPV）的分型（HPV有100种亚型，其中至少20种可导致宫颈癌），耐药乙肝病毒突变株的检测。在封闭的体系内（减少污染机会），采用合适的热启动方法（提高灵敏度），以及多报告集团（提高分型能力）的检测手段是实现多种致病病原的同步核酸检测、定量和分型。技术难题建议难题1名称高灵敏度、多重一步RT-PCR简介：一步RT-PCR 是检测RNA病毒使用最多的技术，也是做核酸血检的关键技术。热启动PCR是改善DNA检测灵敏度、特异性的行之有效的方法，但目前尚缺乏一个好的热启动方法来改善RNA的检测，而许多致病原是RNA如艾滋病毒、丙肝病毒、非典病毒、登革热病毒、流感病毒、禽流感病毒、甲肝病毒、Ebola病毒等均为RNA病毒。因此RNA的检测在疾病预防、治疗、监控过程中有重要应用。我国有1亿3千万以上的人口带有乙肝病毒，4千万人口带有丙肝病毒，艾滋病毒携带者人群也在快速增加。血液是这些病毒传播的主要途径之一。由于缺乏高灵敏度、多重一步RT-PCR，我国长期不能采用核酸血检技术保证血液安全，发展此项技术事关国计民生，迫在眉睫。难题2名称封闭体系内多重报告系统简介： 一个闭合体系可有效降低核酸扩增产物的污染，多重报告系统则可以同时鉴定多种病原。TaqMan PCR是目前最好的闭合的扩增及检测体系，但目前的荧光检测系统只能进行4重检测。开发出一个封闭体系内多重靶分子检测在核酸检测中有重要应用，如食品安全检测，人乳头状病毒的分型，耐药乙肝病毒突变株的检测等等。 编号：生物医药006建议人姓名倪健单位苏州工业园区晨健抗体组药物开发有限公司建议人电话860512-62956639箱技 术 方 向 建 议方向名称开发及生产创新生物医药（特别是抗体药物）的核心技术与工艺内容简介：现代生物医药是指人们运用现代生物技术生产的用于人类疾病预防、诊断、治疗的医药产品，包括基因工程（蛋白质）药物、抗体药物、疫苗、诊断试剂（盒）等。生物制药行业的市场优势和市场垄断来自于知识产权。生物制药产业具有高投入、高风险、长周期、高回报等特点，尤其是容易形成依靠知识产权的局部品种垄断，以这种“新药+知识产权=巨额利润”的局部垄断保障了制药企业的高额利润。 以蛋白质药物及抗体药物为主体的生物医药产业将成为新世纪的朝阳产业。当前全世界已有100多种生物药物上市，几千种处于研发状态。2007年全球医药保健品市场比前年增长6.4%，总规模约为7120亿美元，现共有80多种重磅炸弹药品（年销售额超过10亿美元），10多个重磅炸弹药品出自生物技术公司。生物药品己占2004年正在研发后期及临床试验药物的27，以及全球药物销售的10。全球生物药品销售额以年均48%的速度增长，这个速度大大高于全医药行业年均10%的增长速度，预计至2010年生物药品的销售额将达2230亿美元，占医药市场的27%。在生物药品中，抗体药物异军突起，获得了突飞猛进的发展，成为整个制药领域发展最迅猛的亮点，对整个医药市场带来了革命性的冲击。在过去十年里，国际上已经上市的抗体药物有25个，其中已有7种抗体类产品进入所有药品销售额前50位，有2种进入了前20位。最为突出的是Remicade、Enbrel和Rituxan，在上市后短短9年的时间里年销售额都超过20亿美元。年销售额在5亿美元以上的“重磅炸弹”级抗体药物层出不穷，其比例之高，其他药物难以企及。抗体药物及抗体融合蛋白药物居所有生物技术产品之首，保持40%左右的速发展。1999年全球抗体的销售额仅12亿美元，2006年飙升到224亿美元，已超过整个生物药物市场的30%，并超过全球药物市场的3%。预计2008年，抗体类药物的年销售额将达到300亿美元。全球有超过200家公司正在研发治疗用单抗药物，约有335个产品正在研发中，其中100多个已进入临床研究。 全球生物技术公司总数已近5000家，上市公司有600余家，销售总额近400亿美元，其中生物药物占生物技术总销售额的70。从整个产业的分布情况看，生物技术公司主要集中在欧美，占全球总数的85，欧美公司的销售额占全球生物技术公司销售额的97。美国是世界生物工程产业的龙头，其生物工程公司占全球总数的55，销售额占全球生物工程产品销售总额的82。目前已批准近150个生物药物上市，适应征达220种，使3.25亿患者受益，生物药物的产值和销售额已超过300亿美元。如红细胞生长素（EPO），从1989年投入市场以后，已经为开发商Amgen公司带来了超过100亿美元的利润，其2003年销售额达33亿美元，使得Amgen一跃成为全美最大的生物工程公司。目前还有近400种蛋白质药物处于临床研究阶段，约3000种处于临床前研究阶段；预计到2025年，美国生物技术市场总额将达到2万亿美元。中国的制药企业目前无法获得巨额利润以及高速发展，是由于缺乏真正创新的生物药物产品。生物医药大多是由欧美等医药发达国家发明的，我国目前生产的品种大部分都是专利过期的仿制品种，因此在生产技术上与国外相比还存在一定差距，生物医药产业基本上还处于跟踪研究和仿制阶段。目前我国生物企业以中小企业为主，研究开发投入与跨国企业相比有巨大差距，缺少拥有国际领先技术水平和实力雄厚的龙头企业；产业配套能力较弱，缺乏下游产业，产业链条未形成。支撑技术、生产装备比较落后，缺少生物技术发展的支撑产业和服务业，基础设施较差。生物技术产业化设备价格昂贵，建立关键技术平台就显得尤为重要。“核心技术买不来”，“核心技术引不来”，“自主创新是支撑一个国家崛起的筋骨”，这已成为社会各界的共识。生物医药技术因为技术难度大，科技含量高，研发困难，不易仿制和产业化，技术成果相对较少。与发达国家相比，我国生物技术实验室技术差距不大，但在生物医药产业化方面与世界的差距正在逐渐加大：当世界有多种畅销生物药时，我国能生产种；而现在世界上有5多种时，我国却只能生产多种。造成如此大差距的原因主要有以下几点：第一，我国生物制药产业链的技术水平发展不够均衡，有些技术产业化所需的工艺和设备达不到标准；第二，产业内企业决策层的产业化意识还不够强，管理层对生物技术产业化的经验不够丰富；第三，由于缺乏对高投入、高风险的回报机制，所以对生物技术领域比较陌生的传统制药企业进入制药领域的信心不足；第四，目前我国在生物制药领域内专利的占有量比较低，仍以仿制生产为主，缺乏竞争能力；第五，我国生物制药技术下游工程技术的发展落后于生物技术的发展，不能满足生物技术产品工业生产的需要。在开发抗体药物产品方面美国凭借其先进的生物工程技术和雄厚的财力与人力资源领先于世界各国。美国拥有全球最发达的生物制药产业，无论在生物技术药物的研究、开发与生产，还是生物技术药物的种类和数量，或是生物技术药物的市场和临床使用等方面，都遥遥领先于其他国家。据统计目前世界市场上销售的抗体药物产品中大约有90%为美国公司开发上市，而其它国家仅占10%左右，至于第三世界国家所开发生产的单抗产品在市场上可能不到1%份额。一代代生物药品的推出，不仅为病人带来了新的生命之光，同时也为投资者创造了丰厚的回报。国外抗体药物发展最迅速，而我国仍停留在鼠源单抗层面。抗体药物及抗体融合蛋白药物是生物制药领域发展最迅猛、销售额最高、产品种类最多的一类产品，是拉动生物制药产业快速增长的主要力量。国外批准的治疗性抗体几乎都是基因重组嵌合、人源化或人源抗体，只有1986年批准的OK-T3、以及2002年批准的anti-CD20两种交联放射性核素的治疗性单抗为鼠源抗体。由于鼠源抗体具有很强抗原性，其Fc段无法激发机体的补体激活的细胞毒效应和抗体依赖性细胞毒效应，在临床治疗中效果很差，曾一度使治疗性抗体的开发陷入低潮。只有在出现鼠源抗体人源化技术之后，治疗性抗体的研究与开发才进入飞速发展期。尽管抗体药物的发展如火如荼，但我国抗体药物的研发却举步维艰，国内已批准上市的11个治疗性单抗产品中，绝大多数为国外已上市产品，或模仿国外产品，只有2个为完全我国自主研发，且为第一代鼠源抗体。我国生产创新生物医药（特别是抗体药物）处于较低的技术水平，仍处在低端和仿制的状态。我国的抗体药物市场应该说才刚刚起步，目前，国内抗体药物市场尚未形成，年销售额只有1亿元左右。抗体药物的门槛很高，我国抗体药物技术与国际先进水平仍有较大差距。尽管我国抗体药物研制和产业化取得了一系列进展，但是和发达国家比仍然存在很大差距。专家指出了这些差距：1）现有产品开发项目多数原始性创新不够，缺乏具有知识产权的抗体人源化及人抗体制备及筛选技术；2）缺乏具有自主知识产权的抗体的放射性标记技术；3）动物细胞规模化培养技术及生产工艺方面与国外相比存在很大差距，抗体的表达量低，很难用于生产；4）很多项目处于实验室阶段，距离产业化还有相当距离；5）在研究生产单克隆抗体药物上，如上游工程抗体重构、中游各类载体构建及表达，下游工程细胞大规模高密度发酵、目标产品的纯化与复性等重大技术与国外相比存在很大差距；5）产学研脱节，企业没有能力上升为抗体药物研制的主导力量。总之，我国目前开发及生产创新生物医药（特别是抗体药物）的发展严重偏离了全球生物制药的发展方向，给人一种拾遗补缺的感觉，并没有抓住生物制药的主流，甚至和主流有渐行渐远的倾向，这种发展是非常令人担忧的。目前制约我国开发及生产创新生物医药（特别是抗体药物）的主要原因是：1）缺乏具有自主知识产权的大规模高效表达生产技术体系（高效表达载体及工程细胞构建和优化技术；2）缺乏具有自主知识产权的哺乳动物细胞大规模培养技术；3）缺乏具有自主知识产权的大规模纯化技术及关键原材料和装备的；4）缺乏具有自主知识产权的创新型生物医药（特别是抗体药物）靶标及药物高效筛选技术； 5）缺乏具有自主知识产权的大分子生物新药临床用制剂技术；6）缺乏具有自主知识产权的抗体药物标联及增效技术；7）缺乏具有自主知识产权的抗体的高通量、大规模制备技术；8）缺乏具有自主知识产权的，人源化及全人抗体的构建及优化技术；9）缺乏国际水平的生物药品委托生产能力。为突破开发及生产创新生物医药（特别是抗体药物）的技术瓶颈，打破西方大国的技术封锁与垄断，开发及生产具有自主知识产权的创新生物医药（特别是抗体药物），本建议书列出下列九大重大技术难题：难题1，大规模高效表达生产技术体系（高效表达载体及工程细胞构建和优化技术）难题2，哺乳动物细胞大规模培养技术难题3，大规模纯化技术及关键原材料和装备的的国产化难题4，创新型生物医药（特别是抗体药物）靶标及药物高效筛选技术难题5，大分子生物新药临床用制剂技术难题6，抗体药物标联及增效技术难题7，抗体的高通量、大规模制备技术难题8，人源化及全人抗体的构建及优化技术难题9，生物药品委托生产，生物医药产业化弱势背后的巨大机遇笔者在担任上海市政府聘请的技术预见专家生物药物研究专题组组长时（2007年5月-12月30日）曾组织聘请的8位专家，通过国外发展趋势分析、国内态势分析、上海SWOT分析、关键技术分析等，对生物药物及试剂领域相关重点技术进行详尽的数据分析，明确选出对上海未来发展的重要的最适合相关技术发展的路线图，明确上海今后在生物药物及诊断试剂领域需要着重攻关的方向、重点以及发展路径等，针对上海的问题，提出相应的破解思路、政策建议及关键技术等。其中单克隆抗体药物关键技术发展路线图中的关键技术为：1）抗体药物靶标筛选及鉴定技术， 2）人源化或全人抗体制备技术， 3），抗体药物高效表达及规模化生产技术，4）抗体药物高效功能筛选及评价技术， 5）抗体药物优化技术。技术难题建议难题1名称大规模高效表达生产技术体系（高效表达载体及工程细胞构建和优化技术）简介：生物医药（特别是抗体药物）的大规模高效表达生产技术体系（高效表达载体及工程细胞构建和优化技术）是生物医药产业化的基础。具有自主知识产权的新型高效表达体系及其重要表达调控组件是提高我国生物技术及其产业竞争能力的关键技术之一。工程细胞是细胞工程和抗体创新成果转化和产业化的关键，其中优化培养环境、改变细胞特性、提高产品的产率仍是哺乳动物细胞工程的重要项目。只有构建了具备高表达特性的细胞种株，并对其实施工程化改造，其在大规模制备才能成为可能；否则由于细胞特别是基因工程细胞的低稳定性和原始特性，其高密度快速繁殖和高表达几乎是不可能的。目前国际跨国公司已经建立了通用性的工程细胞的构建、重组和优化技术平台，依托这样一个平台，工程细胞建立和优化速度和效率得到数十倍的提升。我国在这个关键共性技术平台的建立上一直缺乏摸索，工程细胞的构建、重组和优化仅仅停留在单个药物应用基础上的特定水平，其效率和最终得到的工程细胞的质量大打折扣。大规模高效表达生产技术体系包括高效表达载体及工程细胞构建和优化技术两个方面的工作。目前，国际上在治疗性单抗规模化生产过程中，使用最多的是CHO细胞。但是，最近3年来，又出现了一些新的受体细胞被用于抗体药物的研发和生产上，使工业规模的生产效率更高，大大降低了生产成本。虽然国内已有很多单位进行了高效表达载体及工程细胞构建和优化的工作，但是目前国内仍然没有自主创新的用于生物医药（特别是抗体药物）高表达的表达载体和表达系统，所有系统都是在现有技术的基础上，把各个功能元件进行新的组装完成的，目前主要有以CHO细胞为基础的DHFR和GS两个系统。这些系统是在现有技术背景下完成的简单组装，不但难以获得真正有价值的知识产权，而且不可能突破现有技术的技术瓶颈。DHFR系统由其固有的局限性。虽然已有若干家完成了GS系统的构建并且成功应用，但是在技术指标和成套性方面与其原创单位的GS系统仍有不小差距。至今，国内还没有哪个实验室或企业从事受体细胞的研究开发。近年来，国外发展了几种新的载体系统，获得了显著的进步，其中有的系统已经能够达到10克/升的表达水平。目前，国内尚无如此高水平表达系统出现。重组细胞株构建和优化是重组蛋白药物研究中十分重要的步骤。为了提高表达效率，采取的主要方法有：1. 采用能在CHO细胞中高表达的启动子；2. 在构建表达载体时，需要考虑CHO细胞对密码子的偏爱，使目的基因的DNA一级结构更适合在CHO细胞中表达；3.对转染的CHO细胞进行大量的筛选，获得高表达的细胞系（株）是构建重组细胞株的关键步骤。难题2名称哺乳动物细胞大规模培养技术简介：哺乳动物细胞高效大规模培养是抗体药物大规模制备的核心工艺环节，也是保证临床用药和大规模生产销售的根本基础。可以说，国际上这一技术的发展主要是伴随治疗性单抗药物的发展而提高的。由于国内开展治疗性单抗药物研发时间还比较短，国内这方面的技术积累还很薄弱。大规模细胞培养技术主要涉及到三个重要指标，即单罐的规模，细胞培养的密度和抗体的表达量。在国外，5年前就已经达到了2万升/罐的水平，目前更是达到了单罐3万立升。而国内的现实则是，已安装的单罐最大不过750立升，并且其生产工艺还未实质性解决。目前美国AMGEN公司是本技术领域的领先者，其细胞培养规模已经达到10万升级别，目前国外在运行的单罐容积已经达到25000升，而国内还尚未运行的也只有750立升。在工艺模式上，美国已经开发出3000L以上规模连续灌注细胞培养工艺并应用在产业化领域。根据德国著名抗体药物CMO公司Borhinger Ingelam的测算，单罐容积每提高一个数量级，其综合生产成本可降低20%。因此，国内目前的单罐规模决定了生产成本居高不下，很难满足国内对市场对低成本的要求，也无法面对国际市场提供CMO服务。国外先进工艺已经可以在上万升的规模下细胞密度达到5X107的水平，而国内多数厂家只达到2-5X106，最高水平还不到1X107。细胞密度的提高不但涉及到较强的经验性，而且涉及到多个工艺参数的掌握，在工艺放大过程中需要精密调整，没有经验丰富的工程师，是很难完成的。可以说，本领域中，国内在核心技术方面不但与国际水平差距很大，而且根本没有自主知识产权的工艺，多数是采用已经相对落后的过期专利技术。近年来，为了提高细胞培养密度，国外开发了一些新的受体细胞系统，用于抗体基因的搞表达，例如Per C6就是一个很好的例子。除此以外，还有若干受体细胞系统正在进行广泛研究和开发，并取得了一定的进展。新开发的受体细胞系统比现在广泛使用的CHO细胞具有更好的培养特性，更适合工业规模培养，产率更高，成本更低。国内厂家的抗体表达量只有0.1-0.5g/L，而国外已经达到3-10g/L，差距十分巨大。在这种低技术含量的背景下，无法满足国际市场对CMO的需求。治疗用抗体大部分需要在等哺乳动物细胞中表达。在国内很多实验室，真核细胞中抗体表达量在500毫克升以下，很难用于生产，而且动物细胞规模化培养技术与国外相比存在很大差距。哺乳动物细胞已成为生物技术药物最重要的表达或生产系统，这种局面仍将持续并且其所占比例有逐年扩大趋势。FDA在2000年以后批准的创新生物技术药物，用酵母表达的有2种，用大肠杆菌表达的产品只有4种，而通过动物细胞培养生产的生物技术产品则有22种，除了两种组织工程产品外，其余都是蛋白类产品，这些蛋白都是分子量大、二硫键多、空间结构复杂的糖蛋白，只有使用CHO等哺乳动物细胞表达系统，这些蛋白的生产才成为可能。从2000年以后FDA批准的生物技术药物来看，哺乳动物细胞表达系统更受到FDA和各大制药公司的重视。而美国之所以在生物制药领域遥遥领先，最主要的原因就是其哺乳动物细胞表达和生产的产品是其生物制药的主力军，我国生物制药与欧美国家的主要差距就是哺乳动物细胞表达的产品寥寥无几。中国的生物制药经过近20年的发展，取得了一些成绩，但是与欧美相比，差距不是缩小了，而是落得更大。我国生物制药的现状和未来，有以下特点（其中不少特点是非常令人忧虑的）：1，大肠杆菌表达的产品占绝对统治地位欧美国家哺乳动物细胞表达的产品种类占60%-70%，市场份额占65%-70%以上，并且这个比例还有迅速扩大的趋势，2003年6月-2004年6月全球销售额最高的10个生物技术药物中，哺乳动物细胞表达的产品占8个，并且年销售额超过20亿美元的前6位的生物技术药物全部是哺乳动物细胞表达的产品。而我国已批准上市的生物技术药物中只有EPO、CHO表达的乙肝疫苗、p53重组腺病毒注射液等为哺乳动物细胞表达的产品，与欧美的以CHO细胞为代表的哺乳动物细胞表达产品占绝对优势形成了鲜明对比，中国的生物制药的未来不容乐观。由于国内长期以来一直缺乏大规模细胞培养技术，各个厂家只能集中于研发和生产少数剂量很小的产品， 例如EPO、GSF、干扰素等。由于这些产品几乎不具备技术含量，进入门坎很低，造成同一产品都有十余家企业生产，市场竞争激烈，企业盈利能力下降，导致许多企业难以生存。2， 同一产品生产厂家多、生产规模小，低水平重复建设浪费了大量宝贵资源。3， 动物细胞大规模培养技术的高门槛严重阻碍了我国生物制药产业的发展越来越多的蛋白质药物通过真核细胞生产，一些药物如溶栓药物、治疗性抗体等的使用剂量达几十甚至上百毫克。国内企业生产此类产品，成本极高。其主要原因是，国内蛋白质药物的大规模生产相关技术如细胞高密度大规模培养、连续灌流培养、无血清培养、蛋白质药物的纯化处理等远远落后于国际先进水平，而常规的细胞培养技术，10升的生物反应器一个周期（34天）生产出的蛋白仅够几个剂量，难于满足临床需求。 4，在中国由于构建基因工程哺乳动物细胞的生物技术上游技术和动物细胞大规模培养等下游技术的落后，使得单克隆抗体药物的研究开发非常受限。尽管国内已有多家公司在从事等哺乳动物细胞的蛋白表达和单抗产品的开发及临床验证，甚至已经获得临床药物证书并有产品上市，但基本上所有这些公司由于其细胞表达水平太低和大规模生产效率差，造成生产费用极高，所得的商业利润远非能同国外同类公司的盈利相比，甚至亏本。短期内，国内不可能建立具有自主知识产权的哺乳动物细胞大规模细胞培养技术，这事实上已经形成技术创新的空白点。抗体药物的剂量比常规基因工程药物高出两个数量级，因此需要很大的生产能力。为了生产单克隆抗体药物，国际巨头均投入巨额资金进行相关技术的开发并加速建设规模越来越大的生物反应器。在过去三年里，已经由单罐10000立升提高到了目前的单罐24000立升，容积达30000立升的单罐已经在建设中。目前，国内已经初步建成了三个具备一定生产能力的哺乳动物细胞生产车间，其中有北京百泰生物，上海中信国健和四川华神集团股份有限公司，这三个厂家也只有中信国健具备了最大达750立升的生物反应器，但该公司至今也只有200升系统在运行，750立升至今仍未运行。难题3名称大规模纯化技术及关键原材料和装备的的国产化简介：生物医药（特别是抗体药物）等新型生物药物的重要特征就是大分子。不同于传统化学药物和早期生物药物，大分子药物由于其分子生物学特征，在制备过程中应用纯化工艺实施杂质、毒素和热源的去除难度极高，并且在纯化过程中有效蛋白的损失率也很高。这很容易造成药物制备成本高昂和缺乏产业化价值。欧美领先的生物技术企业，其纯化得率高达90%，且完全应用先进的全自动纯化设施；反观我国，大分子生物新药的纯化，仍停留在小规模小批量半自动水平，最高纯化得率难以突破50%。 关键原材料的国产化 无血清无动物成分高效培养基和重组蛋白A亲和层析填料是所有生物技术开发和生物新药制备过程中的关键原材料。这些关键原材料的制备技术长期以来为GE(Pharmacia)等跨国公司垄断，国内科研和产业化完全依赖进口。这种情况下，打破技术垄断，开发自主知识产权的高效无血清无动物成分培养基和高效重组蛋白A亲和层析填料，实现其规模化生产，成为我国生物药物等细胞工程产品的产业化和生物应急体系建设的重要一环。同时，由于该原材料作为生物武器制备的核心原材料，目前国际上最高水平的高效专用优化的培养基和重组蛋白A亲和层析填料被列入美国出口禁止目录，迫使我们自行开发和实施产业化。 关键装备的国产化开发 生物医药（特别是抗体药物）在其研发、成果转化和产业化过程中高度依赖现代化全自动生产设备，尤其是大规模全自动细胞反应系统。细胞反应系统是细胞工程和抗体领域研发和产业化最核心的装备。目前国际上美国在全自动细胞反应系统领域处于领先地位，即便欧洲和资本在该领域也同美国有着巨大的差距。全自动细胞反应系统由于其在军事特别是生物武器应用上的作用，目前被美国列入设备出口禁止目录。国内细胞工程和抗体技术开发和产业化无法使用国际最先进设备，从而面临持续的装备瓶颈。为此，开发具备国际一流水平的全自动细胞反应系统，对于我国细胞工程和抗体技术的开发必不可缺。难题4名称创新型生物医药（特别是抗体药物）靶标及药物高效筛选技术简介： 我国已经产业化的21种基因工程药物和疫苗，均为跟踪仿制产品，造成单一产品和同类产品一哄而上，无序竞争。尤其是一些疗效确切的蛋白质品种，多种剂型多家生产，单一品种多家生产。例如GMCSF国内将近有20余家企业生产。主要原因是，蛋白质药物开发具有高投入，高风险、高收益和周期长的特点，开发时间为57年甚至更长，研发资金动辄数亿美元。国内企业研究力量薄弱，投入经费不足，无法独立研究开发创新药物。生物医药研发在国际和国内面临着严峻的挑战。现在已投入市场或即将投入市场的生物医药均是过去100年间全世界基础研究的结果。在过去100年，通过全世界科学家努力所发现的、具有药物开发潜力的蛋白质已利用殆尽，传统蛋白质药物源头枯竭，创新产品缺乏。因此建立新的创新型生物医药（特别是抗体药物）靶标及药物高效筛选技术成为产业发展亟待解决的首要问题。为此，美国政府和企业每年投入百亿美元，用于创新型生物医药（特别是抗体药物）靶标及药物高效筛选技术的研究。在国内，源头创新的生物药物近乎于零。因此，系统地寻找新的生物医药（特别是抗体药物）靶标及药物高效筛选技术是该产业发展必须突破的瓶颈。 难题5名称大分子生物新药临床用制剂技术简介：抗体等新型大分子生物药物，其大分子特性，造成这些药物在临床上表现出不同于传统小分子的药代特征和使用模式；同时这些大分子生物蛋白制品的稳定性较低，长期保存和性能维持难度较大，迫切需要实施特定的制剂研究，使其适合于临床使用和大规模生产销售。欧美在大分子生物新药临床用制剂已经有了二十多年的临床优化经验，相比之下我国仅有不到十年的临床优化经验，差距需要集中技术力量实施攻关突破。抗体类药物较其它蛋白类药物的稳定性更好，且由于其本身蛋白浓度很高，往往甚至在不用添加稳定剂的条件下，在水溶液中长期稳定保存。参考国外同类产品的制剂方法，结合我们的产品的特性和实验数据，为每种产品确定优化的配方，尽量避免采用冻干制剂，以达到降低成本的目的。难题6名称抗体药物标联及增效技术简介：将抗体与放射性同位素、化疗药物或毒素进行标联，既可以利用抗体的特异性靶向功能使药物分子集中作用于肿瘤细胞，提高药物疗效，又可以降低抗体或化疗药物用量，减少药物对机体的毒副作用。较常用的同位素标记物有可发射高能 射线的131I 和90Y 等，这类同位素具有较强杀伤力；也有可发射低能 射线和俄歇电子的111In 等，这类同位素具有较好的单细胞电离效应，兼具诊断和治疗两种用途；还有仅作诊断用途的99Tcm。标记逐渐趋于采用温和、长效的方法，稳定性可达72 h 以上。抗体与化疗药物分子标联一般采用化学法，常用药物为阿霉素、卡奇霉素类等。这些标联物对结肠癌、肝癌和胃癌等多种肿瘤均有一定的抗癌效应。抗体与生物毒素的融合表达产物称为免疫毒素，生物毒素多用细菌毒素，如绿脓杆菌外毒素PE38、白喉毒素、蓖麻毒素等，多采用重组融合方式表达。免疫毒素对肿瘤细胞具有较强的杀伤效应，是很具潜力的免疫靶向治疗药物。难题7名称抗体的高通量、大规模制备技术简介： 最早被用于疾病治疗的单抗是鼠源单抗药物，在人体内反复应用会引起人抗鼠抗体反应，从而降低疗效，甚至可引起过敏反应，加上生产成本高且工艺难以稳定，不适合作为治疗人类疾病的药物，也不适合大规模工业化生产。因此，30年以来，人们一直尝试利用人免疫系统产生全人单克隆抗体来制备特异性强的抗体药物，从而治疗肿瘤、感染性疾病及自身免疫性疾病等。为克服这一难题，科学家们一直都在不断的研究，寻找解决方案。至今单克隆抗体技术已经取得多次进展，利用基因工程抗体、转基因小鼠技术、噬菌体显示技术和人-人杂交瘤技术制备人及全人抗体，突破了单克隆抗体药物发展的瓶颈。常用的技术包括杂交瘤快速筛选技术、抗体库技术和记忆B 细胞分选技术等。近年来又有新的发展。Uhlen 和Ponten1建立了高通量的单一性多克隆抗体制备技术。Bernasconi 等改进了人记忆B细胞分选技术，用CpG 寡核苷酸增加了B 细胞永生化率，从而使单抗制备更加快捷有效。美国Epitomic 公司发展了兔杂交瘤技术，克服了鼠杂交瘤的缺点，可获得更多的低丰度及磷酸化蛋白质抗体。另外B 细胞表达Bcl-2 转基因鼠结合多位点重复免疫（RIMMS）的方法，可增强保守抗原单抗的产生。难题8名称人源化及全人抗体的构建及优化技术简介： 人源化及全人抗体近年来发展很快。在FDA批准的抗体药物中，人源化及全人抗体药物已占80%。这类抗体具有以下优点：排斥反应发生率较低；抗体相对分子质量较小，利于进入病灶核心部位；可采用多种方式大量表达，降低生产成本。（1）嵌合抗体：通过用DNA 重组技术将鼠单抗的轻、重链可变区基因插入含有人抗体恒定区的表达载体中而构建，其人源化程度达到70%左右。（2）表面重塑抗体：通过对鼠抗体表面氨基酸残基进行人源化改造而构建。该方法的原则是仅替换与人抗体表面氨基酸残基（surface amino acid residues，SAR）差别明显的区域，在维持抗体活性并兼顾减少异源性基础上选用与人抗体SAR 相似的氨基酸替换。我国已经开始这方面工作的尝试。（3）重构抗体：通过将异源抗体中的抗原结合相关残基与人抗体重新拼接而构建，包括互补决定区（CDR）移植，部分CDR 移植和特定决定区（SDR）转移。（4）人抗体：即抗体的轻重链都是来源于人的抗体。目前比较成熟的获得人抗体技术是抗体库筛选技术，主要包括噬菌体抗体库和核糖体展示技术。通过噬菌体显示技术或转基因人源化小鼠产生，尽管抗体基因顺序100%是人的，但这些抗体都不是人体免疫系统天然产生的，也不是人免疫系统选择、成熟和产生的单抗，它们是在体外或动物中选择、成熟和产生的，不是严格意义上的全人单抗。（5）全人抗体：全人抗体技术是通过人-鼠杂交瘤技术、人-人杂交瘤技术、B细胞永生化及我们在这些技术上改进产生的高效与高通量(HET-FAT)全人抗体库技术，抗体的选择、成熟、产生都在人体内形成，是严格意义上的全人抗体。高效与高通量(HET-FAT)全人抗体库技术筛选在人体内由人的免疫系统选择产生抗体的技术，可以说是目前最先进的全人抗体技术。人类免疫系统拥有巨大的抗原库：可识别108种抗原，可能识别的可达1030种，但是人或全人抗体技术的瓶颈是人体内产生特异性抗体的前体细胞丰度低，数量少。即使在抗体阳性的个体中，能够产生特异性抗体的前体细胞频率也远远低于能够进行多次加强免疫的小鼠和兔子，不论是人抗体展示库还是人杂交瘤技术，都需要能够产生特异性抗体的细胞达到一定的丰度，筛选时才能够筛选到确定的目标抗体。因此研发全人抗体平台的关键技术之一是提高特异性分泌抗体的B细胞的丰度和数量。高效与高通量(HET-FAT)全人抗体库技术平台可以将能够分泌抗体的目的细胞分离、纯化、富集和扩增。B细胞亚克隆后所分泌抗体的特异性可以通过ELISPOT、ELISA或溶血空斑试验进行筛选和鉴定。从单克隆培养的细胞株中获取目的抗体的基因序列，构建原核或真核表达载体，转入工程菌或细胞进行表达，就可以重建抗体的活性。通过全人抗体技术如人-鼠杂交瘤技术、人-人杂交瘤技术、B细胞永生化及在这些技术上改进产生的高效与高通量(HET-FAT)全人抗体库技术，抗体的选择、成熟、产生都在人体内形成，是严格意义上的全人 抗体。国外批准的治疗性单克隆抗体药物几乎都是基因重组嵌合、人源化或人单抗市场上没有全人治疗用单克隆抗体药物。抗体的优化技术（抗体小型化及长效化技术）自从1984年第一个基因工程抗体人鼠嵌合抗体诞生以来，新型基因工程抗体不断出现，如人源化抗体、单价小分子抗体（Fab、单链抗体、单域抗体、超变区多肽等）、多价小分子抗体（双链抗体，三链抗体，微型抗体）、某些特殊类型抗体（双特异抗体、抗原化抗体、细胞内抗体、催化抗体、免疫脂质体）及抗体融合蛋白（免疫毒素、免疫粘连素）等。与单克隆抗体相比，基因工程抗体具有如下优点：1、通过基因工程技术的改造，可以降低甚至消除人体对抗体的排斥反应；2、根据治疗的需要，制备新型抗体；4、可以采用大规模的培养技术，大量表达抗体分子，使产品质量可控。现有市场上的抗体药物都是利用哺乳动物细胞表达，生产成本高, 周期长。本技术应用抗体的可变区序列，使免疫原性降低到最低, 并应用大肠杆菌表达系统表达Fab和scFv小分子抗体，使生产成本大大降低，并且没有补体结合和ADCC等效应引发的副作用；采用PEG化、微囊化和纳米技术等方法进行体外改造和修饰，避免了小分子抗体半衰期短的缺点，在保持其抗体活性的同时，使之更适合体内应用。难题9名称生物药品合同生产组织（CMO），生物医药产业