克癌新锋


http://www.gcmag.cn  《光彩》杂志2009年第1期  [字号:  ]  

作者:本刊记者  陈华
  2008年6月14日的后半夜,兽医曹克富被一阵电话铃声惊醒,北京转基因动物实验基地的工作人员在电话那头大呼小叫地喊他过去,说奶牛有紧急状况。到了之后,他发现编号为“S060”的荷斯坦奶牛挺着大肚子脾气暴躁,不管人们怎么安抚,就是不肯吃东西。没办法,他只好让工作人员轻声唤它的名字并轻轻地为它按摩。S060终于镇定了下来,曹克富立即忙活起来,又是打针,又是配营养餐,以便为其保胎。
  持续了很多天的悉心照料使S060能很高兴地进食了。大约5个星期后的7月19日凌晨3点,S060出现了临产征兆,不停地环顾后躯且食欲减退、排尿次数增多但尿量少,情绪比上次还要不安。4点钟,工作人员开始为它施行人工助产,但遗憾的是小牛一出生就夭折了,而更叫人惋惜的是,居然从小牛的身体里检测出了含CD20的抗体。要知道,这可是科学家们第一次检测到牛身体里的CD20抗体。
  两天后,实验基地又出生了一头母奶牛,存活,但是不含CD20抗体;一个星期后同样是坏消息:降生了一头小牛,可是一出生便死去了。
  以安全、高效且低成本的方法获得CD20抗体的实验过程就是这么令人充满期待和沮丧。从理论上来说,将带有人CD20抗体的细胞通过克隆的方法与母奶牛的卵细胞融合,所形成的胚胎就会造就出具有特殊功能的奶牛,而这种方法的成本可能仅相当于目前的1/50-1/100.中国工程院院士、中国农业大学教授李宁说,在其课题组进行的早期实验中,小鼠的一升奶里就含有多达2-17克CD20抗体。“这个量完全能够治愈一个患者。”他说。
  简单地讲,人CD20抗体就是治疗B淋巴细胞瘤等癌症的特效药物,它参与治疗时只会杀死癌细胞而不会像放疗和化疗一样损害人体正常细胞。合作参与实验的北京济普霖生物技术有限公司副总经理张磊博士打比方说,如果把癌细胞比作铁,那么CD20抗体就是吸铁石,不论癌细胞隐藏得多么深,它都能准确地将其找到并牢牢吸住。
  人CD20抗体在国外目前主要采用一种发酵罐技术、通过哺乳动物细胞培养方式生产,这是美国食品和药物管理局(FDA)批准的第一个抗肿瘤单克隆抗体药物,然而由于细胞的低表达量和细胞培养的高成本限制抗体的大量生产,生产成本非常高昂,仅建一个发酵车间就需要大约4亿美元。相应的是药物价格非常贵。早在两三年前,把人体内的癌细胞彻底杀死需进行3-6个月的治疗,患者大约需要为此花费35万美元,现在尽管已逐渐降到了十几万美元,每注射一次也还是需要四五千美元,以至于每年该种药物的全球销售额都高达30亿美元以上。
  李宁课题组的研究目的是希望通过转基因技术让奶牛产出具有人CD20抗体的牛奶然后进行提取,从而获得大量CD20抗体以便使足够多的癌症患者都能负担得起治疗费用。显然,这意味着商业上的巨大利益,因为转基因动物实际上就是一种新型的生物反应器——动物经过基因改造后,乳腺就会分泌出比原先多得多的人体药用蛋白,有效降低制药成本。但是李宁表示,克隆的关键是如何突破动物乳腺生物反应器。
  哺乳动物的乳腺组织实乃一种高效的产奶器官。一头转基因奶牛的重组蛋白年产量相当于1000升发酵罐。国外的一些经济学家还算过一笔账:若用其它生产工艺,如哺乳动物细胞培养方法来生产1克药物蛋白质,成本为800-5000美元,利用转基因动物则只需0.02-0.5美元;此外,新药目前由研制开发到上市需要15-20年的时间,而利用转基因动物制药可缩短到5年。这样的话,一旦李宁所领导的实验最终获得成功,就有望开辟一条单克隆抗体生产新途径,会使抗癌药物的成本降低到原来的1/10.基于转基因动物乳腺生物反应器可以用于生产药物蛋白并且能提高产量和降低成本,各国政府及企业近几年来已纷纷加大对这一领域的研发和投资力度。眼下,全世界共有二三十家公司致力于开发动物乳腺生物反应器重组蛋白药物,其产品除重组人抗凝血酶III外,利用转基因绵羊、牛和兔乳腺生物反应器生产的人α-抗胰蛋白酶——抗蛋白酶缺乏性肺气肿药物——等重组蛋白药物也已经完成或进入临床III期试验,而治疗性抗体药物则被认为市场发展潜力更大。有美国权威机构预测称,到2010年,转基因动物生产的重组蛋白产品销售额将达到350亿美元,所生产的药物将占整个基因工程药物种类的90%以上。
  从2000年开始克隆牛研究的李宁在2005年8月成功克隆出一头小香猪,由于这是我国独立自主完成的首例体细胞克隆猪,他本人因此被冠以“中国第一头体细胞克隆猪的创造者”的称号。而此前,他曾在天津试验和推广国家863计划重点项目——体细胞克隆技术。相对于其它同类技术而言,通过体细胞核移植技术大规模繁殖优良奶牛的好处在于:一、可控制所生产动物的性别,大幅度提高生产效率;二、所产动物性状与母体完全一致,能最大限度地延续其肉质优、产奶量高等优良性状,这是通过其它任何遗传手段都无法做到的;三、可利用价格相当于奶牛1/5甚至1/10的黄牛作为代孕者生产奶牛,大量节约生产成本。
  自从济普霖公司在李宁的指导下开始在老鼠身上进行转抗体基因人CD20的实验以来,研究人员已先后在老鼠的乳汁和牛的细胞中看到了这种抗体。这个实验的前提条件只是人的一滴血,然后从人的白细胞中提取出CD20抗体。由于这种基因受到乳汁基因调控时就能生产抗体,所以将其嫁接到老鼠体内就能决定老鼠乳汁生产的基因。
  实验的关键性一步在2007年10月。那个月,济普霖公司的研究人员李荣小心翼翼地分批利用胚胎移植技术将胚胎植入适龄奶牛的子宫。选择合适的奶牛非常困难:首先必须是高产的荷斯坦奶牛,这种奶牛的年平均产奶量高达10-12吨/头,相当于我国地产奶牛的4-6倍;其次要先从200多头奶牛中选出100头进行受体,因为荷斯坦奶牛大约只有20%的怀孕率,而在怀孕期间,由于克隆胚胎早期死亡或者其它原因又会有一些牛流产,因此100头受体奶牛被估计最后应该只有10%左右能怀孕成功,而且这还未考虑到小牛出生时的死亡率大概有50%.不过到了2008年6月,基因小组的研究人员在100头受体奶牛里一共检测到了4头怀孕奶牛,已属非常难得了。
  但是在北京市海淀区苏家坨镇前、后沙涧村那片4000亩清净的苜蓿草场上,李宁的基因小组获得了初步成功。去年8月2日,伴随着“师傅,您往后一点,我把助产器放上”、“这是右蹄子,先套左蹄子”、“李院士,生啦!哦,是一头小母牛”之类的嘈杂声音,一头38公斤重的克隆小母牛浑身湿漉漉地从编号为“05019”的3岁荷斯坦奶牛产道里滑了出来。它毛色油光发亮,两眉间有一个“心”形图案,白色的腿,体格颇为强健,看起来一点也不腼腆。几个小时后,曾参与美国第一头克隆牛“艾米”的培育的济普霖公司技术总监戴蕴平教授拿着检验报告气喘吁吁地跑来对在场的所有人叫道:“成了,我们成功了,它有CD20抗体!”
  科学家们为这只编号为“08802”的牛宝宝起了一个涵义悠长的名字——“贝贝”,因为8月2日距2008年北京奥运会开幕只有6天,而北京奥运吉祥物“福娃”五姐妹中的老大就叫贝贝。05019的饲养员马修良说:“我的280个日日夜夜的照料工作非常有价值,这只小牛很可能成为一场生产药物方法的革命,将成为无数癌症患者的福音。”
  尽管刚出生的小牛对疾病没有什么抵抗力,死亡率和发病率很高,比如脐带容易感染,一旦感染就很快发展成败血症等等,可是贝贝很幸运,每天,只要见到马修良就好像知道自己该进餐了。和可爱的婴儿一样,每次吃奶的时候它总得有人陪着、哄着,否则就会顽皮起来,1市斤的牛初乳给你浪费二三两也不在话下。
  经过几个星期的观测与检查,贝贝的各项生理指标被认为均属正常。张磊博士说:“至此,我们才可以向全世界宣告说,我国首例转抗体基因的转基因奶牛实验获得了成功,贝贝是全世界转CD20基因的转基因奶牛NO.1.”无疑,他这句话换个说法的意思就是:贝贝就是通过转基因技术获得的不需要发酵罐这样昂贵生产设备的奶牛乳腺生物反应器。中国农业科学院农业经济研究所甚至评估,我国最初一批转基因奶牛乳腺生物反应器达产后,每年将创产值达500亿元人民币。
  不过这的确只能算是初战告捷,因为该项目进入临床阶段还需要一定时间。比如,还要考虑如何对牛奶中的人CD20抗体进行高效率纯化、它与用发酵罐生产出来的抗体是否一模一样,诸如此类,虽然小鼠实验结果已经证明它并不比发酵罐生产的产品品质差。
  但是不管怎么说,新的革命毕竟已经开始了。





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