急！急！急！我今天就要！高分奖励！最近3年FDA批准的重组蛋白的性质和特点！
图2:2006 54 38+0-2005年按类别划分的“重磅炸弹”重组药销售情况。
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时隔五年，市场前三名重组药的排名没有变化，但由于恩利的快速增长，各自份额有所下降。恩利已经上升到2005年与GM-CSF并列第四，干扰素-α下降到第六。重组人促红细胞生成素的适应症已经从肾功能衰竭性贫血扩大到癌症或癌症化疗引起的贫血，并且已经有大量的临床证据表明重组人促红细胞生成素可以提高癌症患者的生活质量[26]，未来五年其领先地位将更加稳固。重组胰岛素市场份额有所下滑，但今年上市的肺吸入胰岛素、长效胰岛素、基础胰岛素将支撑市场不下滑。干扰素β治疗MS将受到抗体药物和小分子药物的挑战，其发展可能受到抑制。GM-CSF在临床使用中能有效减少肿瘤化疗引起的中性粒细胞减少引起的感染。长效GM-CSF Neulasta一个化疗疗程使用一次，医患接受度高，市场占有率将进一步加快。恩利近五年增长很大，但会受到抗体药物的强烈挑战。干扰素-α联合利巴韦林治疗慢性病毒性肝炎有效[10，12]，在肝炎大国日本获批后会有更大的增长空间。明年诺和锐有望成为“重磅炸弹”，引领重组血浆蛋白大幅调整整体市场份额格局。其他种类的重组药物在未来五年内不会形成大的市场。
图3:2001和2005年重组药物分布比例变化(左图为2006 54 38+0)。
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二、研发趋势
重组药物的快速发展是必然的，但有几个问题是可持续发展必须解决或优化的，包括生产载体和输出、基因工程转化和翻译后修饰、用药方式等。
1，生产载体和产量
产能不足已经成为重组药物发展的瓶颈。以恩利为例。1998上市半年来，仅在美国的销量就超过了全球全年需求的预测[27]，生产规模缺口非常大。再比如，局部使用HIV蛋白杀微生物剂可以防止HIV的传播，但目前还没有进入临床研究，因为产量还不够[28]。有很多药物不仅在中国用，在发达国家也很难用。据估计，80%的血友病患者没有药物可用，主要是因为生产能力不足。产能不足也导致其价格偏高。
哺乳动物细胞和大肠杆菌是重组药物的主要生产载体(见图4)。大肠杆菌用于表达不需要翻译后修饰的重组药物，如胰岛素、生长激素、干扰素β和白细胞介素。糖蛋白重组药物除ATryn外均在哺乳动物细胞中表达，ATryn刚刚获准上市。Activase是第一个哺乳动物细胞表达的重组药物，Epogen是第一个哺乳动物细胞表达的重磅炸弹药物。CHO细胞是最常用的生产载体之一，目前其糖基化结构与人类相似，但糖基化产物是异质混合物。BHK电池是第二常用的电池。此外，NSO、HEK-293和人视网膜细胞表达的蛋白质也已被批准。目前哺乳动物细胞的产量亟待提高。80年代最大细胞密度达到2X106/ml，生产周期为7天，特定产品量为50mg/L..根据2004年的数据，最大细胞密度可达10X106/ml，有效表达时间可达3周，表达量接近5g/L，是1980s的100倍[29]。现在世界上最大的细胞发酵罐达到20000升。哺乳动物细胞生产系统中需要解决的其他问题包括无血清培养基、延缓凋亡和提高糖基化[30]。酵母细胞虽然可以糖基化，但与人类糖基化有很大不同，属于高木糖醇型。表达的重组药物在体内半衰期短，具有潜在的免疫应答。因此，该领域最有可能取得突破的是“人源化”巴斯德毕赤酵母[31]，能够产生与人相同糖基化的均一糖蛋白，目的蛋白产量可达15g/L，是哺乳动物细胞的3倍，对哺乳动物细胞表达系统提出了强有力的挑战。
图4:市场上重组药物生产载体的比例。
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另一个突破是植物表达系统(分子农业)。植物糖基化免疫原性低，不易诱发过敏，但可能改变某些糖蛋白的功能。目前已用于表达超过65，438+00个重组候选药物，其中65，438+0个已进入II期临床[28]。该系统需要解决的问题包括进一步提高表达产量，通过“人源化”改造糖基化结构，评估生产系统对环境的影响。突破性的转基因动物生产模式至少在近期内不会成为主流。问题是转基因高等哺乳动物乳化蛋白的糖基化仍然与人类不同，可能导致抗原变化。欧洲人用医疗产品委员会(CHMP)曾以临床病例太少为由，对ATryn的上市提出异议。另外，美国Genzyme公司的重组人酸性α-葡萄糖苷酶(商品名Myozyme)最初是在转基因兔乳中生产的，最终由CHO细胞生产，并获得FDA批准[20]。转基因鸡的蛋清也能高水平表达重组药物，但目前还没有转基因鸡制备的药物获批，主要问题还是糖基化。当然，如果药物口服和局部使用，抗原性问题很可能会被忽略。
2.基因工程转化和重组药物的翻译后修饰。
高纯度重组蛋白与人内源性蛋白相同或高度相似，可避免免疫反应。然而，约有30%的重组药物是通过基因工程或其他方式进行修饰的(图5)，同时也指出了市场上现有重组蛋白药物的基因转化率为38%。改变蛋白质结构的目的是优化其药代动力学，但不能削弱其生物学功能，产生新的抗原性。
图5:上市重组药物的基因修饰或翻译后修饰比例
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以重组人胰岛素为例，通过基因工程改变序列的产品有很多，主要是B28、B29、B30位的氨基酸改变。第一个基因工程改造的重组人胰岛素Lispro，是B28和B29之间的颠换，使其产生二聚体和多聚体的可能性比野生型低300倍[32]，并能更快释放到体内，发挥快速作用。缺失突变体也很常见，ReFacto(重组凝血因子ⅷ，2005年销售额2.5亿美元)就是缺失突变体[33]，对体内使用因子ⅷ抑制剂的血友病患者有很好的效果。最近的研究表明，锚蛋白重复序列(出现在红细胞等中，由33个氨基酸组成，具有β折叠反平行和α螺旋)有助于加强重组药物的靶向识别、膜蛋白的定向性和稳定性[34]。但基因工程在改变序列时要非常谨慎，一些小的改变可能会导致蛋白质构象发生大的变化，从而诱发免疫反应。翻译后修饰主要包括脂质化和聚乙二醇化。脂质是指脂肪酸化合价与蛋白质的定点连接，从而增加药物与血清白蛋白的亲和力，延长在血清中的循环时间，发挥长效作用。聚乙二醇化可分为单聚乙二醇化和多聚乙二醇化。通过降低血浆清除率、降解和受体介导的摄取，还可以达到远期目标，同时可以屏蔽抗原表位，提高药物的安全性。聚乙二醇干扰素α(聚乙二醇系统和聚乙二醇内含子)和聚乙二醇GCSF都是聚乙二醇化的成功例子[35]。融合蛋白是指通过基因工程将不同蛋白质的不同功能域构建成一个蛋白质，希望具有双重功能或新功能。尽管在这方面做了大量的尝试，但在过去的25年中，只有3个获得批准，表明这是非常困难的。外源蛋白成功的例子只有1个。
3.给药途径的改变。
重组药物绝大多数是通过注射或静脉途径给药，只有两种是喷雾剂，比如Pulmozyme，是液体喷雾剂。有些疾病，如糖尿病、肾衰竭贫血等，需要长期用药，注射或静脉途径的方式非常不方便，所以人们在给药方式上进行了大量的尝试。2006年终于取得重大突破，普菲兹尔和安万特的肺吸入型胰岛素Exubera获准在美国和欧洲上市。作为干粉，肺吸入剂型比液体喷雾剂更稳定，剂量容易掌握。当然，Exubera太贵了，英国当局拒绝使用它，因为每个病人每周要额外支付65438美元+08英镑。无论如何，这将改变许多糖尿病患者的治疗方式，减轻他们的痛苦，也刺激了其他药物替代注射途径的研究热潮。国内几家科研机构和公司在研究透皮给药和肺吸入给药方法方面取得了可喜的进展。但需要指出的是，肺吸入胰岛素从1999 [36]开始进入III期临床研究，至今才获批，难度可想而知。在这方面，最大的技术难点是剂量的准确性和药物的稳定性。
三。重组药物面临的问题和挑战
一些分析师将重组药物市场描述为一只美丽的蝴蝶。但是蝴蝶能飞多久呢？会如何演变？换句话说，重组药物市场是否已经进入成熟阶段？最近10年，还没有出现对市场有很大影响的新产品品类，R & amp；d投资相对稳定(R & amp2002-2004年连续三年；d总量稳定在6543.8+05亿美元[37])，这是市场过于成熟的标志，会限制其可持续发展，这是来自自身的挑战。客观分析其他治疗技术的发展，我们认为重组药物市场在不久的将来不会遇到真正的挑战，但潜在的威胁确实存在。
1，其他治疗药物或方法对重组药物市场的挑战
重组药物的适应症很多是由单个基因或明确的简单原因导致的某个蛋白功能的缺失或丧失，比如血友病、I型糖尿病，非常适合基因治疗。试想，如果重组药物的基因可以在人体内调控表达，重组药物市场将何去何从？基因治疗短期内会对重组药物市场产生很大影响吗？事实上，自1989以来，约有1140的基因治疗产品进入临床研究，只有少数进入临床三期研究[20]，没有1的产品在美国和欧洲上市，其中很多产品因临床研究中意外死亡而终止。目前，只有中国在2003年6月批准了基于人p53基因的基因治疗上市。美国的同类产品早已进入三期临床，迟迟不能上市的原因是美国FDA的批准是基于5年生存率的变化，而中国是基于肿瘤的缩小。基因治疗只有在目标基因传递的特异性、稳定性、可控性和抗原性等关键领域取得突破，才能大量进入市场。可以预见，基因治疗在5-10年内几乎不会对重组药物构成强有力的挑战。诱导干细胞生成胰岛样细胞的方法并没有取得预期的进展，走向临床的路可能比基因治疗更远。抗体药物或核酸适体的作用机制是特异性靶向结合，抑制结合的物质，而大部分重组药物的作用机制是补充蛋白质(功能)，所以无论是抗体药物还是核酸适体，只会对具有抑制机制的重组药物构成严重挑战，如恩利、β干扰素等。
2.仿制药时代对重组药物市场结构的影响。
目前药品市场的规则是，新药专利保护期到期后，仿制药就会上市，其价格约为新药的15%，极大影响药品利润。比如连续五年处方药销量亚军的佐可尔专利保护今年到期，其仿制药不仅会影响佐可尔的价格，还会使降血脂药整体价格下降。1980中的几个重组药物已经或即将失去专利保护。据估计，在未来五年内，价值超过100亿美元的重组药物将失去专利。会出现一批仿制药重组药颠覆重组药市场吗？2006年，欧洲首次批准了两种仿制药重组药物的上市，这两种药物是两种不同版本的人生长激素Omnitrope和Valtropin。这是否预示着仿制药重组药时代的到来？事实上，重组药物的情况远比小分子药物复杂。欧洲有生长激素、Epo、GM-CSF、胰岛素等仿制药的指导原则，但未考虑结构和加工复杂的PEG蛋白和凝血因子。重组仿制药在美国如何发展还存在争议，FDA也没有出台相关指导原则。最重要的考虑是安全。与小分子药物不同，即使在同一细胞中表达相同的基因，采用相似的加工方法，也很难保证重组药物仿制药与原研药物完全相同。考虑到生产成本和加工的复杂程度，重组仿制药对现有市场的冲击并不明显。但重组药仿制药时代必将到来，并将对重组药市场格局产生重大影响。
3.临床安全性存在风险因素。
和其他药物一样，重组药物也有引起副作用的风险。首先，重组药物的作用并不单一，或者其作用程度难以精确控制，可能导致严重的副作用。例如，一些专家认为，使用重组人促红细胞生成素纠正癌症患者的贫血可能会促进肿瘤生长[26]。同样，重组人生长激素可刺激肿瘤生长，增加高脂血症和糖尿病的风险。但应用tPA治疗“中风”会导致出血倾向，与血清基质代谢蛋白酶9(MMP9)密切相关[33]。其次，患者出现针对重组药物的抗体，主要由糖基化差异和重组产生的新表位(尤其是T细胞表位)引起，其临床表现的类型和程度难以预料。最常见的是治疗效果差甚至无效。严重者可出现致命并发症，如抗重组人促红细胞生成素抗体引起的红细胞再生障碍性贫血(RBCA)[6]，原因不明。临床安全风险是影响新药审批速度的直接因素，势必影响市场发展。
第四，一些想法
重组药物的发展虽然面临挑战，但在不久的将来仍会以较快的速度发展，2020年左右可能成为重组药物发展的分水岭。具体时间要看瓶颈问题能否解决，替代疗法能否出现。无论如何，我们现在面临的可能是最后的发展机遇。重组蛋白的研究在国内非常普遍，任何大型研究机构都有基因克隆和突变的平台。很多药企也有大规模的细胞培养和纯化系统，有条件研发生产重组药物。但是，要抓住这个机遇，就必须冷静分析形势，高起点开展工作。
1.客观选择重组药物作为研发的出发点。
重组人促红细胞生成素、胰岛素、干扰素-β、GM-CSF、干扰素-α和一些重组血浆蛋白占据了重组药物的大部分市场，在过去的10年中，只有恩利突破了上述蛋白类别。需要强调的是，重组药物的特性决定了这些蛋白类型在市场上占主导地位，是临床疗效和安全性，以及市场潜力和规模的集中体现，这从重组药物市场中“重磅炸药”的销售比例逐年上升就可见一斑。因此，为了获得更大的市场份额，选择上述蛋白质作为药物研究的起点是合理的。重组人蛋白酶也有很好的发展机遇。融合蛋白在以特异性靶向结合和抑制为作用机制的重组药物中并不多见，符合肿瘤和免疫性疾病的发展趋势。但是25年的经验告诉我们，融合蛋白很难成为治疗性蛋白。由于抗原性的原因，外源蛋白必须等待给药途径的突破，否则机会很小。
2、以基因工程或其他改造方法改造现有大片为突破口。
我们不难发现，超过一半的“大片”已经转型，“大片”有新老产品的转型，例如，从Neupogen到Neulasta的转型；PEG-内含子A正在迅速取代内含子A，Pegasys迅速遏制了PEG-内含子A的发展势头，这提醒我们，虽然市场已经相对成熟和饱和，但“一鸣惊人”的突变体仍然有很大的机会。当然，这个机会来自于我们对发病机理、蛋白质的化学和生理功能的透彻了解，也必须有一个良好的技术平台，对改变后的蛋白质的功能和安全性进行系统、准确的评估。毫无疑问，改变“重磅炸弹”的给药途径将站在重组药物市场的前沿，也为未来的抗体药物市场提供了平台。
3.在生产方式和效率上取得突破，参与国际竞争。
只有足够的产能才能占领市场，降低生产成本。然而，建立一个大规模的哺乳动物细胞生产基地需要大约5年时间和2-4亿美元的投资。因此，可以根据中国的具体情况，建立中型哺乳动物细胞培养基地，承包国际“大片”的生产。目前签约加工占总产能的25%，这也是一个很大的市场。同时，从酵母的糖基化转化和植物、转基因动物表达系统的构建入手，中国的独特优势将迅速形成，并在国际竞争中脱颖而出。即使2020年前后重组药物被其他疗法替代或部分替代，已建立的生产平台仍可用于新型抗体药物和重组疫苗的生产，整体效益显著。