制药黑科技:往瓶子里加点水就能做抗癌药

医药 来源:奇点网(微信公众号:geekheal_com) 作者:周伦
2016
10/25
13:25
奇点网(微信公众号:geekheal_com)
作者:周伦
医药

2016年,MIT的科学家们在颠覆传统制药业的道路上越走越远。在短短的半年时间内,接连发布重大研究成果。4月份,在顶级期刊《科学》(1)上发文,宣布成功将制药厂变成电冰箱大小(长7.3米,宽2.4米,高2.4米);7月份,又在着名期刊《自然通讯》(2)上发文称,成功把生物制药工厂缩小到生物芯片(长0.34米,宽0.31米,高0.36米)上。

两个月后,MIT和哈佛的James J. Collins教授团队,又在顶级期刊《细胞》(3)上发文称,他们又往前迈了一大步,这回他们把制药厂直接缩小到一个普通的药瓶那么大。而且更神奇的是,制药过程不需要消耗电力等能源,你只需要加水就行了。你没看错,就是加水。

对于这种小瓶子,有过肌肉注射和输液经历的人一定不陌生,在所有的诊所,甚至乡村「赤脚医生」的挎包里都能见到。不过在我们的认识里,这个小瓶子里装的就是粉末状药剂,直接溶解就可以注射了。然而,MIT科学家的这个发明,虽然从操作过程上看与这种瓶装药没啥区别,但是Collins教授团队的这个瓶子里装的的确不是药,而是生产药的「设备」和原料,只要加水这个装载瓶子里的制药工厂,就开始生产指定的药物了。

目前Collins教授团队已经用这个小瓶子生产出抗菌用的化学物质、治疗癌症用的靶向抗体药物和预防呼吸道疾病白喉的疫苗。而且所有的药物都达到了预期的预防和治疗效果。

加州大学伯克利分校合成生物学专家Danielle Tullman-Ercek告诉大西洋月刊,「其实吧,这个发明的基本原理科学家老早就知道啦!但是能把这个基本原理用在这里,解决制药问题,那真全球独一份。这个发明体现了工程学和生物学结合所爆发出来的力量。」

那这究竟是个啥玩意儿,能这么厉害!

这个事儿,我们还得从这几年很热的合成生物学说起。实际上合成生物学并不复杂,也很常见,现在利用基因被改造过的酵母和大肠杆菌合成药物,就是合成生物学的一个重要的用处。今年7月份,我们报道了加州大学圣地亚哥分校(UCSD)和麻省理工学院(MIT),用基因改造过的沙门氏菌在肿瘤内部合成3种抗癌药物的研究(用细菌「敢死队」摧毁癌组织,科学家的这个发明简直巧夺天工),也是合成生物学在癌症治疗领域的重要应用。

虽然,这种疗法效果显着;但是,被改造过的微生物可能是「有组织无纪律的」,所以很多科学家认为这种做法不容易控制,再加上公众对基因改造生物的恐惧,导致这种方法用在人身上还为时尚早。这也是困扰Keith Pardee博士的一个问题。

Keith Pardee现在是多伦多大学的助理教授,2012年他在Collins教授实验室从事于合成生物学的研究。当年Pardee博士就想啊。微生物为什么可以合成抗癌药物啊,不就是因为它体内有合成药物的基因、酶(合成药物的工具)和原料么。那如果我把合成药物的那几样东西从微生物体内搞出来,放到另外一个死的载体上,然后想办法让它运行起来,不就解决问题了嘛!

2012年夏天的一个午后,Pardee随手就在一张纸上画了一个圆圈,然后在圆圈的中间滴了一滴水,这可不是普通的水,这滴水里面溶解了几十种从细菌里面弄出来的酶。然后Pardee把这张纸晾干。过了一段时间,他又在圆圈的中间滴了一滴纯水,让这些酶活过来。紧接着,Pardee把合成绿色荧光蛋白的基因丢到水滴里面去了。没成想居然成了,圆圆的圈里面发出绿色的光。虽说这算不上开天辟地的大事,但是生命活动的顽强也足够让Pardee感到震撼了。

「我一直以为,把合成蛋白质的酶冻干,然后再用水让他复苏,并成功合成蛋白质是不可能发生的。」Pardee告诉大西洋月刊,「这可能就是一直没人去尝试这么做的原因。」Pardee等的这一重大研究成果于2014年发表在顶级期刊《细胞》上(4)。

但是在当时,这个技术的最初使用设想并不是用来合成药物,而是一个快速病毒检测试纸。Pardee的同事Alexander A. Green发明了这种试纸,只要特定的病毒放到晾干的试纸上,就会有相应的颜色的荧光蛋白合成,检测人员可以通过试纸的颜色变化,判断患者是否感染某种病毒。2014年恰逢埃博拉疫情爆发,Green发现这种方法不仅可以很好检测埃博拉病毒,甚至可以区分开不同的病毒亚种,鉴别哪些是埃博拉病毒感染是致命的,哪些是不致命的。

到2015年底又遇到了寨卡病毒爆发,Pardee和Green团队迅速开发了寨卡病毒快速检测试纸。检测性能在2014年的基础上有了巨大的提升,可以检测浓度极低的寨卡病毒感染。更重要的是,这种试纸极易保存,而且价格非常低廉。于是,他们的这个应用成果在2016年又被顶级期刊《细胞》刊发(5)。足见Pardee这一发明的重要使用价值。

血液中病毒检测流程。整个过程仅需要3个多小时,检测结果准确直观,可以通过颜色变化直接观察。

对于这个技术的最初设计者Pardee而言,这个技术的潜力似乎是无限的。如果仅仅用来合成几种特定的荧光蛋白,显然是太浪费了。这个时候Pardee才把目光放在了合成药物上,他要用这个没有生命的合成技术消除基因改造生物的不确定性,以及一些人对基因改造生物的恐惧。

既然是要合成药物,那合成过程的载体就不能是纸片了。这一回Pardee把细菌的冻干提取物分装到小瓶子里,需要啥药物就把相应的基因丢进去就好了,然后再加点儿水,小瓶子就立马变成合成药物的微型工厂了。

由于它们是冷冻干燥的,所以小瓶子里的各种物质可以在室温下长期储存,甚至可以安全稳定的保存一年以上

根据Pardee等估算,他们发明的这个方法制药成本只有传统方法的十分之一左右,即使对于造价较高的某些抗菌素,这种方法的价格也不会超过传统方法,而且它还具备现场制药的先天优势。由于Pardee这一发明可能对制药行业产生巨大影响,顶级期刊《自然》(6)也重点推荐了这项发明。

Collins教授团队开发的便携式冻干粉套件盒(图示为模拟套件),有了这个套件,即使在偏远地区也可以在常温条件下,无需动力完成疫苗、抗菌素和抗癌药物的生产。

自去年美国政府提出「精准医疗」以来,药物的适应症描述越来越细致,很多药的适用群体都在迅速缩小,照这样的速度一直发展下去,似乎在不久的将来会从「胡子眉毛一把抓」的用药方式,走向一人一药的「个体化用药」时代。在「个体化用药」时代,成本高的工厂化大规模制药显然不能满足市场的需求。MIT华裔科学家卢冠达认为,这个巨大的变化带来的问题,现在就要去着手解决。现在看来,有这种想法的显然不止卢冠达一人。

如果Pardee的这个技术成熟到可以用于临床,显然是很符合一人一药的「个体化用药」需求的。当然,Pardee的这项发明离临床还是有一定距离的。全球卫生非营利组织PATH的药物开发专家David Shoultz认为,这个过程可能长达10年之久。这中间的问题包括,如何控制用药量,对于需要纯化的药物,我们又该如何操作。这些问题,都是Collins教授团队在真正的精准医疗时代到来之前要解决掉的。

相关资料:

【1】Adamo A, Beingessner RL, Behnam M, Chen J, Jamison TF, et al. 2016. On-demand continuous-flow production of pharmaceuticals in a compact, reconfigurable system. Science 352:61-7

【2】Perez-Pinera P, Han N, Cleto S, Cao J, Purcell O, et al. 2016. Synthetic biology and microbioreactor platforms for programmable production of biologics at the point-of-care. Nature Communications 7:12211

【3】Pardee K, Slomovic S, Nguyen Peter Q, Lee Jeong W, Donghia N, et al. 2016. Portable, On-Demand Biomolecular Manufacturing. Cell 167:248-59.e12

【4】Pardee K, Green Alexander A, Ferrante T, Cameron DE, DaleyKeyser A, et al. 2014. Paper-Based Synthetic Gene Networks. Cell 159:940-54

【5】Pardee K, Green Alexander A, Takahashi Melissa K, Braff D, Lambert G, et al. 2016. Rapid, Low-Cost Detection of Zika Virus Using Programmable Biomolecular Components. Cell 165:1255-66

【6】2016. Biotechnology: Portable way to make proteins. Nature 537:588-

来源:奇点网(微信公众号:geekheal_com)   作者:周伦

为你推荐

第九十一批仿制药参比制剂目录资讯

第九十一批仿制药参比制剂目录

国家药品监督管理局发布仿制药参比制剂目录(第九十一批)。

2025-04-23 17:29

带状疱疹疫苗“遇冷”,百克生物2024年净利润腰斩资讯

带状疱疹疫苗“遇冷”,百克生物2024年净利润腰斩

近日,国内疫苗龙头企业百克生物发布2024年年报,数据显示,其报告期内实现营收12 29亿元,同比下降32 64%;归属于上市公司股东的净利润2 32亿元,同比下降53 67%。对于营收...

2025-04-23 12:59

国家药监局 海关总署允许进口牛黄试点用于中成药生产资讯

国家药监局 海关总署允许进口牛黄试点用于中成药生产

试点区域为北京、天津、河北、上海、浙江、江西、山东、湖南、广东、四川、福建、广西等12省(自治区、直辖市)。

2025-04-22 18:48

专注心衰管理,合源医疗完成超亿元融资资讯

专注心衰管理,合源医疗完成超亿元融资

三类有源植入产品

2025-04-22 13:17

欧狄沃®在中国获批可切除非小细胞肺癌围术期适应症资讯

欧狄沃®在中国获批可切除非小细胞肺癌围术期适应症

持续丰富早期癌症临床选择

2025-04-22 11:12

从“不患病”到“活得好”!多方联动助力帕金森病全程管理资讯

从“不患病”到“活得好”!多方联动助力帕金森病全程管理

2025年4月11日是第29个“世界帕金森病日”,今年帕金森病日的主题是“人工智能助力帕金森病全程管理”。

2025-04-22 10:59

又一家A股上市药企,退市已定资讯

又一家A股上市药企,退市已定

一直悬在海南普利制药头上的“达摩克利斯之剑”最终还是落下来了。

2025-04-22 09:45

重庆常用药联盟接续集采中选结果资讯

重庆常用药联盟接续集采中选结果

近日,重庆常用药联盟接续集采中选情况公布,该联盟由重庆牵头,联合湖北、广西、海南、贵州、云南、青海、宁夏、新疆及新疆生产建设兵团等十省(区、市)开展的药品集中带量采...

2025-04-21 18:48

降低20%主要心血管不良事件发生风险,诺和盈中国说明书更新资讯

降低20%主要心血管不良事件发生风险,诺和盈中国说明书更新

4月21日,中国国家药品监督管理局(NMPA)批准更新诺和盈®(司美格鲁肽2 4mg)的说明书。

2025-04-21 16:02

全周期智控慢病,诺和诺德与京东健康开启战略合作资讯

全周期智控慢病,诺和诺德与京东健康开启战略合作

2025年4月21日,全球领先的生物制药公司诺和诺德与京东健康在北京正式签署战略合作协议,标志着双方在糖尿病和体重管理领域的合作进入新阶段。依托诺和诺德百年深耕慢病领域的专...

2025-04-21 15:57

康方生物1类新药依若奇单抗上市申请获批,用于中重度斑块状银屑病成人患者资讯

康方生物1类新药依若奇单抗上市申请获批,用于中重度斑块状银屑病成人患者

该药是我国第一个且唯一获批上市的IL-12 IL-23“双靶向”单克隆抗体新药,是康方生物自身免疫性疾病领域首个获批上市的一类新药。

2025-04-21 13:39

阿斯利康乳腺癌1类创新药卡匹色替片中国获批资讯

阿斯利康乳腺癌1类创新药卡匹色替片中国获批

该药适用于联合氟维司群用于转移性阶段至少接受过一种内分泌治疗后疾病进展,或在辅助治疗期间或完成辅助治疗后12个月内复发的激素受体(HR)阳性、人表皮生长因子受体2(HER2)...

2025-04-21 11:02

辉瑞宣布终止一款口服GLP-1减肥药的临床开发资讯

辉瑞宣布终止一款口服GLP-1减肥药的临床开发

近日,辉瑞在其官网宣布,决定终止开发口服胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1R)激动剂Danuglipron(PF-06882961),原因系在一项有关用药剂量的临床试验中,一名患者出现了可能由该...

2025-04-21 10:29

福建省医保局印发单列门诊统筹支付医保药品目录(2024年版)资讯

福建省医保局印发单列门诊统筹支付医保药品目录(2024年版)

根据2024年6月发布的《福建省医保药品单列门诊统筹支付管理办法(试行)》,为了让参保患者无需住院、在门诊就医也能用上国家谈判药品、享受医保待遇,将适用于门诊治疗、使用周...

2025-04-20 13:34

首批中国消费名品名单,医药健康企业有哪些?资讯

首批中国消费名品名单,医药健康企业有哪些?

近日,工业和信息化部办公厅发布首批中国消费名品名单,分为中国消费名品名单和中国消费名品成长企业名单。首批中国消费名品名单共包括93个企业品牌和43个区域品牌。中国消费名...

2025-04-20 11:17

携手共绘“个性化近视手术”新蓝图:爱尔眼科与爱尔康启动100家医院全光塑技术战略合作资讯

携手共绘“个性化近视手术”新蓝图:爱尔眼科与爱尔康启动100家医院全光塑技术战略合作

双方将以技术共享为核心,以人才培养为支撑,以科研协作为纽带,全力推进屈光手术标准化诊疗体系建设,加速前沿技术在临床领域的普及应用

文/ 屈慧莹 2025-04-19 23:35

CDE:简化港澳已上市传统口服中成药内地上市注册审批申报资料及技术要求资讯

CDE:简化港澳已上市传统口服中成药内地上市注册审批申报资料及技术要求

允许香港、澳门特区本地登记的生产企业持有,并经香港、澳门特区药品监督管理部门批准上市且在香港、澳门特区使用15年以上,生产过程符合药品生产质量管理规范(GMP)要求的传统...

2025-04-18 18:54

君德医药完成近亿元A轮融资,加速推进创新药械组合平台建设与产品上市资讯

君德医药完成近亿元A轮融资,加速推进创新药械组合平台建设与产品上市

本轮融资主要用于首个减重口服器械的注册及生产销售,以及加速多个核心创新药械组合技术平台的产品管线研发进程。

2025-04-18 14:34