我国科学家成功运用稻米生产人血清白蛋白

　　

生意社1月30日讯　

　　稻米是人类的主要食粮之一，如今它又有了另一个作用：我国科学家已成功研制出运用稻米生产一种关键的人体血液成分的技术。这种血液成分叫“人血清白蛋白”(HSA)，在临床上用于治疗由于严重烧伤、肝硬化等原因造成的失血过多的状况，也用于药物和疫苗的生产，是全球重要而紧缺的资源。

　　现行获取HSA的方式来自人捐献的血浆，我国杨代常教授团队的研究却为人们昭示着一个美好的前景：通过转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白。他们究竟是怎么做到的？从实验室到市场，还有多远的路要走？

　　稻米所造HSA与血浆所造等同

　　所谓“种瓜得瓜，种豆得豆”，谁能想到稻米竟能种出人的血液成分来？然而，科学就是这么神奇。

　　武汉大学生命科学学院教授杨代常带领研究组经过六年的艰苦研究，在植物源替代血浆来源的人血清白蛋白的研发上终于取得了突破性进展。2011年10月31日，他们的研究成果在线发表于《美国科学院院报》(PNAS)上。这篇题为《转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白》的论文一经发表，立刻引起了包括《自然》杂志在线新闻版，以及《洛杉矶时报》、《时代周刊》等知名媒体的关注。

　　目前，常见的人血清白蛋白大多数从人的血浆中提取，这样的生产方式不仅受到血浆供应的限制，而且还具有携带病毒传播的高风险性。国际上以重组人血清白蛋白替代血源产品的应用已成为趋势，国内市场需求也逐年扩大。然而，高纯度重组人血清白蛋白的规模化生产技术和质量控制技术却是世界性难题。杨代常及其同事研发出的转基因稻米所生产的HSA，经实验证明，和来自人血浆的HSA是等同的。

　　这种等同，不仅是化学和物理特性上相同，而且在医学和免疫反应实验中的表现也极其相似。在对患有肝硬化的大鼠所进行的实验中，无论来自人的血浆还是稻米的HSA都证明同样能有效缓解和肝硬化相关的症状。而且，使用稻米来源的HSA比使用血浆来源的HSA显示出更好的安全性。

　　HSA与血是不同的概念

　　“论文之所以会受到国际媒体的广泛关注，我认为最大亮点是用充分的科学证据证明了植物源的重组人血清白蛋白与临床使用的血浆源血清白蛋白具有高度的等同性，并且其具备的大规模生产工艺有重大的现实意义。这为日益紧张的血浆供应提供了确实可信的解决方案，这不仅是科技上的创新，而且是经济上的革新。”杨代常教授在接受本报专访时表示。

　　国外各大媒体竞相报道了这项创新性研究，标题普遍耸动醒目。例如，美国“探索”频道在线新闻的标题为：“血来自石头吗？不。血来自大米？当然。”《时代周刊》的标题则为：“从一粒大米中挤出血来？”但是，在杨教授看来，严格来说，人血清白蛋白与血是两个完全不同的概念，人血清白蛋白是从血中提取的一个蛋白成分，不是血。“因而，用稻米生产人血清白蛋白不能理解为用稻米造血。”他表示。

　　一亩转基因水稻相当于200人献血

　　科学家之所以要耗时耗力开展寻求人血清白蛋白替代来源的研究，和人血清白蛋白特殊的功效以及如今临床应用面临的供需矛盾密切相关。

　　人血清白蛋白是人体内一种重要的蛋白质，约占健康人血液总量的30%。医用人血清白蛋白注射剂为黏稠的淡黄色液体，被称为“救命药”，被广泛地用于失血、创伤及烧伤等外科手术前后血浆容量不足而引起的休克，以及脑水肿、肝硬化、肾病综合征、腹水等各种原因引起的低蛋白血症。另外，人血清白蛋白作为人工血浆替代物，能大量补充在战场、外科手术以及意外事故中的大量失血。此外，人血清白蛋白还用于疫苗的生产。

　　目前，全球人血清白蛋白的供求矛盾日益显著。杨教授介绍，我国人血清白蛋白的临床应用为120吨左右，疫苗生产约为30～40吨，加起来全年总需求量为150～160吨。全球每年的需求量则高达500吨。随着我国大力推进预防为主的方针，在疫苗生产方面的需求可能要增加15～20吨。据调查，我国原有从血浆提取人血清白蛋白的生产线只有1／3血浆供应，造成我国白蛋白的供应紧张局面。

　　如果利用植物生产出人类所需的人血清白蛋白，势必为缓解这种供需矛盾开辟一条康庄大道。从杨代常研究组目前收获的“产品”来看，一粒稻米种子中的血清白蛋白含量占可溶解蛋白质的10%以上，每公斤稻米中可提取2.75克血清白蛋白，这个产量在业内被认为具有非常可观的经济价值。照此估计，大约每亩水稻可以产生1公斤白蛋白。如果说一个人一次能献血200ml，一亩转基因水稻产出的人血清白蛋白量相当于200人的献血。

　　原理将稻米变为蛋白“生产车间”

　　稻米为什么能生产出人所需的血清白蛋白呢？

　　简单而言，就是将人的血清白蛋白基因转入水稻中，使转基因水稻作为“生物反应器”生产出可供人类使用的人血清白蛋白。在这里，转基因水稻仅仅是借用的“生产场所”而已。

　　“生物反应器可以通俗地理解为‘生产车间’，就是利用某个物种的细胞作为‘蛋白质生产车间’生产人类或其他物种的蛋白质。”杨教授形象地介绍说。

　　更具体地说，就是将人血清白蛋白的基因通过遗传工程的技术，使其插入水稻某个染色体位置，形成一个新的水稻品种。在这种水稻的生长过程中，这个外源基因就利用水稻细胞的“原料和机器”生产这种蛋白质。在水稻成熟的过程中，人血清白蛋白不断地被合成、积累在大米的胚乳里。“我们的水稻就是将人的血清白蛋白基因通过这种方式导入水稻细胞中，利用水稻种子来生产人血清白蛋白。”杨教授说。

　　然而，稻米是否生产人血清白蛋白的唯一入选的植物呢？

　　杨教授说并非如此。理论上讲，植物细胞均可用作“生物反应器”来生产，但在遗传转化技术、生物安全性等方面，以水稻最佳。

　　此外，“利用动物细胞作为生物反应器也可以，但只是生产成本相对较高，规模化没有水稻那么容易而已。”杨教授表示。

　　此前，大米的胚乳已经用于制造其他人类的蛋白质，包括溶解酵素和铁传递蛋白，这些蛋白质存在于乳汁、唾液等人体的液体中。但是，用稻米造血清白蛋白还属首次。

　　而且，若最终被证实可行，用稻米制造血清白蛋白比采集血浆提取更高效、更安全。“用转基因植物生产人血清白蛋白，可以规避输血中的污染和通过血液传输病毒的风险。但利用重组DNA技术生产人血清白蛋白产量低，成本高，难以规模化，这是制约工业化生产白蛋白的三个难题。”杨教授说。

　　总的来说，稻米可能是目前为止最好的重组蛋白质的“工厂”。

　　争议：用转基因技术安全吗？

　　用水稻“种”出人血清白蛋白，因为涉及转基因，有人担心这种专用来造蛋白质的稻米会进入生物链及食物链，危及生态及人身安全。但杨教授认为，我国对于转基因生物的安全性具有一系列完备的评价和监管体系。目前他们已按照我国相关法规的要求进行小面积种植，在严格隔离的同时，建立较为完善的防止进入食物链的措施。另外，就如何控制花粉传播的问题，研究小组按照国家规定采取了严格的地理隔离保证其绝对安全。

　　“任何科学技术和安全评价都是利弊的平衡。我们的数据证明，由转基因水稻产生的人血清白蛋白是经高度纯化后产生的人体蛋白质，比其他方式生产的蛋白质具有更高的安全性，不会对人体和食品安全产生其他影响。”杨教授表示。

　　未来：惠及百姓路仍漫长

　　杨教授说，研发这项技术目前面临的最大困难是人们对这项技术的怀疑。“要使这项技术惠及老百姓还有漫长的路要走。由于技术太新，不易被人接受。”

　　接下来，杨代常研究组希望在临床上试验这种源自转基因稻米的蛋白质，他们正在进行相关研究，当完成后，将向美国食品及药品管理局提交临床试验的申请。杨教授介绍，从研究到临床应用还有很多工作有待完成，从科学层面上，主要是针对植物体系的杂质的安全评价，从产业化层面，这项国际领先技术在工艺规模化方面没任何参考。

　　另外，从药品审批层面上，我国对应的生产标准和审批的法规尚不健全，获得批号尚待时日。因此，“要完成各种相关的研究，预计进入临床研究需要两年或更长的时间来完成，获得批号可能需要5年或更长的时间。”杨教授表示。