新华社北京12月23日电 12月23日,《新华每日电讯》发表题为《一粒稻米,如何变身“黄金救命药”?》的报道。
大米,是中国餐桌上离不开的常客。而在科学家手里,近些年它有了新“用途”。
“5公斤稻米可提取相当于1升血浆的白蛋白量,这个技术我们仍在不断突破。”近日,在湖北武汉东湖新技术开发区光谷生物城里,71岁的武汉大学教授杨代常手持样品向记者介绍。
历经团队20年艰苦攻关,“稻米造血”这一曾被视作天方夜谭的设想,终于在近年落地成全球首条植物源人血清白蛋白规模化生产线。
一批批由稻米提炼出的重组人血清白蛋白注射液,从武汉发往各大医院,成为救治患者的“主角”。
水稻如何变“血库”
人血清白蛋白被称为“黄金救命药”,在肝硬化腹水、烧伤、休克等危重症治疗中不可或缺。长期以来,它只能从人血浆中提取,产量有限。
走进武汉东湖新技术开发区禾元生物有限公司,10层高的综合大楼里,身穿白大褂的研究人员身影忙碌,一株株绿色的稻苗被放在聚光灯下观察、挑选;另一侧的生产车间内,一排排体型巨大的生产设备整齐排列,一罐罐淡黄色液体在无菌环境里,正通过全自动生产线完成灌装、检测与封装。
人和水稻天差地别,水稻如何造出“人血”?
“并非真的让稻米产生血液,而是通过基因工程方法,把水稻种子作为蛋白的‘生产车间’,来代替人的肝脏合成蛋白质。”禾元生物研发项目高级总监董亮亮介绍,水稻胚乳细胞具有完整的真核细胞蛋白质加工体系,重组蛋白质的翻译、折叠和修饰都与哺乳细胞十分相近。
自20世纪80年代以来,国际上试图采用多种技术生产重组人白蛋白,但始终未能突破。2005年5月,受到著名水稻生物学家朱英国院士的邀请,杨代常从美国归国,出任武汉大学生命科学学院遗传学系教授,和4名博士生组成了最早期的科研团队,并创办了禾元生物有限公司,开始“稻米造血”漫长的破局之路。
一步步试错,一步步解决。团队将生产人血清白蛋白的基因进行了重新编码,经过修改的人血清白蛋白基因能够“骗过”水稻,注入水稻后,不仅不会受到排斥,还会通过光合作用生产出大量人血清白蛋白。
“成了!”2011年的一天,团队成员看着最新出炉的数据,激动不已——每千克糙米提取出了2.75克人白蛋白。同年,相关科研成果发表在《美国科学院院报》,在学界引起轰动。
但实际投产仍需解决纯度与规模化难题。杨代常又带领团队苦干3年,迭代了37套方案,将纯度从99.9%提高到99.9999%,实现每千克糙米提取出10克人白蛋白,达到全球最高水平。
12月12日,禾元生物研发项目高级总监董亮亮在实验观察稻苗状态。(新华每日电讯记者熊琦摄)
“稻米造血”有何前景
据了解,人血清白蛋白的主要来源是献浆,但我国现有献浆人群数量远不能满足实际需要。我国每年需求量约为1500—1800吨,其中超过60%依赖进口。
杨代常向记者介绍,与传统血浆提取法相比,“稻米造血”具有显著优势。植物源药用蛋白从根源上杜绝了各种人体病毒污染,并且水稻种植不受时间和空间限制,生产过程更加安全可控。
“现有技术已经实现每公斤稻米最高可提取30克白蛋白,意味着同样的水稻,可生产更多的白蛋白。”杨代常给记者算了一笔账:一亩稻田可产1.5公斤以上药用蛋白,5公斤稻米提取量相当于1升血浆。
2025年7月,杨代常团队生产的植物源重组人血清白蛋白注射液(商品名:奥福民)获国家药监局批准上市,成为全球首个“稻米造血”一类创新药,适用于肝硬化低白蛋白血症。
“奥福民上市后,打破了我国在人血白蛋白领域对进口产品和传统血浆提取的依赖,现已实现稳定、规模化生产,对于应对重大公共卫生事件、保障国家战略药品储备和用药安全具有不可替代的价值。”杨代常说。
规模化生产后将带来哪些变化
创新药研发不仅周期长,迈向规模化生产的“临门一脚”,还需投入大量资金。
“科研以外的时间,我都在‘找钱’。”杨代常说,创办禾元生物以来的20年间,投资人进进出出,公司最难时账上只剩几百万元,撑不到一个月。各级政府的支持,解了公司不少燃眉之急。
自2010年起,禾元生物陆续获得国家和地方各级科研项目的重点支持,包括国家863计划、国家卫健委“重大新药创制”国家科技重大专项、湖北省科技攻关项目等。政府真金白银的资金支持,无疑给投资人吃了“定心丸”。
“第一笔2000万元风险投资是政府帮忙牵线,中试车间是政府为企业量身定制……近年来各级政府给予禾元生物的资金支持达到数千万元。”武汉东湖新技术开发区管委会生物城有关负责人说,创新药研发周期长、投入大,只有加强对优秀创新项目产业化支持,才能打造更加有利于创新的发展环境,让优秀人才倾心研究、专心攻关。
“水稻胚乳生物反应器平台一旦建成,大规模生产只需扩大种植面积。产品规模化生产后,生产成本将逐步降低,人白蛋白产品价格也会下调,有望解决我国长期依赖进口的局面。”杨代常说。
目前,禾元生物已建成年产100万支注射液的智能工厂,正在建设1200万支产能生产线。预计投产后,可将生产成本降至传统血浆提取方式的30%—50%。
杨代常说,团队下一步还将继续攻关蛋白表达效率,同时拓展儿童腹泻治疗蛋白、心脑血管疾病药物等“水稻系”产品线。“让更多人用得上、用得起救命药”——这始终是他做科研的终极目标。