揭秘转基因兔子如何成为救命良方

04-10

揭秘转基因兔子如何成为救命良方

2020年4月2日，美国FDA批准由法国公司LFB Biotechnology开发的Sevenfact上市，用于治疗和控制成人及12岁以上青少年A型或B型血友病患者的出血事件。这些患者体内缺乏凝血因子VIII或IX抑制因子。Sevenfact是一种人类凝血因子VIIa类似物，是从通过转基因兔子乳汁中提取而来的。

这是全球第二例转基因兔子生产的重组蛋白药物，也是全球第四例转基因动物重组蛋白药物，全球第五例获准上市的转基因动物产品。

为什么转基因兔子能生产救命的药物呢？今天就先来讲一讲第一个会捣药的转基因玉兔，来自荷兰。

图片来自《动物世界奇遇记》

关于兔子，中国有很多美丽的神话传说，比如“玉兔捣药”，这是一个与“嫦娥奔月”联系在一起的神话故事。在月宫中，与嫦娥生活在一起的还有一只可爱的玉兔，除了常伴嫦娥左右之外，玉兔还肩负着一项重要工作，每天晚上，玉兔要用捣药杵在药臼中捣制长生不老的灵药，供天上的神仙们享用。当然，这只是一个美丽的神话故事，不过在当今的荷兰，还真有一群能生产治病良药的神奇兔子。

局部水肿为哪般

荷兰神奇兔子生产的药物主要用于治疗一种可以世代遗传的血管性水肿病。血管性水肿的主要症状为患者的四肢、脸部、生殖器、肠道、呼吸道等部位会出现短期局部水肿，严重时会出现剧烈腹痛，以及声门障碍引发的窒息。更令患者痛苦的是，该病会反复发作，影响一生，如果不加以治疗，还有可能导致患者残疾或死亡。

血管性水肿是由德国医生海因里希·昆克于1882年首次报道，因此也叫昆克病；1888年加拿大著名医生威廉·奥斯勒发现一个18岁女孩患有血管性水肿，并追溯到其家族连续5代均患有此病，因而将此病称为遗传性血管性水肿，该病名沿用至今。

虽然已弄清楚这种血管性水肿是可以遗传的，但是人们很长时间内并不知道其遗传机制。直到1963年，美国科学家发现了遗传性血管性水肿是由C1酯酶抑制剂基因突变引起的。C1酯酶抑制剂在维持血管内平衡中扮演重要角色，包括炎症反应、血压和凝血等，一旦基因发生突变，可能引发两种类型的遗传性血管性水肿，第一类患者发病率达85%，其血液C1酯酶抑制剂水平低于正常水平的35%，第二类患者发病率约占15%，其C1酯酶抑制剂水平基本正常，但是缺乏活性，最终可能导致补体系统、免疫和止血系统的过度激活，引起血管性水肿，造成软组织的剧烈疼痛。

遗传性血管性水肿属于罕见病，全球发病率约为五万分之一到十万分之一，但是令人惊奇的是，引发遗传性血管性水肿的基因突变类型竟有300多种。针对遗传性血管性水肿的药物开发并不顺利，直到2008年，美国对遗传性血管性水肿的治疗仅限于新鲜冻血浆、抗纤维蛋白溶解药物、合成雄激素等药物治疗，这些治疗方法只能暂时缓解症状，疗效有限。在欧洲，经过30多年的应用，人血浆C1酯酶抑制剂替代疗法被认为是治疗遗传性血管性水肿最为有效的方法。2008年和2009年，美国FDA相继批准了两个从人血浆中提取的C1酯酶抑制剂用于遗传性血管性水肿治疗。不过由于人血浆来源有限，而且存在携带致病微生物的风险，因此利用转基因动物生产重组人C1酯酶抑制剂将是一个不错的选择。

转基因玉兔来捣药

除了转基因山羊之外，其它哺乳动物也被用于生产重组蛋白药物，转基因兔就是一个很好的例子。

相对于其它哺乳动物，兔子虽然产奶量低，但是也有自己的优势，一是兔的乳蛋白含量高，兔的乳蛋白含量约为14%，奶牛和奶山羊的仅为3~5%，二是兔的繁殖周期短，而且繁殖率高，兔的妊娠期仅为1个月，奶山羊需5个月，奶牛则需9个月，兔一年可产4-7窝兔仔，每窝可达5-12只，而奶山羊和奶牛则以单胎为主，另外兔子个头小，人畜传染病少，便于进行病原微生物控制，因此对于临床用量较少的罕见病重组蛋白药物，转基因兔是较为理想的选择。

其实，国际上首批转基因兔的诞生时间要早于转基因山羊。1985年，理查德·帕米特（Richard Palmiter）和拉尔夫·布林斯特（Ralph Brinster）领导的一个研究小组将小鼠金属硫蛋白启动子与人生长激素基因连在一起，并通过显微操作系统注射到兔子的受精卵中，培育出第一批转基因兔，采用同样的方法，该研究小组还同时获得了第一批转基因猪和绵羊，这也是世界上首批转基因家畜，开启了转基因家畜研究和产业化的新时代。

转基因玉兔是生产重组蛋白药物的理想系统

此后，各国科学家相继生产出几十种携带不同基因的转基因兔，但是最受关注的莫过于来自荷兰法铭（Pharming）生物制药公司的转基因兔，这些转基因兔正是携带了重组人C1酯酶抑制剂基因，用于开发治疗遗传性血管性水肿的重组蛋白药物。

荷兰法铭生物制药公司是一家专门从事转基因动物制药技术开发的创新型企业，在阿姆斯特丹交易所上市，总部位于荷兰莱登市。该公司的科研人员将牛的一种酪蛋白基因启动子与人C1酯酶抑制剂基因组合成一个新的基因，采用与第一批转基因兔基本相同的制作技术，将新基因显微注射到兔的受精卵中，获得了携带重组人C1酯酶抑制剂基因的转基因兔。由于牛酪蛋白基因启动子的作用，泌乳的转基因母兔可在其乳腺中特异生产出高含量的重组人C1酯酶抑制剂。经检测，重组人C1酯酶抑制剂在转基因兔乳汁中的含量最高可达10克/升以上，而且与来自人血清中的C1酯酶抑制剂的蛋白分子结构、理化性质和生理功能等均基本一致。

随后，荷兰法铭公司从转基因兔乳汁中将重组人C1酯酶抑制剂纯化出来，并开展了一系列临床试验，证明了重组人C1酯酶抑制剂对成人及青少年（13-17岁）遗传性血管性水肿患者有显著疗效，即接受该药物静脉注射后，大多数临床志愿者血清C1酯酶抑制剂含量显著提升，而相关症状也很快得到缓解，且不易复发，同时重组人C1酯酶抑制剂也具有可靠的免疫安全性和良好的耐受性。

2006年，荷兰法铭公司向欧洲药品评价署提交了作为孤儿药的新药申请，经过多次修改完善，2010年11月，欧洲药品评价署最终批准了重组人C1酯酶抑制剂（商品名：Rhucin），这是第一例转基因兔生产的重组蛋白药物获准上市，也是继转基因山羊生产的重组抗凝血酶III上市后，第二例转基因动物来源的重组药物走向市场。2014年7月，美国FDA也批准重组人C1酯酶抑制剂（商品名：Ruconest）用于成人及青少年遗传性血管性水肿患者急性发作治疗。目前，荷兰法铭公司生产的重组人C1酯酶抑制剂已获准在全球40多个国家销售。

全球第一个转基因玉兔生产的重组蛋白药物

2016年，荷兰法铭公司计划完成重组人C1酯酶抑制剂用于遗传性血管性水肿预防疗法的临床二期试验，以及针对和遗传性血管性水肿儿童（2-13岁）患者的临床二期试验，其中前者的美国市场规模就可达12亿美元。同时，该公司还将重组人C1酯酶抑制剂的治疗对象转向缺血再灌注损伤、移植肾功能恢复延迟和急性胰腺炎等适应症，前期研究结果表明重组人C1酯酶抑制剂对这些适应症有较好的疗效，一旦对这些适应症的治疗通过临床试验验证，重组人C1酯酶抑制剂将被用于消除更多患者的痛苦。

注射24小时候后，血管性水肿患者症状得到充分缓解

除了已上市的重组人C1酯酶抑制剂，荷兰法铭公司利用其成熟的转基因兔重组蛋白药物生产平台，相继开发出了重组α葡糖苷酶、α半乳糖苷酶A等重组蛋白，计划近期开展针对蓬佩病和法布瑞氏症等适应症的临床研究。蓬佩病，又名糖原贮积病Ⅱ型，是由α葡糖苷酶缺乏而引起糖原在溶酶体内沉积、溶酶体增生、破坏，甚至释放不正常的溶酶体酶而致一系列的血细胞结构破坏；法布瑞氏症是因制造α-半乳糖甘酵素的基因发生缺陷，无法代谢的脂质堆积在细胞内的溶小体，进而引发心脏、肾脏、脑血管及神经病变。这两种疾病均属于罕见病，利用转基因兔生产的重组蛋白药物均具有成本和疗效等方面的优势。

中国玉兔何时来

值得一提的是，2013年7月，荷兰法铭公司与中国医药集团控股的上海医药工业研究院签署战略合作协议，法铭公司将重组人C1酯酶抑制剂（商品名：Ruconest）在中国独家运营权转让给后者，同时还将利用转基因兔技术平台共同开发治疗血友病A的重组第八凝血因子等重组蛋白药物。

虽然中国本土制作的转基因兔一直在追赶荷兰转基因兔的脚步，但是其产业化则相对较慢，多数处于研发阶段。

在世界上首批转基因兔诞生5年之后，我国第一批转基因兔也出生了。1989年，中国科学院上海细胞生物学研究所等单位的研究人员，经过三年多的努力，成功地将乙肝病毒表面抗原基因及人生长激素基因显微注射到家兔受精卵内，移植后获得近60只携带不同外源基因的转基因兔，这些转基因兔能将外源基因遗传给后代，也能在血液中表达重组蛋白。

之后，北京大学、广西大学、吉林大学、中国农业大学、军事科学医学院、扬州大学等也相继培育出各种转基因兔，但是由于缺乏持续研究和医药企业的介入，这些转基因兔大多只是昙花一现。

不过，随着荷兰转基因兔生产的重组蛋白药物相继在欧盟、美国等国家获准上市，看到这些创新药物为大量病患消除痛苦，也为那些专注创新药物研发的企业带来可观的利润，相信将有更多的中国科研机构和医药企业会把目光投向转基因兔，研发出更高效的重组蛋白药物，让中国古老的“玉兔捣药”传说更加美丽。

——此文为作者原创，原文发表于《科学画报》