生物制藥代表現(xiàn)代科學(xué)的某些最好的成就。這些藥物越來越多地應(yīng)用于幾乎所有的醫(yī)學(xué)分支，并已成為最廣泛的疾病，包括癌癥和新陳代謝混亂，的有效的臨床治療模式。

“生物制藥”這個(gè)詞語產(chǎn)生于上世紀(jì)80年代，是指利用分子生物學(xué)的生物技術(shù)生產(chǎn)的藥品。因此，這組產(chǎn)品是區(qū)別于使用傳統(tǒng)的生物方法生產(chǎn)的廣義范疇的生物制劑。

生物制藥有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，它們只針對特定的分子，很少引起與傳統(tǒng)小分子藥物相關(guān)的副作用。此外，與傳統(tǒng)藥物相比，生物制藥具有較高的特異性和活性。生物制藥的應(yīng)用改善了那些對傳統(tǒng)合成藥物具有不良反應(yīng)患者的治療。

生物制藥與合成藥物各方面都有區(qū)別。這兩種藥品之間的區(qū)別包括產(chǎn)品的性質(zhì)、活性劑的來源、生物等效性標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)識、結(jié)構(gòu)、制造方法、組成、劑量、配方、處理、知識產(chǎn)權(quán)、法律法規(guī)和市場營銷。

生物制藥是活細(xì)胞中產(chǎn)生的，而合成藥物是化學(xué)生產(chǎn)過程的產(chǎn)物。

大多數(shù)合成藥物都是小分子的。例如，一個(gè)乙酰水楊酸分子由21個(gè)原子組成。相比之下，生物制藥通常比合成藥物大100至1000倍。這種藥物的活性成分可能含有2000到25000個(gè)原子。生物制藥結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，因?yàn)槠渲懈叻肿渔湥╬olymeric chains）的結(jié)構(gòu)之間差異巨大。

藥物制劑中活性成分的純度和最終產(chǎn)品的組成相對較容易驗(yàn)證。各種來源的高純度化學(xué)物質(zhì)，包括由同分異構(gòu)體組成的化學(xué)物質(zhì)，在實(shí)際用途上一般可以被認(rèn)為是相似甚至相同的。生物制藥的情況不同。由于表達(dá)系統(tǒng)與應(yīng)用制造工藝條件的生物學(xué)差異，即使同一產(chǎn)品的不同批次之間也可能發(fā)生一定程度的變異。因此，必須監(jiān)測批次到批次的變化，以確保在特定范圍內(nèi)的一致性。生物活性藥物成分的特性，除了它們的主要結(jié)構(gòu)（例如，氨基酸序列），很大程度上取決于制造方法。出于這個(gè)原因，生物制藥假設(shè)“過程定義了產(chǎn)品“。

生物制藥區(qū)別于合成藥物的另一特性是其在消化系統(tǒng)降解的敏感性和腸上皮細(xì)胞有限的穿透力。因此，他們通常是通過直接注射的胃腸外給藥，而不是口服藥。由于溫度敏感性，生物制藥同樣也需要復(fù)雜的穩(wěn)定系統(tǒng)。

不同于合成藥物、生物藥物表現(xiàn)出更復(fù)雜的作用機(jī)制。例如，干擾素影響40多個(gè)基因的表達(dá)。如此廣泛的復(fù)雜性常常使這些藥物的完整作用機(jī)制難以確定。

此外，相比于合成藥物、生物藥物具有潛在的免疫原性。即使在活性成分結(jié)構(gòu)相對小的差異可能會大大影響藥物的免疫原性。與過程相關(guān)的雜質(zhì)也可能是免疫原性具有免疫性。

仿制藥被定義為擁有和原研創(chuàng)新藥一樣的活性藥學(xué)成份的藥物。此術(shù)語指合成藥物的替代品。因?yàn)檫@些藥物，由于它們的特性，生產(chǎn)流程（包含精確地復(fù)制藥物活性成分）相對快速、簡便、價(jià)廉。根據(jù)美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會的數(shù)據(jù)，仿制藥的開發(fā)需要3到5年，費(fèi)用為1億5千萬美元。此外，一個(gè)通用的版本可能比原研創(chuàng)新藥物便宜80-90%。

“仿制藥”不是指生物制藥。歐洲藥品局（EMA）認(rèn)為，“生物仿制藥”在歐盟應(yīng)該是指含有與之前注冊的專利生物藥品相同活性成分的生物醫(yī)療產(chǎn)品。美國食品和藥物管理局（FDA）使用后續(xù)生物制品這個(gè)術(shù)語。此外，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)都認(rèn)為，生物仿制藥可能具有與原研藥不同的功效。

這些差異與不同的表達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用和在生物仿制藥的不同生產(chǎn)制造和凈化過程有關(guān)。沒有生物能被完全復(fù)制，即使在其制造中使用的表達(dá)系統(tǒng)是完全相同的（例如，哺乳動(dòng)物細(xì)胞或細(xì)菌）。生物仿制藥的糖基化模式或活性藥物成分的電勢可能不同于其原研創(chuàng)新藥。這些差異可能會影響質(zhì)量，強(qiáng)度，和藥物的安全。因此，生物仿制藥和原研創(chuàng)新藥的藥物代謝動(dòng)力和藥效學(xué)特性也可能不同。然而，在生物轉(zhuǎn)化和分析方法的巨大進(jìn)步，生產(chǎn)類似于原研藥物的蛋白質(zhì)和糖蛋白成為可能。

1.2.1. 生物仿制藥和仿制藥注冊

生物仿制藥不是仿制藥的事實(shí)影響它們的注冊程序。生物仿制藥的注冊要求，盡管比那些創(chuàng)新型生物制藥寬松些的，比那些仿制藥的嚴(yán)格得多。生物仿制藥注冊的基礎(chǔ)是證實(shí)了其與對應(yīng)的注冊創(chuàng)新藥物具有生物相似性。這些藥品可在提交所需文件后獲得注冊，其中包括與原研藥的對比。或者提交創(chuàng)新藥物注冊所需的完整文件之后也能注冊。

相關(guān)的歐洲指導(dǎo)方針于2005獲得通過，幾年后在2010年，美國引入了一套類似的準(zhǔn)則。

第一個(gè)生物仿制藥，生長激素（品牌名稱Omnitrope），是2006年在歐盟注冊。目前，在歐盟，23個(gè)生物仿制藥已于EMA注冊，其中包括5例用于治療由化療引起的貧血和透析的促紅細(xì)胞生成素（EPO），7例用于治療化療引起的白細(xì)胞減少癥的粒細(xì)胞集落刺激因子粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF），1治療生長障礙的人生長激素，2用于治療生育障礙的folliculotropic激素，2甘精胰島素，2 sodiuman?用于防止血液凝結(jié)的依諾肝素抗凝劑和包括英夫利昔單抗和依那西普的4種抗體。生物仿制藥的下一波浪潮是單克隆抗體。第一例生物仿制單克隆抗體（英夫利昔單抗）2013年在歐盟注冊。英夫利昔單抗是一種抗腫瘤壞死因子（抗TNF）的抗體，用于治療自身免疫性疾病，如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和Crohn氏病。這種藥物被注冊為兩個(gè)獨(dú)立的品牌名稱Inflectra和Remsima之下。這是因?yàn)橛梢患夜旧a(chǎn)的活性藥物劑轉(zhuǎn)化成最終的藥物是由兩家獨(dú)立的藥物制造商來完成的。

在美國，第一個(gè)生物仿制藥，非格司亭（該品牌zarxio），是FDA在2015年3月批準(zhǔn)的。Zarxio是由歐洲公司山德士生產(chǎn)的，是粒細(xì)胞集落刺激因子（商品名Neupogen），它最初是由Amgen公司生產(chǎn)的。Zarxio注冊為Neupogen在相同條件下的治療藥物；然而，它被批準(zhǔn)為生物仿制藥，而不是替代。

考慮到重要的生物制藥（圖1）的專利保護(hù)期已經(jīng)過期或即將到期，不久的將來有可能注冊其他生物仿制藥。

另一組生物制藥是生物改良藥。生物改良藥是與核準(zhǔn)的原研藥相比，在結(jié)構(gòu)上和/或功能上改變以達(dá)到改善或不同臨床表現(xiàn)的生物制藥。監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)為生物改良藥與現(xiàn)有產(chǎn)品不同，因此在標(biāo)準(zhǔn)審批程序中評定其為新藥。

生物改良藥代表生物制藥的下一發(fā)展階段，這種生物制藥蛋白質(zhì)將有目的地改變?yōu)楝F(xiàn)有藥物的替代品。所做的更改旨在改進(jìn)蛋白質(zhì)，例如，獲得更強(qiáng)的臨床效果，較少的管理，達(dá)到更好的靶向性和/或與它們的等效物相比耐受性更好。為此，這些蛋白質(zhì)被優(yōu)化，以獲得良好的生物分布，藥代動(dòng)力和藥效動(dòng)力學(xué)。引入的修改包括氨基酸序列的改變和給定蛋白質(zhì)的糖基化模式。在單克隆抗體的環(huán)境下，PEG修飾或結(jié)合細(xì)胞毒性藥物是提高療效或改變半衰期的對策。第一個(gè)這樣的生物制藥產(chǎn)生的氨基酸序列改變是速效的。賴脯胰島素類似物（商品名優(yōu)泌樂），它是1996在美國注冊。這種改進(jìn)的另一個(gè)例子是利妥昔單抗，曲妥珠單抗和貝伐單抗的等效藥的動(dòng)力學(xué)半衰期的延長，這是通過在FC域引入兩個(gè)或三個(gè)氨基酸突變。在這種情況下，延長藥物管理間隔時(shí)間或減少劑量可望降低治療費(fèi)用。

生物改良藥的另一個(gè)例子是ADO的曲妥珠單抗emtansine（品牌名Kadcyla），由羅氏生產(chǎn)的偶聯(lián)物和改進(jìn)的單抗（品牌名Herceptin）。Kadcyla在HER2陽性晚期乳腺癌患者中減緩疾病的進(jìn)展幾乎為2倍，中相對其他治療方法位總生存時(shí)間延長5.8個(gè)月。

無論是生物仿制藥與生物改良藥都是參照生物制藥的天然替代品，因此爭奪同一市場。這種競爭受這些因素影響：發(fā)展成本、在市場上藥品的投放，與個(gè)人登記有關(guān)的法律規(guī)定藥物組，從導(dǎo)入到周轉(zhuǎn)所需的時(shí)間。作為一個(gè)規(guī)則，一個(gè)生物仿制藥的發(fā)展比參考藥物更快和更便宜是因?yàn)樯锓轮扑幨乾F(xiàn)有藥物的等效物。此外，生物仿制藥在試驗(yàn)期間發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)要低得多。因此，生物仿制藥可能取代市場上的參考藥物。因此，生物仿制藥可能在其專利保護(hù)到期后在市場上代替參考藥品。參考藥品生產(chǎn)商可能試圖阻止這種潛在的引入生物改良藥來替代參考藥品，生物改良藥是參考藥物的一個(gè)改進(jìn)版。如果一種生物改良藥的附加優(yōu)勢是如此巨大，它可能在治療是可取的，那么一個(gè)生物仿制藥的發(fā)展可能不可行或這種藥物的引入會帶來更低的利潤。因此，生物改良藥可能限制生物仿制藥的市場份額。相比之下，生物改良藥的發(fā)展比生物仿制藥需要更廣泛的研究，這大大提高了藥品開發(fā)成本。由于這個(gè)原因，這種藥物的治療效果是非常重要的，它的療效足以證明它的廣泛應(yīng)用，盡管它的價(jià)格可能更高。

上述競爭的一個(gè)例子是用于治療慢性粒細(xì)胞白血病的藥物的情況。原研藥利妥昔單抗（商品名MabThera），專利是1993年在歐洲獲得，四年后在美國獲得。然而，在2014，到期前兩年，利妥昔單抗的專利保護(hù)，生產(chǎn)這種藥物的公司引入生物obinutuzumab（品牌名稱gazyva / gazyvarol）進(jìn)入市場。利妥昔單抗是一種抗CD20的單克隆抗體，顯示出比參考生物制藥更有效。另外，必須強(qiáng)調(diào)的是，Gazyva曾在一個(gè)生物仿制藥的研究中完成注冊。

藥物代謝是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及許多不同的酶。在這些酶中細(xì)胞色素P450是一個(gè)無處不在的含血紅素單加氧酶的大家族。這些酶對80%的臨床應(yīng)用藥物的代謝是必需的。在藥物代謝中，多個(gè)產(chǎn)品可以從同一種藥物中獲得，一種藥物可能是由多種細(xì)胞色素P450酶代謝。此外，每種酶作用于不止一種藥物。藥物代謝產(chǎn)生的物質(zhì)具有生物活性并可能引起藥物不良反應(yīng)。因此，在藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)過程中，研究候選藥物的代謝是至關(guān)重要的。這導(dǎo)致了對藥物代謝產(chǎn)物需求的增加，以幫助診斷它們對動(dòng)物或人類可能產(chǎn)生的不良影響，并診斷藥物的有效性和藥物代謝動(dòng)力學(xué)。

人類細(xì)胞色素P450的使用產(chǎn)生的藥物，藥物代謝產(chǎn)物及中間體的主要受限于其差的溶解性、穩(wěn)定性和低耦合性。相比之下，細(xì)菌的細(xì)胞色素P450酶P450 BM3，從巨大芽孢桿菌中酶化的細(xì)菌細(xì)胞色素P450，已被證明能夠在高耦合效率下產(chǎn)生藥物代謝產(chǎn)物類型的人類酶。由于P450 BM3特性的多個(gè)蛋白質(zhì)工程的研究已經(jīng)對這種酶進(jìn)行催化能力拓展。此外，一些報(bào)道解釋說 包括不同融合人類細(xì)胞色素P450酶，工程由P450 BM3還原酶結(jié)構(gòu)域人類細(xì)胞色素P450 3A4，2C9，2C19 ，2A6，CYP2C6，和cyp4f11 ，猴子的2c20 和狗的CYP2D15。同樣一個(gè)創(chuàng)建的的嵌合蛋白質(zhì)的催化性能也通過連接兩個(gè)域的環(huán)提高偶聯(lián)效率和酶的周轉(zhuǎn)率來得到提高。已發(fā)表的結(jié)果是工程中的一個(gè)重要因素。在生物催化應(yīng)用人類P450催化自給自足。

不同于合成藥物、生物制藥的藥物活性成分包括重組蛋白質(zhì)和核酸。目前，絕大多數(shù)商業(yè)用途的生物制藥含有重組蛋白作為活性藥物成分。這些蛋白質(zhì)產(chǎn)生于原核系統(tǒng)，主要是大腸桿菌，或基于真菌（釀酒酵母和畢赤酵母）的真核系統(tǒng)，哺乳動(dòng)物細(xì)胞或昆蟲細(xì)胞系。無細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)（在體外系統(tǒng)）的使用，這大大方便了修改合成條件，也得到了研究。

哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)通常用于制造生物制劑的首選平臺。近年來，這些表達(dá)系統(tǒng)的使用穩(wěn)步增加。這是因?yàn)槿藗冊絹碓疥P(guān)注產(chǎn)生大、復(fù)雜的分子，這些分子需要特定的翻譯后修飾（特別是糖基化），這只發(fā)生在哺乳動(dòng)物的表達(dá)系統(tǒng)中。此外，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞系和動(dòng)物細(xì)胞系中，大多數(shù)重組蛋白可以分泌，不需要細(xì)胞裂解來提取隨后的蛋白質(zhì)復(fù)性（如細(xì)菌的情況）。

然而，由于動(dòng)物病毒污染的可能性，細(xì)胞系中的蛋白質(zhì)產(chǎn)生了潛在的安全隱患。細(xì)胞系蛋白質(zhì)生產(chǎn)的其他缺點(diǎn)包括營養(yǎng)需求復(fù)雜，生長緩慢，脆弱，生產(chǎn)時(shí)間和成本相對較高?，F(xiàn)有的哺乳動(dòng)物表達(dá)系統(tǒng)包括中國倉鼠卵巢細(xì)胞，嚙齒動(dòng)物細(xì)胞系（例如，NS0，BHK，和SP2／0）和人類細(xì)胞系（如HEK293，per.c6，纖維肉瘤和帽）?？捎玫牟溉閯?dòng)物細(xì)胞系中，中國倉鼠卵巢細(xì)胞的重組蛋白生產(chǎn)是主要選擇，2016年10大暢銷藥中有7種在這些細(xì)胞產(chǎn)生。一般來說，在哺乳動(dòng)物系統(tǒng)生產(chǎn)的，被批準(zhǔn)用于人類的重組蛋白產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量在2010-2014年增加了約60% 。

然而，細(xì)菌仍然是占主導(dǎo)地位的表達(dá)系統(tǒng)，使大量的活性藥物成分用于生產(chǎn)生物制藥。根據(jù)生物技術(shù)顧問的數(shù)據(jù)，在2010年，純蛋白的總產(chǎn)量在生物活性藥物成分達(dá)26.4噸。其中，32%由細(xì)菌系統(tǒng)產(chǎn)生，68%由哺乳動(dòng)物系統(tǒng)產(chǎn)生。在細(xì)菌系統(tǒng)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)主要由胰島素組成，在哺乳動(dòng)物系統(tǒng)中產(chǎn)生的絕大多數(shù)是單克隆抗體。

表達(dá)異源蛋白的細(xì)菌是大腸桿菌。它對工業(yè)應(yīng)用的吸引力來自其良好的遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和易于操作?；诖竽c桿菌的表達(dá)系統(tǒng)能夠增長快速，產(chǎn)品產(chǎn)量高、成本效用高、易過程放大，和周轉(zhuǎn)時(shí)間短。復(fù)雜的重組生物制藥生產(chǎn)的這種表達(dá)宿主的限制包括缺乏哺乳動(dòng)物類翻譯后的修改，如糖基化、磷酸化、蛋白水解處理。因此，大腸桿菌是大規(guī)模生產(chǎn)不需要翻譯后修飾的小重組蛋白的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的表達(dá)宿主。另一個(gè)局限性是大腸桿菌不能產(chǎn)生正確的二硫鍵、蛋白質(zhì)溶解度問題和存在內(nèi)毒素（脂多糖）。目前，有幾種策略用于改善蛋白質(zhì)的表達(dá)，如利用突變的大腸桿菌菌株來促進(jìn)蛋白質(zhì)二硫鍵的形成。

其他有利的微生物重組蛋白生產(chǎn)系統(tǒng)是真核生物微生物釀酒酵母和畢赤酵母。這兩個(gè)宿主都能夠產(chǎn)生具有適當(dāng)折疊和翻譯后修飾的重組蛋白。因此，它們被認(rèn)為比原核生物更需要靶蛋白的翻譯后修飾。釀酒酵母表達(dá)系統(tǒng)被頻繁使用，由于其在無蛋白培養(yǎng)基的快速增長和分泌細(xì)胞外的產(chǎn)品的能力。然而，細(xì)胞內(nèi)的翻譯后修飾往往會導(dǎo)致非預(yù)期的生產(chǎn)hypermannosylation ，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)合活性，并可能在治療中的應(yīng)用產(chǎn)生一個(gè)改變的免疫反應(yīng)。畢赤酵母中的低聚糖具有更短的鏈長，已有報(bào)道這類糖能生產(chǎn)復(fù)雜的，末端唾液酸或“人性化”的糖蛋白。畢赤酵母是一個(gè)表達(dá)系統(tǒng)，其較高的細(xì)胞密度，為其提供強(qiáng)大和緊密調(diào)控的啟動(dòng)子，并且每升培養(yǎng)物在細(xì)胞內(nèi)以分泌的方式可能產(chǎn)生克量的重組蛋白。然而，蛋白質(zhì)產(chǎn)量會顯著降低，特別是如果表達(dá)的復(fù)雜蛋白質(zhì)是雜聚體，膜附著或容易降解。

昆蟲細(xì)胞重組蛋白生產(chǎn)系統(tǒng)代表了細(xì)菌和哺乳動(dòng)物表達(dá)系統(tǒng)之間的折衷。它優(yōu)于細(xì)菌系統(tǒng)，它允許翻譯后修飾，但不像哺乳動(dòng)物系統(tǒng)，它不保留原來的糖基化模式。利用昆蟲細(xì)胞的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們的要求較低，它們的密度比哺乳動(dòng)物細(xì)胞高。昆蟲細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)被用來生產(chǎn)Cervarix，對抗致癌HPV的某些類型的疫苗。該疫苗于2007年獲EMA批準(zhǔn)。

除了常用的原核和真核表達(dá)系統(tǒng)外，利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)行重組蛋白的生產(chǎn)也越來越受到人們的關(guān)注。這是由于在這些系統(tǒng)生產(chǎn)大量復(fù)雜的蛋白的成本很低。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物提供了利用翻譯后修飾生產(chǎn)人類重組蛋白的機(jī)會，這與人類蛋白質(zhì)密切相關(guān)。然而，轉(zhuǎn)基因的產(chǎn)生也存在一些問題。盡管許多策略已經(jīng)在過去的幾十年里發(fā)展，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的效率比較低，時(shí)間耗費(fèi)長。試圖通過各種方法改進(jìn)轉(zhuǎn)基因取得了有限的成功，主要是由于隨機(jī)的轉(zhuǎn)基因整合和轉(zhuǎn)基因拷貝數(shù)的控制。

第一個(gè)生物制藥，ATryn，其活性藥物成分由轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（山羊）產(chǎn)生，于2006年在歐洲市場上市（2009年在美國上市）。這種藥物是一種抗凝血?jiǎng)?，含有血漿蛋白，人α抗凝血酶。從那時(shí)起，轉(zhuǎn)基因兔子生產(chǎn)的其他蛋白質(zhì)已被批準(zhǔn)使用。因此，conestat alfa（品牌名稱ruconest），重組人類C1酯酶抑制劑的類似物，是批準(zhǔn)用于治療遺傳性血管性水腫。這些動(dòng)物將所產(chǎn)生的重組蛋白分泌到它們的乳汁里。

植物來源的生物制藥的生產(chǎn)引起人們極大的興趣。轉(zhuǎn)基因植物有可能成為人類大規(guī)模生產(chǎn)的具有成本效益的系統(tǒng)。治療性蛋白。植物的使用消除了動(dòng)物病原體對治療藥物的潛在污染，因?yàn)橹参锛?xì)胞培養(yǎng)對哺乳動(dòng)物病毒病原體不敏感，相反，植物病毒不會感染人類細(xì)胞。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在可食植物中表達(dá)的口服免疫原性重組蛋白可以在不經(jīng)任何處理的情況下進(jìn)行口服，包括昂貴的提純步驟。此外，植物表達(dá)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生具有復(fù)雜糖基化模式的蛋白質(zhì)；然而，產(chǎn)生的糖鏈結(jié)構(gòu)與人類產(chǎn)生的顯著不同。

植物蛋白表達(dá)系統(tǒng)在生產(chǎn)重組蛋白方面的缺點(diǎn)與生產(chǎn)時(shí)間長有關(guān)，這使得這種技術(shù)不適合快速生產(chǎn)藥物來對抗新出現(xiàn)的疾病。另一個(gè)問題是目前植物生物技術(shù)的方法不能精確地控制植物中轉(zhuǎn)基因表達(dá)水平的一致性。

作為替代整個(gè)植物作為生物反應(yīng)器，目前已在植物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用取得了長足的進(jìn)步，如胡蘿卜懸浮培養(yǎng)和煙草BY-2細(xì)胞。到目前為止，已成功生產(chǎn)和正確折疊的主要生物制藥蛋白質(zhì)種類有在亞單位疫苗和病毒樣顆粒（VLPs），抗體和治療酶，包括已完成第二階段試驗(yàn)并接近商業(yè)化的幾個(gè)產(chǎn)品。2012年，植物細(xì)胞系（胡蘿卜根細(xì)胞）中產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)被允許進(jìn)入藥品市場。這種蛋白，重組葡糖腦苷脂酶（品牌名稱Elelyso），是用于治療Gaucher病的藥物的活性藥物成分，成為第一個(gè)由FDA 批準(zhǔn)的植物產(chǎn)生的生物制藥。由于Gaucher氏病是一種罕見的疾病，治療這種罕見疾病的藥物成本是昂貴的（每位病人終身使用，每年200000美元）。胡蘿卜細(xì)胞生產(chǎn)系統(tǒng)的使用使每個(gè)病人每年的費(fèi)用減少到150000美元。

無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成（CFPS），也被稱為體外表達(dá)，在活細(xì)胞中表達(dá)重組蛋白的一種創(chuàng)新和有前途的替代。CFPS的生產(chǎn)過程是用翻譯機(jī)器從細(xì)胞中提取重組蛋白。在這個(gè)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)錄和翻譯過程所需的酶存在于細(xì)胞提取物中，而不是活生物體中。在這個(gè)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)錄和翻譯過程所需的酶存在于細(xì)胞提取物中，而不是活生物體中。最初CFPS作為蛋白質(zhì)的生產(chǎn)在技術(shù)上有一些不足，包括低蛋白的生產(chǎn)速率，高試劑成本、小反應(yīng)量表和正確折疊含多個(gè)二硫鍵的蛋白質(zhì)的能力有限。

目前，由于在自動(dòng)化操作和優(yōu)化反應(yīng)方面取得了重大進(jìn)展，無細(xì)胞系統(tǒng)已成為一個(gè)有吸引力的蛋白質(zhì)生產(chǎn)平臺，它能提供一些優(yōu)于傳統(tǒng)的基于細(xì)胞的表達(dá)方法的優(yōu)勢。首先，CFPS不是依靠細(xì)胞壁或穩(wěn)態(tài)條件來保持細(xì)胞活力。CFPS可直接使用，因此能夠控制翻譯環(huán)境，和操縱反應(yīng)體系和條件，這有利于蛋白質(zhì)生產(chǎn)的優(yōu)化。其結(jié)果是，可以添加/合成新的成分并保持在精確的濃度。在細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)CFPS的其他優(yōu)點(diǎn)包括產(chǎn)生難以表達(dá)的蛋白質(zhì)的能力，例如，膜蛋白和毒性蛋白。與以活的生物體為基礎(chǔ)的系統(tǒng)不一樣，人們認(rèn)為CFPS的蛋白合成的條件與化學(xué)反應(yīng)的條件類似，從技術(shù)的可擴(kuò)展性的角度看是很有前途的。相比于基于細(xì)菌或組織培養(yǎng)細(xì)胞中的表達(dá)方法，CFPS是相當(dāng)快的，因?yàn)樗恍枰蜣D(zhuǎn)染、細(xì)胞培養(yǎng)或廣泛蛋白純化。此外，CFPS的蛋白合成的速度和難易程度由PCR生成的模板而不需要片段的克隆的可能性決定。盡管取得進(jìn)展，相對于其他表達(dá)系統(tǒng)，仍然存在著低產(chǎn)量目標(biāo)蛋白和相對高的成本。

最近，蘇特羅生物制藥已開發(fā)出stro-001，抗體藥物共軛（ADC）。它是通過專有的無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成和位點(diǎn)特異性結(jié)合平臺，促進(jìn)多輪抗體和ADC優(yōu)化。stro-001已消除對非霍奇金淋巴瘤的人類腫瘤異種移植模型和多發(fā)性骨髓瘤疾病的腫瘤。該公司計(jì)劃在2017年底向FDA提交新藥研究申請，在2018年的第一季度開始stro-001臨床試驗(yàn)。如果通過測試，它將是第一個(gè)在無細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)中生產(chǎn)的商業(yè)生物制藥，這將證明這種技術(shù)的商業(yè)可行性。

除了重組蛋白，核酸也可能是生物制藥的藥物活性成分。大多數(shù)基因治療的研究都集中在誘導(dǎo)或抑制潛在疾病的細(xì)胞過程?；蛑委熓腔蜉d體的引入機(jī)體或病人體內(nèi)，通過直接或使用病毒的方式。

生物制藥部門的一個(gè)突破是注冊了一種基于DNA的藥物（第一種基因療法）。用于基因治療的首例藥物（Alipogene tiparvovec、品牌Glybera）于2012年在歐盟被批準(zhǔn)使用。這種療法可以補(bǔ)償脂蛋白脂酶，一種罕見遺傳性疾病導(dǎo)致重癥胰腺炎的缺陷。不幸的是，Glybera治療只提供暫時(shí)緩解[ 51 ]。最初，單一治療的費(fèi)用估計(jì)為160萬美元。2015年，這個(gè)數(shù)字下降到100萬美元，然而這種療法仍然是世界上最昂貴的。Glybera沒能在兩個(gè)歐盟國家實(shí)現(xiàn)利益（法國和德國），不可能在其他歐洲國家商業(yè)化。此外，該療法在美國商業(yè)化的計(jì)劃已被放棄。因此，在歐洲監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)四年后，第一個(gè)商業(yè)基因治療藥物僅在一例中被使用。

早些時(shí)候，在2003年，另一種藥物用于人類基因治療，Gendicine，在中國批準(zhǔn)，用于治療頭頸部鱗狀細(xì)胞癌。2011年neovasculgen是在俄羅斯注冊的第一類基因治療藥物，用于治療外周動(dòng)脈疾病，包括嚴(yán)重肢體缺血。

最近，其他三個(gè)基因療法（imlygic，strimvelis，和invossa）被批準(zhǔn)。Imlygic（Talimogene laherparepvec）是在2015年10月由EMA和FDA批準(zhǔn)。這是一種單純皰疹病毒1型的改良形式，用于局部治療原發(fā)性復(fù)發(fā)性黑色素瘤患者無法切除的皮膚、皮下和結(jié)節(jié)性病變。

2016年4月，EMA批準(zhǔn)了第一個(gè)體外干細(xì)胞基因治療（strimvelis）的適應(yīng)癥腺苷脫氨酶缺乏嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷患者。Strimvelis由自體基因糾正造血干細(xì)胞組成，是從患者自身的骨髓造血干細(xì)胞中產(chǎn)生，這是使用轉(zhuǎn)基因gammaretroviral 載體插入腺苷脫氨酶基因的有效片段。

2017年7月，韓國食品和藥品安全部批準(zhǔn)了該國第一種基因治療藥物。這種藥物，invossa，是世界上第一個(gè)細(xì)胞介導(dǎo)的基因治療骨關(guān)節(jié)炎。invossa采用同種異體軟骨細(xì)胞工程表達(dá)轉(zhuǎn)化生長因子β1?。該藥獲準(zhǔn)在國內(nèi)市場銷售。

1989年至2017年4月，2463個(gè)基因治療臨床試驗(yàn)已經(jīng)完成，正在進(jìn)行或已在世界范圍內(nèi)獲得批準(zhǔn)。到目前為止，他們大部分的目標(biāo)是治療癌癥（所有基因治療試驗(yàn)的64.4%）。

在2017年7月，F(xiàn)DA咨詢委員會推薦批準(zhǔn)tisagenlecleucel-t，嵌合抗原受體的T細(xì)胞療法。治療將針對患有B細(xì)胞急性淋巴母細(xì)胞白血病的兒童和年輕人。嵌合抗原受體T細(xì)胞治療治療有望在2017年底獲得批準(zhǔn)。如果FDA接受這項(xiàng)建議，這種治療將成為第一個(gè)進(jìn)入美國市場的基因療法。

雖然大多數(shù)基因治療試驗(yàn)已經(jīng)涉及到癌癥，但有大量的基因治療試驗(yàn)針對罕見遺傳疾病（所有的基因治療臨床試驗(yàn)10.5%）。單基因疾病得到太多的關(guān)注他們?nèi)Q于疾病引起的 概念性的簡單的想法 一個(gè)已知的單基因缺陷可以通過在宿主細(xì)胞中插入和表達(dá)一個(gè)正確的突變或缺失基因來治愈。在不久的將來一個(gè)單基因疾病可以通過基因治療治愈，那就是是血友病B的遺傳性出血性疾病。在臨床試驗(yàn)中接受單劑量的基因療法試驗(yàn)后（spk-9001），血友病患者產(chǎn)生接近正常水平的凝血因子IX，使他們停止凝血因子輸液和追求正常的日常生活活動(dòng)。

迄今為止進(jìn)行的所有基因治療臨床試驗(yàn)中，有77%以上是I期或I期/ II期。九十三個(gè)基因治療臨床試驗(yàn)在第三階段。據(jù)預(yù)測，到2020年，約5至10基因治療將可用。第一個(gè)基因療法有望用于治療一種罕見的失明、Leber先天性黑朦，鐮狀細(xì)胞性貧血，地中海貧血，和頻譜罕見癌癥與遺傳疾病。然而，鑒于從Glybera基因治療的發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，成本高，其有益效果的暫時(shí)性，我們將不可能看到這種療法在不久的將來廣泛使用。然而，引入基因療法帶來的變化將觸發(fā)一個(gè)有針對性和個(gè)性化治療的時(shí)代。

最近的研究表明，基因治療的發(fā)展可以加速通過一個(gè)新的、革命性的基因組編輯工具：規(guī)律成簇間隔短回文重復(fù)（CRISPR）。它被成功地用于基于CRISPR基因組編輯體外糾正缺陷基因型。此外，一些研究還表明CRISPR療法可在體內(nèi)成功實(shí)施。目前有兩個(gè)臨床試驗(yàn)涉及CRISPR-Cas9腫瘤靶向療法已被批準(zhǔn)在中國和美國。2016年10月，作為臨床試驗(yàn)的一部分，一批中國研究人員使用含有基因的免疫細(xì)胞（PD-1）使用此技術(shù)編輯。這些細(xì)胞從一個(gè)肺癌患者的血液中分離出來，基因被禁用，細(xì)胞被注射回病人體內(nèi)。2017年，另一家中國集團(tuán)計(jì)劃啟動(dòng)三個(gè)臨床試驗(yàn)的藥物使用CRISPR技術(shù)開發(fā)。這些療法針對膀胱、前列腺和腎細(xì)胞癌。在2016年，美國國立衛(wèi)生研究院批準(zhǔn)了第一個(gè)基因的臨床試驗(yàn)在美國擴(kuò)大癌癥治療。作為基礎(chǔ)治療CRISPR從一開始只有幾年取得了巨大的進(jìn)步，人們非常希望這一工具能有力地促進(jìn)基因療法的發(fā)展。然而，需要更多的調(diào)查來充分利用這種技術(shù)的力量。 

參考文獻(xiàn)：

Malgorzata Kesik-Brodacka.Progress in Biopharmaceutical Development Running