從生化提取到微生物發(fā)酵實(shí)現(xiàn)HA制劑研發(fā)飛躍——訪山東省生物藥物研究院院長(zhǎng)凌沛學(xué)研究員

從生化提取到微生物發(fā)酵實(shí)現(xiàn)HA制劑研發(fā)飛躍——訪山東省生物藥物研究院院長(zhǎng)凌沛學(xué)研究員

2005年07月12日

由山東省生物藥物研究院的科研人員歷時(shí)10年完成的“透明質(zhì)酸（HA）及其藥物制劑研發(fā)”項(xiàng)目成果前不久獲得了2004年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。據(jù)悉，透明質(zhì)酸可以被用于多種藥物制劑的研究與開(kāi)發(fā)。為了對(duì)HA有一個(gè)詳盡的了解和認(rèn)識(shí)，記者近日采訪了該研究院院長(zhǎng)凌沛學(xué)研究員。他針對(duì)透明質(zhì)酸核心技術(shù)的研究及相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)等情況向記者作了介紹。

新技術(shù)提升HA產(chǎn)率

凌沛學(xué)告訴記者，早在上世紀(jì)80年代初，國(guó)外研究人員便從雞冠中提取制備HA，將其作為眼科手術(shù)的黏彈劑應(yīng)用于臨床。20世紀(jì)80年代末，國(guó)外又相繼開(kāi)發(fā)出治療骨關(guān)節(jié)炎的HA注射液。而當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)HA的研究尚屬空白，同類(lèi)藥品只能依靠進(jìn)口，價(jià)格十分昂貴。如何提取、工業(yè)化生產(chǎn)HA，并將其應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床中，成為當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)急需解決的重大科研課題。

記者了解到，山東省生物藥物研究院曾成功利用生化提取法從雞冠中分離、提純HA，但由于采用生化提取法工業(yè)制備HA存在原材料來(lái)源受限、成本高、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、收率低（只有0.1%）等缺陷，而且這種方式生產(chǎn)出的HA分子量小、雜質(zhì)蛋白含量高，從而阻礙了HA在醫(yī)藥等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。能否利用新的方式工業(yè)化生產(chǎn)HA？經(jīng)過(guò)一系列的前期研究和準(zhǔn)備工作，該研究院的科研人員開(kāi)始投入到國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“微生物發(fā)酵法生產(chǎn)HA研究課題”中。

他們通過(guò)對(duì)菌種進(jìn)行篩選、誘變，對(duì)發(fā)酵原料、發(fā)酵條件、滅菌工藝不斷進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，獲得了高產(chǎn)率和高分子量的菌株，使HA發(fā)酵產(chǎn)率取得突破性提高：從3.0克/升提高至7.0克/升；隨后，又利用新的代謝調(diào)控手段，分析了HA在菌體內(nèi)的生物合成路線，并通過(guò)調(diào)控菌種生長(zhǎng)速率與HA合成速率的比例，從分子水平研究多種生長(zhǎng)因子對(duì)HA生物合成的影響，然后采用添加特種生長(zhǎng)因子的方法，進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)液配方，最終使HA的發(fā)酵產(chǎn)率又獲得較大提高，達(dá)到10.0克/升。同時(shí)，微生物發(fā)酵生產(chǎn)的HA各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到甚至超過(guò)《歐洲藥典》的相關(guān)要求。

用于眼部給藥系統(tǒng)

據(jù)凌沛學(xué)介紹，眼部給藥一向受眼部生理特性的制約。為了提高生物利用度，通常采用大分子物質(zhì)增加藥液黏度以提高藥效，但效果不甚理想。而眼膏、眼膜又會(huì)導(dǎo)致“糊視”和異物感，患者不易接受。由于HA的非牛頓流體特性和很好的生物相容性，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可鑲嵌藥物、與受體結(jié)合后可長(zhǎng)時(shí)間黏附在角膜表面，因此，HA可發(fā)揮連接藥物和眼表層黏膜的橋梁作用。

為了將HA開(kāi)發(fā)成為眼部給藥的傳遞系統(tǒng)，凌沛學(xué)和同事們一起經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，最終在國(guó)內(nèi)外獨(dú)創(chuàng)開(kāi)發(fā)出以HA為媒介的眼部給藥傳遞系統(tǒng)，從根本上解決了眼科制劑生物利用度低、療效差、毒性高及刺激性大的問(wèn)題，且減少了藥物通過(guò)鼻淚管在鼻黏膜的吸收，為眼科疾病患者提供了一種介于眼膏和滴眼液之間的新劑型。目前，利用這項(xiàng)新的技術(shù)成果開(kāi)發(fā)出含HA的滴眼液已多達(dá)28個(gè)品種，有的還被評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品。其中僅一個(gè)單項(xiàng)品種的年銷(xiāo)售額便超過(guò)2億元，創(chuàng)下國(guó)內(nèi)單項(xiàng)眼科藥品銷(xiāo)售額的記錄。

新型骨關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射液

骨關(guān)節(jié)炎是臨床上的常見(jiàn)病，在中、老年人群中有很高的發(fā)病率，沒(méi)有很好的治療方法，臨床上采用對(duì)癥治療的方法緩解癥狀，但不能從根本上解決問(wèn)題。

為了進(jìn)一步拓展透明質(zhì)酸在骨關(guān)節(jié)炎治療領(lǐng)域的應(yīng)用，該研究院的科研人員采用HA作為黏彈劑，通過(guò)補(bǔ)充療法從根本上對(duì)關(guān)節(jié)炎治療模式進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)而在國(guó)內(nèi)獨(dú)家開(kāi)發(fā)出了新藥“骨關(guān)節(jié)腔注射用HA注射液”。

骨關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射用制劑的成功研制打破了臨床上對(duì)該病只能對(duì)癥治療且毒副作用較大的狀況，為臨床提供了一個(gè)療效確切、安全性好的藥物，該類(lèi)藥物現(xiàn)已成為治療關(guān)節(jié)炎的一線藥物。

在HA注射液的生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)中，攻關(guān)課題組還成功地解決了HA不能高濕滅菌、因黏稠不能除菌過(guò)濾的難題，保證了產(chǎn)品無(wú)菌和內(nèi)毒素符合要求。為了方便臨床應(yīng)用，他們又通過(guò)引進(jìn)黏稠液體灌裝機(jī)，將產(chǎn)品制成全無(wú)菌灌裝、一次性使用的預(yù)灌裝注射液，同時(shí)也解決了藥液黏稠、易產(chǎn)生氣泡的問(wèn)題。

開(kāi)創(chuàng)多項(xiàng)藥物新劑型

凌沛學(xué)研究員告訴記者，為了充分利用透明質(zhì)酸的空間阻隔和潤(rùn)滑作用，及其良好的抗炎、抑制出血和滲出作用，研究人員經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的試驗(yàn)研究，完成了預(yù)防和減少術(shù)后組織粘連的HA凝膠和粉劑的研制。這一科研成果成功地解決了外科臨床棘手的術(shù)后粘連及并發(fā)癥難題。

同時(shí)，他們還利用HA吸收滲液、抗炎和促進(jìn)傷口愈合的功效，開(kāi)發(fā)出用于燒傷治療的新型制劑——海普林軟膏。鑒于HA的潤(rùn)滑和保水性，在對(duì)皮膚消毒和治療時(shí)，HA可減少皮膚所受的刺激，保護(hù)和滋潤(rùn)皮膚，尤其適用于對(duì)黏膜和嬰幼兒皮膚消毒的諸多功效，他們又在國(guó)內(nèi)首次將HA用于皮膚外用消毒品中，開(kāi)發(fā)出了含HA的系列皮膚消毒產(chǎn)品。

凌沛學(xué)研究員最后強(qiáng)調(diào)，他們?cè)谘邪l(fā)上始終堅(jiān)持“選擇研究課題以市場(chǎng)為導(dǎo)向，課題工藝設(shè)計(jì)與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)緊密結(jié)合”的方針，為了使科研成果高效產(chǎn)業(yè)化，該研究院開(kāi)發(fā)的各種新產(chǎn)品都通過(guò)其下屬的山東正大福瑞達(dá)制藥有限公司投放市場(chǎng)，該公司也由此成為國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)惟一擁有HA獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)企業(yè)。

相關(guān)鏈接

透明質(zhì)酸（HA）又名玻璃酸鈉，是一種酸性黏多糖，廣泛存在于生物體內(nèi)，具有優(yōu)異的黏彈性、潤(rùn)滑性、保水性和生物相容性。

人體皮膚的細(xì)嫩、光滑和彈性主要依靠透明質(zhì)酸的保水功能。雞冠、人臍帶、動(dòng)物眼球的透明質(zhì)酸含量豐富，是生產(chǎn)透明質(zhì)酸的主要原料。研究發(fā)現(xiàn)，某些種屬的鏈球菌在繁殖中可分泌透明質(zhì)酸，由此誕生了發(fā)酵法生產(chǎn)透明質(zhì)酸的新技術(shù)。

為克服天然透明質(zhì)酸在人體易于降解的缺陷，研究人員對(duì)其進(jìn)行了交聯(lián)修飾。改構(gòu)后的透明質(zhì)酸可根據(jù)需要設(shè)計(jì)存留時(shí)間，還可以利用透明質(zhì)酸的受體選擇，使治療藥物定位釋放，并由此產(chǎn)生了透明質(zhì)酸給藥體系的概念。