抗体技术的未来：毕赤酵母表达系统的“春天”还有多远？

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2020年2月21日，丹麦灵北(Lundbeck)公司的Eptinezumab获得FDA批准上市，用于预防偏头痛。Eptinezumab是一种人源化单克隆抗体，可与降钙素基因相关肽(Calcitonin Gene-Related Peptide, CGRP)配体结合并阻断其与受体结合。Eptinezumab是采用巴斯德毕赤酵母表达系统生产的，这也是继Ablynx公司的Caplacizumab获EC、FDA批准上市后的又一款采用毕赤酵母表达系统生产的抗体药物。

迄今为止，抗体药物主要是通过哺乳动物细胞系生产，常用的细胞系有中国仓鼠卵巢细胞(CHO)、幼仓鼠胚肾细胞(BHK)、杂交瘤细胞(Hybridoma)、非洲绿猴肾细胞(Vero)以及人胚肾细胞(HEK293)等，其中CHO细胞是目前抗体药物生产最常用的细胞系，也得到监管机构和医药生产企业的认可，这主要得益于CHO细胞以下几个特点：可悬浮培养、可以对蛋白进行正确的折叠和翻译后修饰、可使用无血清培养基等。但是，CHO细胞仍然存在一些缺陷，比如较长的细胞株构建周期、较长的细胞倍增时间导致的较长发酵周期、有限的生产规模、遗传学的不稳定性、培养成本高、培养条件难掌握等，这些问题需要一系列复杂的工程化改造才能解决，那么是否有更好的表达系统可以替代CHO细胞呢？

近年来，毕赤酵母表达系统开始崭露头角，Eptinezumab是首款采用毕赤酵母表达的抗体药物。毕赤酵母不仅拥有原核生物表达系统的优势，如生产成本低、发酵周期短、易于培养、操作简单方便、可大规模生产、基因遗传稳定等；它还有哺乳动物细胞表达系统的诸多优势，如蛋白加工、折叠、翻译后修饰等。因此，毕赤酵母受到越来越多研究机构和医药生产企业的青睐。特别是与CHO细胞相比，毕赤酵母有诸多优势，首先毕赤酵母与CHO细胞都是真核细胞，拥有高等真核表达系统的诸多优点；其次，毕赤酵母构建细胞株更快，不需要耗时的病毒清除验证步骤，极大缩短了研发周期；最后，从生产方面而言，毕赤酵母有更快、更容易、更便宜、更高产量的特点，还可以高密度、大规模培养，大幅降低抗体药物的生产成本。

毕赤酵母是1969年Ogata等在研究微生物对甲醇的利用过程中从自然界中分离得到的以甲醇为唯一碳源生长的酵母，随着AOX1（醇氧化酶）启动子被分离，毕赤酵母的转化方法逐步建立，毕赤酵母表达系统开始得到广泛应用。2009年，FDA批准毕赤酵母重组蛋白药物血管舒缓素抑制剂Kalbitor上市，这也是首款采用毕赤酵母表达系统生产的蛋白药物。随后，又有胰岛素、乙肝表面抗原、人血清白蛋白、表皮生长因子、肿瘤坏死因子、抗体药物等多种蛋白产品采用毕赤酵母表达系统并已实现商业化生产，这与毕赤酵母表达系统的诸多优点是分不开的。具体如下：

1、毕赤酵母含有特有的AOX1强效启动子，它在甲醇中表达的AOX1基因的mRNA占细胞总mRNA的5%、AOX蛋白占细胞总蛋白的30%-40%，表达外源蛋白产量是酿酒酵母的10-100倍，并通过甲醇即可调控基因表达。

2、毕赤酵母的表达水平高，最高表达量已经突破20g/L，而CHO细胞的产量普遍在3g/L。

3、毕赤酵母作为单细胞微生物，具有和大肠杆菌、酿酒酵母一样简单的操作。外源基因可以整合到毕赤酵母染色体上，随染色体复制而复制，传代过程中非常稳定、不易丢失。

4、毕赤酵母的发酵工艺成熟，易放大。目前已经有大规模工业化高密度生产的发酵工艺，且细胞干重达150g/L以上，表达重组蛋白已成功放大到80,000L。

5、毕赤酵母发酵使用的培养基成本低廉，碳源为甘油或葡萄糖，其余为甲醇、氨水或硝酸盐等氮源以及少量无机盐，培养基中不含蛋白，可以简化外源蛋白的下游纯化过程。

6、毕赤酵母分泌效率较高，对于带有指导分泌信号肽序列的外源目的基因，毕赤酵母可以直接将目的蛋白分泌到发酵液中，有利于后续分离纯化。

7、作为真核表达系统，毕赤酵母具有真核生物的亚细胞结构，具有糖基化、脂肪酰化、蛋白磷酸化等翻译后修饰加工功能，同时没有酿酒酵母的过度糖基化等缺点。

在药企竞争激烈、产品同质化严重、全国集采药品价格断崖式下降的背景下，如何提高药品研发的成功率、降低药品生产的成本、提高公司的核心竞争力，是医药研发企业都会面对的难题。随着毕赤酵母表达系统的完善与成熟，越来越多的医药生产企业、CDMO企业会认可和布局酵母表达系统生产线，让更多患者享受到高性价比药物，为国家医保局减负降压。目前，国内以洛启生物为代表的创新药企，利用其独有的酵母表达系统平台研发纳米抗体药物，提高开发效率，降低生产成本，已经获得了一系列优势。浩悦资本将在后续报道中，持续关注本领域的最新进展。

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