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年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。據(jù)悉，透明質(zhì)酸可以被用于多種藥物制劑的研究與開發(fā)。為了對HA有一個詳盡的了解和認(rèn)識，記者近日采訪了該研究院院長凌沛學(xué)研究員。他針對透明質(zhì)酸核心技術(shù)的研究及相關(guān)產(chǎn)品的開發(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，國外又相繼開發(fā)出治療骨關(guān)節(jié)炎的HA注射液。而當(dāng)時國內(nèi)對HA的研究尚屬空白，同類藥品只能依靠進(jìn)口，價格十分昂貴。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)時國內(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存在原材料來源受限、成本高、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、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)過一系列的前期研究和準(zhǔn)備工作，該研究院的科研人員開始投入到國家科技攻關(guān)計(jì)劃“微生物發(fā)酵法生產(chǎn)HA研究課題”中。

他們通過對菌種進(jìn)行篩選、誘變，對發(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，并通過調(diào)控菌種生長速率與HA合成速率的比例，從分子水平研究多種生長因子對HA生物合成的影響，然后采用添加特種生長因子的方法，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，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《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)合后可長時間黏附在角膜表面，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)，最終在國內(nèi)外獨(dú)創(chuàng)開發(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題，且減少了藥物通過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)成果開發(fā)出含HA的滴眼液已多達(dá)28個品種，有的還被評為國家重點(diǎn)新產(chǎn)品。其中僅一個單項(xiàng)品種的年銷售額便超過2億元，創(chuàng)下國內(nèi)單項(xiàng)眼科藥品銷售額的記錄。

新型骨關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射液

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

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，通過補(bǔ)充療法從根本上對關(guān)節(jié)炎治療模式進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)而在國內(nèi)獨(dú)家開發(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該病只能對癥治療且毒副作用較大的狀況，為臨床提供了一個療效確切、安全性好的藥物，該類藥物現(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、因黏稠不能除菌過濾的難題，保證了產(chǎn)品無菌和內(nèi)毒素符合要求。為了方便臨床應(yīng)用，他們又通過引進(jìn)黏稠液體灌裝機(jī)，將產(chǎn)品制成全無菌灌裝、一次性使用的預(yù)灌裝注射液，同時也解決了藥液黏稠、易產(chǎn)生氣泡的問題。

開創(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，他們還利用HA吸收滲液、抗炎和促進(jìn)傷口愈合的功效，開發(fā)出用于燒傷治療的新型制劑——海普林軟膏。鑒于HA的潤滑和保水性，在對皮膚消毒和治療時，HA可減少皮膚所受的刺激，保護(hù)和滋潤皮膚，尤其適用于對黏膜和嬰幼兒皮膚消毒的諸多功效，他們又在國內(nèi)首次將HA用于皮膚外用消毒品中，開發(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)，他們在研發(fā)上始終堅(jiān)持“選擇研究課題以市場為導(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，該研究院開發(fā)的各種新產(chǎn)品都通過其下屬的山東正大福瑞達(dá)制藥有限公司投放市場，該公司也由此成為國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的國內(nèi)惟一擁有HA獨(dú)立知識產(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。