辅料级植物源重组人血清白蛋白的特点与应用
人血清白蛋白(human serum albumin, HSA)是血浆中含量最多的蛋白质，是一种单体多结构域大分子，其非糖基化的单链多肽包含585个氨基酸，分子量为66kD。在血浆中其浓度为42~55g/L，约占血浆总蛋白的60%。基于HSA在人体中广泛的分布以及多种生理功能，随着生命科学研究的深入，分子生物学研究的兴起，HSA越来越多的生物活性功能被开发和利用，成为生物学研究关键性蛋白质。
图1：HSA蛋白结构示意图
1. HSA与药物载体
HSA具有优秀的配体结合能力，可为一些配体提供代谢修饰，降低潜在毒素毒性，为人体血浆提供抗氧化的能力；HSA具有亲水性、无免疫原性、生物相容性好、化学性能稳定、具有多种药物结合位点等优点，因而被认为是一种非常理想的药物载体［1］，被广泛应用于小分子化药、多肽、蛋白、核酸等多种治疗药物的递送。HSA既可通过与治疗药物共价结合、非共价结合或基因融合的方式载药，也可以制备成纳米粒子载药，并且HSA载药体系具有可生物降解、非免疫原性、半衰期长等特点。近年来HSA越来越多的被研究用来作为各类药物的载体，多种药物类型已经获批上市。
表1已获批上市的基于人血清白蛋白的药物递送系统（摘自陈重等，2022[2]）
| 药物名称 | 研发机构 | 描述 | 适应症或用途 | 获批时间 |
| Levemir® （NN304） |
Novo Nordisk | 人胰岛素-脂肪酸衍生物与体内的HSA非共价结合 | 1 型和2 型糖尿病 | 2004(EMA):2005(FDA) |
| Abraxane® （ABI-007） |
Celgene，Abraxis Bioscience，Astrazeneca |
HSA结合型紫杉醇 | 转移性乳腺癌，非小细胞肺癌，胰腺癌 | 2005(FDA) |
| Vasovist® | Beyer Schering | HSA与钆非共价结合 | 磁共振成像(MRI)造影剂 | 2008(FDA) |
| Victoza® （Liraglutide） |
Novo Nordisk | 胰高血糖素样肽-1(GLP-1)-脂肪酸衍生物与体内的 HSA非共价结合 | 2型糖尿病 | 2009(EMA):2010(FDA) |
| Eperzan® （Albiglutide） |
GlaxoSmithKline | GLP-1与HSA基因融合 | 2型糖尿病 | 2014(FDA) |
| Tresiba® （NN1250） |
Novo Nordisk | 人胰岛素-脂肪酸衍生物与体内的HSA 非共价结合 | 1型和2型糖尿病 | 2015(FDA) |
| Idelvion | CSL Behring GmbH |
凝血因子Ⅸ与重组 HSA 基因融合 | B 型血友病 | 2016(FDA);2020(EMA) |
| Fyarro™ | Aadi Bioscience | HSA 结合型雷帕霉素 | 血管周围上皮样细胞瘤 | 2021(FDA) |
在肿瘤的治疗中，利用HSA载药可以显著提高肿瘤细胞中药物的分布，提高药物靶向性。此外，HSA还具有其他优势：1）与药物融合可延长肽类药物的半衰期，减少用药剂量和药物副作用，减少患者用药次数；2）提高黏蛋白的分泌量，用于滴眼液治疗干眼症；3）与胶原蛋白结合制成止血材料，不仅能结合、运输药物，还使止血材料增加了修复组织功能的作用；4）与聚乙二醇制成水凝胶，可用于外科手术中；5）与粒细胞集落刺激因子形成融合蛋白，可大大延长其半衰期［3-5］。Ssu-Hsueh Tseng,等[6]就报道了一种白蛋白与干扰素β的融合蛋白，与抗原多肽HPVE7展现出优秀的肿瘤生长抑制能力，同时大大延长了药物的在体内的有效时间，达到长时间抑制肿瘤发育的作用（图1）。
图2：TC-1肿瘤造模后不同抗肿瘤药物处理情况下肿瘤体积增大情况
2. 人血白蛋白辅料行业痛点
批间差大：人血白蛋白由人血浆经乙醇沉淀获得，会因为人种、地区、季节出现波动，批间差异比较大，不利于生产企业控制工艺条件。
长期处于供不应求的状态：中国是人口大国，对人血白蛋白的需求旺盛，国内人血白蛋白市场一直处于供不应求的状态，据弗若斯特沙利文数据显示，国内人血白蛋白60%以上依赖欧美国家进口。受制于原料血浆供应，人血白蛋白优先供应临床，采购需处方单且不能大批量采购，后期供应不能保证。
潜在血液病毒风险：人血白蛋白从人血液中提取，而人类血液中存在丙肝、乙肝、艾滋病、梅毒和未知病毒等传染性疾病的潜在风险，历史上曾出现多起病毒感染事件，虽然对原料血浆进行相关病原体的筛查（一般检测 HIV、HBV、HCV、梅毒 4 种病毒），但是不能保证所有的病毒都会从源头上被检测到，比如处于窗口期的HIV病毒筛查可能显示阴性，另外可能存在一些未知病毒，尤其是很多细小病毒都没有检测方法。
监管严格：世界各国药品监督管理机构对于生产中使用动物源/人源的材料严格限制，CDE 在某行业指导原则中要求试剂中如使用人源性成分或动物源成分，需提供关于病毒或传染性病原体感染以及免疫原性的风险分析及控制措施的描述和验证资料，国家法规引导行业用更安全的辅料并主张使用无人与动物来源组分原料进行替代，各地也纷纷出台政策支持重组人血液制品研发（表2）。
批间差大：人血白蛋白由人血浆经乙醇沉淀获得，会因为人种、地区、季节出现波动，批间差异比较大，不利于生产企业控制工艺条件。
长期处于供不应求的状态：中国是人口大国，对人血白蛋白的需求旺盛，国内人血白蛋白市场一直处于供不应求的状态，据弗若斯特沙利文数据显示，国内人血白蛋白60%以上依赖欧美国家进口。受制于原料血浆供应，人血白蛋白优先供应临床，采购需处方单且不能大批量采购，后期供应不能保证。
潜在血液病毒风险：人血白蛋白从人血液中提取，而人类血液中存在丙肝、乙肝、艾滋病、梅毒和未知病毒等传染性疾病的潜在风险，历史上曾出现多起病毒感染事件，虽然对原料血浆进行相关病原体的筛查（一般检测 HIV、HBV、HCV、梅毒 4 种病毒），但是不能保证所有的病毒都会从源头上被检测到，比如处于窗口期的HIV病毒筛查可能显示阴性，另外可能存在一些未知病毒，尤其是很多细小病毒都没有检测方法。
监管严格：世界各国药品监督管理机构对于生产中使用动物源/人源的材料严格限制，CDE 在某行业指导原则中要求试剂中如使用人源性成分或动物源成分，需提供关于病毒或传染性病原体感染以及免疫原性的风险分析及控制措施的描述和验证资料，国家法规引导行业用更安全的辅料并主张使用无人与动物来源组分原料进行替代，各地也纷纷出台政策支持重组人血液制品研发（表2）。
表2 中国血液制品行业相关政策
| 发布时间 | 发布机构 | 政策名称 | 政策内容 |
| 2016年4月 | 吉林省人民政府 | 《关于推进医药健康产品发展的实施意见》 | 加大力度推进中药和生物药原研药、生物药和化受药首仿药等创新药物的开发。重点支持注射用重组人血白蛋白单克隆抗体阿达不等“重磅大约”的创制与产业化。对注射用重组人血白蛋白、单克隆抗体阿达木等“重磅大药”的创制与产业化，实现产业化后给予100-300万元支持。 |
| 2021年4月 | 山西省人民政府 | 《关于印发山西省“十四五”未来产业发展规划的通知》 | 加速发展包括人血白蛋白在内的生物医药产品，促进产品化、集聚化、国际化发展 |
| 2021年11月 | 江西省工业和信息化厅 | 《关于印发江西省“十四五”产业技术创新发展规划的通知》 | 将人血白蛋白列为生物医药产业科技的重点发展方向之一。聚焦传承发展中医药、提升发展化学药、突破发展生物药、创新发展医疗器械，加快建立创新驱动、结构优良、特色鲜明的医药产业体系，形成以高品质中医药、化学药、生物医药、医疗器械为支撑的医药产业大格局，促进医药产业与数字经济融合发展。 |
| 2021年11月 | 河北省政府办公厅 | 《关于印发河北省建设全国产业转型升级试验区“十四五”规划的通知》 | 大力发展生物制药，加快发展针对重大疾病的坑体，疼苗，蛋白及多肚笑生物药品，推动需求量大的重组人血白蛋白等品种产亚化，探索开展十细胞技木研友、广品开发和医学示范，形成一批现代微生物药物、基因工程药物、新型生物制剂等研发及产业化成果。 |
| 2022年2月 | 湖北省经济和信息化厅 | 《关于印发湖北省医药产业“十四五”发展规划的通知》 | 围绕新型冠状病毒等新发或再现传边病防推动重控，加快构建血液制品保障体系，推动重组血液制品替代品的研发应用，打造血液制品特色产业链。重点发展人血白蛋白、静注人免疫球蛋白(pH 4 )、破伤风人免疫球蛋白、乙型肝炎人免疫球蛋白、狂犬病人免疫球蛋白等。 |
| 2022年3月 | 云南省人民政府办公厅 | 《云南省“十四五”健康服务业发展规划》 | 加强产学研对接，支持引进、建设企业血液制品研发生产基地，推动人血白蛋白、免疫球蛋白、凝血因子等血液制品产业创新发展。重点研发生产一批特殊医学用途配方食品。打造面向南亚东南亚疫苗产业基地，提升生物疫苗研发生产能力，引领带动疫苗产业做强做大。 |
（来源：智研咨询）
3. 辅料级植物源重组人血清白蛋白OsrHSA
鉴于人血白蛋白具有供应紧张，潜在血液病毒风险等行业痛点，国内外学者及企业一直致力于利用基因工程技术研究开发重组人血白蛋白。其中禾元生物利用自己的专利技术平台——水稻胚乳细胞生物反应器高效重组蛋白表达平台（OryzHiExp）成功开发出了植物源重组人血白蛋白OsrHSA，与市售人血白蛋白具有相同的氨基酸组成及结构特征，作用功能完全一致。禾元生物的辅料级植物源重组人血清白蛋白OsrHSA已通过中国CDE药用辅料备案F20180000305，同时取得FDA批准DMF文件，DMF No.：029648（IV型）；药用注射液已完成II期临床达到主要临床研究终点，目前也已经进入全球多中心临床III期的试验阶段。
禾元生物的植物源重组人血清白蛋白OsrHSA来源于水稻，可杜绝传播血源性病毒的潜在风险，比血浆来源的人血清蛋白更安全；同时，人类接触和食用大米（水稻）具有几千年历史，与水稻内源蛋白具有长期接触史，对稻米的杂质蛋白具有很高的耐受性和相容性，免疫原性较低，比其他表达体系更安全。由于禾元生物的辅料级人血清白蛋白不来源于血液，因此完全不含有血液蛋白残留，例如血液中常见的免疫球蛋白，它的存在在药用辅料中将成为潜在致敏源，同时也可能对药品制剂产生影响的风险。虽然市售天然蛋白利用纯化工艺将其大部分去除，但仍有一定残留，禾元生物的OsrHSA使用IgG ELISA检测则没有检出IgG残留（图2）
禾元生物的植物源重组人血清白蛋白OsrHSA来源于水稻，可杜绝传播血源性病毒的潜在风险，比血浆来源的人血清蛋白更安全；同时，人类接触和食用大米（水稻）具有几千年历史，与水稻内源蛋白具有长期接触史，对稻米的杂质蛋白具有很高的耐受性和相容性，免疫原性较低，比其他表达体系更安全。由于禾元生物的辅料级人血清白蛋白不来源于血液，因此完全不含有血液蛋白残留，例如血液中常见的免疫球蛋白，它的存在在药用辅料中将成为潜在致敏源，同时也可能对药品制剂产生影响的风险。虽然市售天然蛋白利用纯化工艺将其大部分去除，但仍有一定残留，禾元生物的OsrHSA使用IgG ELISA检测则没有检出IgG残留（图2）
图3.ELISA法检测市售产品与OsrHSA免疫球蛋白（IgG）含量测定
（注：上述BSA与HSA为常见市售产品）
植物源重组人血白蛋白OsrHSA与人血白蛋白对比试验表明，在细胞培养、药用辅料等方面与血源人血白蛋白效果相当，且由于OsrHSA比血源人血白蛋白纯度高，质量稳定，在安全性方面优于血源人血白蛋白。植物源重组人血白蛋白OsrHSA替代血源人血白蛋白用于药物的研发和生产，尤其是用于药用辅料，不仅有助于企业彻底摆脱血液制品安全风险高、供应紧张的局面；同时，其利用基因工程技术生产，工艺稳定，参数可控，各批次均一稳定，便于生产企业控制工艺条件，提升产品质量及市场竞争力，也方便药政部门的有效监管，保障市场良好发展。
[1] Fanali G, di Masi A, Trezza V, Marino M, Fasano M, Ascenzi P. Human serum albumin: from bench to bedside. Mol Aspects Med. 2012 Jun;33(3):209-90.
[2] 陈重, 野庆松, 吴锦慧. 基于人血清白蛋白的药物递送系统研究进展[J]. 药学进展, 2022, 46(7):7.
[3] 张建军，高缘，孙婉瑾. 白蛋白作为药物载体的研究［J］. 化学进展，2011，23（8）：1747-1754.
[4] 富岩，马金玲，孙丽，等. 重组人血清白蛋白/干扰素α2a融合蛋白的药效学、药代动力学及安全性评价［J］. 中国医药生物技术，2012，7（6）：401-411.
[5] 季秀峰，石莉，邓意辉. 白蛋白纳米粒药物传递系统的研究进展［J］. 沈阳药科大学学报，2010，27（12）：968-978.
[6] Tseng SH, Cheng MA, Farmer E, et al. Albumin and interferon-β fusion protein serves as an effective vaccine adjuvant to enhance antigen-specific CD8+ T cell-mediated antitumor immunity. J Immunother Cancer. 2022;10(4):e00434
