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以水稻为载体造血清蛋白遭疑 有流入食物链风险

排行榜 收藏 打印 发给朋友 举报 来源: 新浪   发布者:微雨清晨
热度58票  浏览32次 【共0条评论】【我要评论 时间:2011年12月12日 16:03

将人类基因通过遗传载体整合到水稻基因组内,形成新的水稻品种,最终在大米的胚乳中合成人血清白蛋白,弥补人类血浆的缺乏——理论上可行,但选择水稻为载体颇多争议

武汉大学生命科学院实验室里,明亮的日光灯下摆着一排培养皿,里面一棵棵水稻苗刚刚长出细长的嫩叶。旁边一个实验台上,武汉大学教授杨代常拿起一个装着半瓶淡黄色大米的玻璃瓶。在这看似普通的粳米粒的胚乳中,正蕴含着宝贵的人血清白蛋白

2011年10月31日,美国科学院院刊发表了杨代常课题组的研究论文“转基因水稻大规模生产重组人血清白蛋白”。文中描述了美好的前景:在稻田里种植出转基因水稻,可以在其胚乳细胞中生产重组人血清白蛋白——这是目前只能从人类血浆中提取的紧缺物质。

这个消息迅速占领了包括《自然》《科学》杂志等科学媒体的新闻版,随即登陆世界各大新闻媒体。其中《时代》周刊相关报道的标题赫然:从大米中挤出人血来?

白蛋白告急

人血清白蛋白是人体内一种重要的蛋白质,约占健康人血液总量的30%。在医院的药房,医用人血清白蛋白注射剂为粘稠的淡黄色液体,被称为“救命药”,常用于失血、烧伤引起的休克,以及肝腹水、癌症等危重病症的救治。在低蛋白血症的治疗中,每支5g/20ml人血清白蛋白试剂可维持机体渗透压的能力,相当于100毫升血浆或200毫升全血。此外,作为稳定剂,人血清白蛋白也广泛应用于疫苗等医药生产中。

据粗略估算,中国每年临床和疫苗辅料需要150吨-170吨人血清白蛋白。而目前,全世界几乎所有的人血清白蛋白都从人类血浆中提取。在中国,为生产人血清白蛋白所需要的血浆量,就相当于2亿人年均献血100毫升。

现实中,血浆供应远远达不到生产需求,人血清白蛋白经常告急。原料紧缺也是自2006年整治非法采血、血浆供应减少以来,不少白蛋白生产厂家的普遍现状。

国家发改委对限价药品的定价中,每支10克、50毫升/瓶的人血清白蛋白的价格应为360元。由于供不应求,其黑市价格往往翻倍。巨大的利益空间吸引了制假者。

2007年,央视“每周质量报告”曾曝光,2000多瓶假冒人血清白蛋白制剂流入市场,甚至出现在吉林省的一些公立医院的药架上。随后,国家食品药品监督管理局在全国开展人血清白蛋白专项整治,在吉林、山西、青海、湖北、山东、辽宁、重庆、新疆等多个省份查获了假冒人血清白蛋白。

直到2008年,仍有新闻报道,江苏的数名患者因注射用蜂胶兑水制成的假冒人血清白蛋白致死。

“种”出白蛋白

当混入重症病房的假冒白蛋白使得人心惶惶时,武汉大学教授杨代常开始在稻田里“种植”人血清白蛋白的实验。现在,他手中的玻璃瓶中装着的呈淡黄色的大米,其中就蕴含着人血清白蛋白。

这些大米采用转基因技术培育,其中植入了人类生产血清白蛋白的基因。但与逐渐被大众熟知的转基因粮食作物不同的是,在这个过程中,被改造的水稻并不再作为食用产品,而只是作为生产人血清白蛋白的生物反应器。

在转基因技术的发展中,第一、二代转基因产品着重于提高粮食作物的抗虫、抗病特性和增加营养、改善口感,而类似“造血大米”这样的作为工业、医药和生物反应器等的第三代转基因产品,目前正成为国际上基因工程研究的热点。

杨代常教授从事通过水稻表达特定蛋白质的研究已经多年。他之所以选择水稻,是因为中国率先完成了水稻基因组的测序,生物学背景清晰,为重组蛋白的高效表达和纯化技术提供了技术支撑。再者,水稻的转基因技术已经很成熟,作为自花授粉的植物,生物安全性较好。而且水稻繁殖系数高,更容易实现规模化。

“技术并不复杂。”杨代常对《新世纪》说,研究团队将特定的人类基因通过遗传载体,整合到一个水稻基因组内,形成一个新的水稻品种。在这种水稻的生长过程中,通过该基因的转录及翻译,将指定蛋白表达在水稻种子中。即在水稻成熟的过程中,人血清白蛋白不断地被合成、积累在大米的胚乳里。

“等水稻种子成熟后,就可以从中大量提取人血清白蛋白了。”杨代常说。作为学者的他同时还是武汉禾元生物科技有限公司(下称禾元公司)的董事长。在公司位于武汉郊区的厂房,几个不锈钢容器中,白蛋白正从成熟的大米中分离出来,经过提纯,成为最终的产品。

杨代常表示,通过基因工程生产人血清白蛋白并非是他首创,用转基因细菌生产白蛋白的尝试早在1987年就有先例。“后来用酵母、转基因牛的哺乳细胞等,都没有太好的结果。”用植物细胞表达白蛋白也已经有相关研究,在美国和加拿大,有研究人员成功地从马铃薯中“种”出白蛋白。

“由于产量上不来,这些研究都仅限于在实验室里做,不能满足产业生产。”杨代常说,“理论上说,用转基因植物生产人血清白蛋白,可以规避输血中的污染和通过血液传输病毒的风险,但产量低、成本高、难以规模化,是制约工业化生产白蛋白的三个难题。”

不过,这些问题在杨代常的研究中似乎已经解决。《自然》杂志报道称,美国内布拉斯加大学林肯分校的基因工程疗法专家威廉·维兰德(William Velander)表示,和利用人血浆制造白蛋白相比,杨的方法在大规模生产上、安全性上都做得更好,而且更具成本效益。

用这种方法种出的每公斤大米,可以生产2.75克人血清白蛋白制剂成品,这个产量在业内被认为具有非常可观的经济价值。

禾元公司在湖北某农村租种的30亩土地中,今年收获的“造血大米”已经收割完毕;在实验室中,他们正在对稻种做进一步改良。

杨代常说,“我们的稻谷种子在常温下放置三年活性无变化,而且在种子中的表达量可以维持七代或更长的稳定性。”

杨代常介绍,用转基因植物生产的医药,已经有八十多种,目前有十多种进入了临床二期、三期。又据《自然》杂志报道,杨代常也已经向美国食品药品管理局递交了第一份临床试验申请,希望在两年内在临床上测试从大米中种出来的人血清白蛋白的安全性。

杨代常表示,用水稻成功大规模生产白蛋白另一方面的意义,在于做出了植物表达人体蛋白的先例,开辟出一条通路。医学上,人血清白蛋白的使用量通常以克计算,当人血清白蛋白的表达得以实现后,一些其他用量更小,达到毫克、微克级的蛋白,如抗体、因子等,更能够轻易地实现量产。

“为什么我选这么难的课题来做?只要这个做通了,能够实现大规模生产,植物这条路就通了。”杨代常透露,他的课题组还在研究通过植物生产其他的药品,例如胰岛素。

“造血”路漫漫

杨代常的办公室位于武汉大学校内一座二层小楼上,楼前是一小片用铁丝网笼罩着的试验田。深秋时节,尚未收割的水稻摇曳着金黄的稻穗。

杨代常告诉财新记者,他的30亩试验田几近苛刻地遵守着国家关于转基因作物种植的要求。一般的转基因作物周围100米不得有同类作物,而他的试验田五公里之内没有其他水稻。农业部一年来两次进行现场监察,禾元公司还购置了专门的收割机、烘干机等。“每块田地边都建了缓冲带,即使有人偶尔在田埂上想拿都拿不到⋯⋯种多少我们回收多少,1克都不流出去。”

中间试验、环境释放,以及随后的生产性试验,是农业部规定的转基因作物获得商业化种植安全证书之前的必经阶段。一个转基因品种通过这些阶段后,是否能够拿到安全证书,还是一个问号。

目前,中国仅发放了两种转基因水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”的安全证书。这两种水稻从开始试验到最终拿到安全证书,经历了漫长的11年。

据一位不愿具名的转基因水稻研究专家表示,即使2009年拿到安全证书后,在社会舆论的争议风潮中,这两种已近成熟的水稻至今尚未开始商业化推广。

杨代常也深知如此超前研究获得安全证书的难度。“我们现在想做生产性实验,但是我们国家在这一块的法规是没有的。”

杨代常透露,他了解到有关部门正在做相关产品的审批制度研究。作为医用和工业的转基因产品的评价审批,目前参照农业的安全证书制度,获得证书之后要经过一系列程序,最终经过种子公司推广。“我们的产品不需要推广,种多少,收多少,不进入市场,不进入食物链。”

对于杨代常的研究,一位水稻专家表示,用植物表达人血清白蛋白在理论上完全行得通,但选择水稻这一中国大多数人的主粮做生物反应器的做法值得商榷。

“并不是说,含有人血清白蛋白的转基因大米是有害的。这个蛋白是没问题的,人吃一吃也没什么。但如果一旦水稻成为生物反应器的主体,去表达其他的东西的话,一旦流入食物链,后果是挺可怕的。”

“我想有关部门在审批的时候也会很慎重。”该专家称,中国的转基因生物管理制度非常完善,甚至比美国、欧盟更严格,但在实际执行上却并不完美。例如此前引起巨大争议的违法耕种转基因稻种,并不是研究者故意流出的,而是具体执行中出了问题。水稻是繁殖率很高的植物,一旦种子不小心流出,很难控制不进入食物链。

“毕竟,从外观上来看,你完全没有办法分辨出来。”这位水稻专家说。

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