人體細(xì)胞竟成“活體藥廠”？一文揭開生物藥從制造到治愈的全過程

在漫長的醫(yī)學(xué)史中，人類與疾病的斗爭大部分時(shí)間依賴于植物提取物或?qū)嶒?yàn)室合成的小分子化學(xué)藥物。然而，在過去幾十年里，一場靜悄悄卻又波瀾壯闊的革命改變了藥物發(fā)現(xiàn)的范式。我們不再僅僅依賴于“無生命”的化學(xué)物質(zhì)，而是轉(zhuǎn)向了生命本身——利用細(xì)菌、酵母、動(dòng)物乃至人類細(xì)胞作為微型工廠，制造出高度復(fù)雜的生物制品來對抗疾病。這就是生物藥療法（Biologics）的崛起。

生物藥不同于傳統(tǒng)的小分子化學(xué)藥，它們通常是模擬人體內(nèi)天然蛋白質(zhì)（如激素、酶和抗體）功能的大分子。由于其復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，它們通常無法口服，必須通過注射給藥，且生產(chǎn)成本高昂。盡管如此，它們在治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、牛皮癬、以及癌癥等頑疾方面展現(xiàn)出了無與倫比的威力，已成為一個(gè)快速增長且至關(guān)重要的藥物類別。

一、生物藥的演化之路

1. 從血清到重組DNA

生物藥的歷史并非始于現(xiàn)代，故事要從幾十年前說起。早在19世紀(jì)末，科學(xué)家們就開始嘗試使用血清制品來治療傳染病，這可以說是生物藥的雛形。然而，真正的飛躍發(fā)生在20世紀(jì)中葉，科學(xué)家們開始在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)細(xì)胞來制備激素和酶。

但真正的“奇點(diǎn)”降臨在20世紀(jì)70至80年代。隨著基因工程和重組DNA技術(shù)的橫空出世，人類第一次擁有了上帝般的權(quán)力——剪切和粘貼生命的指令， 能夠通過基因克隆技術(shù)生產(chǎn)胰島素和生長激素。1982年，這是一個(gè)被載入史冊的年份，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)了Genentech公司的重組DNA藥物——Humulin（人胰島素），這標(biāo)志著現(xiàn)代生物藥時(shí)代的正式開啟。

2. 抗體時(shí)代的爆發(fā)與超越

進(jìn)入21世紀(jì)，生物藥的演化按下了快進(jìn)鍵。單克隆抗體（mAbs）技術(shù)的成熟，徹底改變了腫瘤和自身免疫疾病的治療版圖。利妥昔單抗（Rituxan）、赫賽汀（Herceptin）和瑞米卡得（Remicade）等明星藥物相繼獲批。這些抗體就像精確制導(dǎo)的導(dǎo)彈，能特異性地結(jié)合體內(nèi)的靶點(diǎn)（如癌細(xì)胞表面的蛋白），阻斷其活性或標(biāo)記它們讓免疫系統(tǒng)進(jìn)行攻擊。

到了2010年代，生物藥已經(jīng)呈現(xiàn)出蓋過傳統(tǒng)化學(xué)藥的勢頭。盡管它們通常需要注射給藥，且價(jià)格昂貴，但其不可替代的療效讓其成為各大制藥巨頭的研發(fā)核心。 2020年以來的新冠疫情，更是讓mRNA疫苗和中和抗體等生物制品成為了全球焦點(diǎn)。

到了2022年，一個(gè)歷史性的時(shí)刻到來了：盡管新藥審批總量下降，但包括抗體偶聯(lián)藥物（ADC）、雙特異性抗體以及細(xì)胞和基因療法在內(nèi)的新型生物療法占據(jù)了獲批數(shù)量的三分之一，生物藥的獲批總數(shù)首次超越了化學(xué)藥，標(biāo)志著藥物研發(fā)正式進(jìn)入了“生物時(shí)代”。

生物藥療法的崛起與演化

二、生物藥，不僅抗體

當(dāng)我們談?wù)撋锼帟r(shí)，我們究竟在談?wù)撌裁矗克鼈兪抢蒙矬w（如細(xì)菌、酵母、動(dòng)物或人類細(xì)胞）制備的醫(yī)療產(chǎn)品，旨在模擬或利用天然蛋白質(zhì)的功能。這個(gè)龐大的家族遠(yuǎn)比我們想象的精彩。

1. 單克隆抗體（mAbs）

它們是生物藥皇冠上的明珠。作為一種蛋白質(zhì)，單克隆抗體能與體內(nèi)特定的靶點(diǎn)（如癌細(xì)胞表面的受體或炎癥分子）緊密結(jié)合。這種結(jié)合可以阻斷靶點(diǎn)的活性，或者像在目標(biāo)身上安裝了GPS定位器一樣，觸發(fā)免疫系統(tǒng)對其進(jìn)行圍剿。例如，阿達(dá)木單抗通過中和TNF-α治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，而曲妥珠單抗則精準(zhǔn)打擊HER2陽性的乳腺癌細(xì)胞。

2. 融合蛋白

如果你需要一個(gè)既能偵察又能攻擊的武器，融合蛋白就是答案。科學(xué)家們將兩種不同分子的基因拼接在一起，創(chuàng)造出具有雙重功能的蛋白質(zhì)。比如，將一個(gè)能特異性識(shí)別癌細(xì)胞的抗體片段，與一個(gè)劇毒的毒素分子融合。前者負(fù)責(zé)帶路，后者負(fù)責(zé)殺敵。或者將靶向分子與細(xì)胞因子結(jié)合，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長。地諾單抗（治療骨質(zhì)疏松）和布倫妥昔單抗（治療淋巴瘤）就是這一領(lǐng)域的杰出代表。

3. 細(xì)胞因子抑制劑

在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎或炎癥性腸病中，人體的免疫系統(tǒng)往往反應(yīng)過度，釋放大量細(xì)胞因子（如腫瘤壞死因子、白介素-6等）攻擊自身組織。細(xì)胞因子抑制劑就像是消防員，它們阻斷這些炎性因子的活性，從而減輕疼痛、腫脹和組織損傷。依那西普和英夫利西單抗就是這類“滅火器”。

4. 疫苗與核酸藥

疫苗通過引入弱化、滅活的病原體或其片段，訓(xùn)練免疫系統(tǒng)產(chǎn)生記憶，防患于未然。而核酸藥（DNA或RNA制品）則更進(jìn)一步，它們直接通過遺傳物質(zhì)起作用。mRNA疫苗教會(huì)細(xì)胞制造病毒蛋白以觸發(fā)免疫，反義寡核苷酸和siRNA則能精準(zhǔn)地關(guān)閉致病基因的表達(dá)，治療脊髓性肌萎縮等遺傳病。

5. 酶替代與激素

對于那些因基因缺陷導(dǎo)致體內(nèi)缺乏某種關(guān)鍵酶或激素的患者，生物藥提供了直接的補(bǔ)充。酶替代療法（如治療龐貝氏病）和激素療法（如胰島素、生長激素）通過外源性補(bǔ)充，恢復(fù)了患者正常的代謝功能，讓他們能像常人一樣生活。

三、基因療法

如果說傳統(tǒng)藥物是在修補(bǔ)破損的零件，那么基因療法則是試圖直接修改生命的藍(lán)圖。其核心思想是將遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）遞送到細(xì)胞內(nèi)，通過替換、糾正錯(cuò)誤基因，或沉默致病基因來從根本上治療疾病。

這一領(lǐng)域的探索充滿了希望與挫折。早在1972年，Theodore Friedmann和Richard Roblin就提出了基因治療的設(shè)想。1990年，美國批準(zhǔn)了首個(gè)臨床試驗(yàn)，一名患有嚴(yán)重免疫缺陷的4歲女孩接受了治療并獲得部分成功，讓人們看到了希望的曙光。然而，科學(xué)的道路從未平坦。1999年，一位名叫Jesse Gelsinger的18歲患者在參與一項(xiàng)基因治療臨床試驗(yàn)時(shí)，因?qū)ο俨《据d體產(chǎn)生嚴(yán)重的免疫反應(yīng)而不幸去世。這一悲劇性事件給整個(gè)領(lǐng)域潑了一盆冷水，導(dǎo)致美國的基因治療試驗(yàn)一度停滯。

但科學(xué)探索的腳步并未因此停止。2006年以后，隨著技術(shù)的改進(jìn)，基因療法在治療遺傳性視網(wǎng)膜疾病、血友病等領(lǐng)域取得了一系列臨床成功，重新贏得了業(yè)界的信心。2012年，首個(gè)基因療法Glybera在歐盟獲批，成為里程碑事件。近年來，隨著更安全有效的遞送技術(shù)和更多臨床案例的出現(xiàn)，基因療法正日益走向成熟。

盡管前景廣闊，基因療法仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)，其中最大的瓶頸在于“遞送”。如何將遺傳物質(zhì)安全、高效地送入目標(biāo)細(xì)胞而不引起免疫系統(tǒng)的反擊，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。目前最常用的方法是利用經(jīng)過改造、去除了致病能力的病毒（如腺相關(guān)病毒AAV）作為載體。此外，科學(xué)家們也在探索脂質(zhì)納米顆粒等非病毒載體，以及CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，后者雖然主要用于基因修飾，但也為更精確的基因治療提供了可能。除了遞送難題，如何精準(zhǔn)靶向特定組織、控制免疫反應(yīng)以及評(píng)估長期安全性等，都是亟待解決的問題。

基因療法的病毒載體遞送機(jī)制

四、細(xì)胞療法

1. 細(xì)胞療法簡史及機(jī)制

細(xì)胞療法是生物醫(yī)學(xué)的第三大支柱。它不是通過藥物分子，而是直接將活細(xì)胞移植到患者體內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)治療目的。這種療法的歷史可以追溯到19世紀(jì)一些粗糙的嘗試，但直到20世紀(jì)50年代，E. Donnell Thomas成功完成了首例骨髓移植，治療白血病，這才標(biāo)志著現(xiàn)代細(xì)胞療法的真正開端。

與傳統(tǒng)藥物不同，細(xì)胞療法的作用機(jī)制更為復(fù)雜和多樣。一方面，輸入的細(xì)胞可以直接“替代”受損的細(xì)胞。例如，在心肌梗死后，干細(xì)胞可以分化為心肌細(xì)胞來修復(fù)受損的心臟組織；在骨髓移植中，健康的造血干細(xì)胞可以重建患者的血液和免疫系統(tǒng)。另一方面，許多移植的細(xì)胞（如間充質(zhì)干細(xì)胞）更像是一個(gè)個(gè)微型的“急救站”，它們會(huì)釋放出各種細(xì)胞因子和生長因子，通過旁分泌作用來抑制炎癥、促進(jìn)血管生成，從而激活人體自身的修復(fù)機(jī)制。

2. 干細(xì)胞療法

干細(xì)胞療法(stem-cell therapy)用干細(xì)胞治療或預(yù)防疾病。干細(xì)胞因其分化潛能，成為了再生醫(yī)學(xué)的寵兒：

?骨髓與皮膚：治療白血病和嚴(yán)重?zé)齻咽浅墒斓呐R床手段。

?軟骨修復(fù)：將干細(xì)胞注射到磨損的關(guān)節(jié)中，讓其分化為軟骨細(xì)胞，緩解骨關(guān)節(jié)炎的痛苦。

?視網(wǎng)膜與器官再生：雖然仍具挑戰(zhàn)，但利用干細(xì)胞修復(fù)黃斑變性患者的視力，甚至再生心臟、肝臟等器官，是未來醫(yī)學(xué)的終極夢想。

3. 細(xì)胞重編程與誘導(dǎo)多能干細(xì)胞

在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域，曾有一個(gè)教條：細(xì)胞的分化是單向的，一旦變成皮膚細(xì)胞或神經(jīng)細(xì)胞，就回不去了。但約翰·格登（John B. Gurdon）和山中伸彌（Shinya Yamanaka）打破了這一魔咒，并因此共享了2012年諾貝爾獎(jiǎng)。

• 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）

2006年，日本科學(xué)家山中伸彌發(fā)現(xiàn)，只需向成體細(xì)胞（如皮膚細(xì)胞）中轉(zhuǎn)入四個(gè)特定的轉(zhuǎn)錄因子（Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc），就能將它們“重編程”回胚胎樣的狀態(tài)。這種細(xì)胞被稱為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）。

這意味著什么？意味著我們可以從患者自己的皮膚上取一點(diǎn)細(xì)胞，將其轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞，然后再誘導(dǎo)分化成他所需要的神經(jīng)元、心肌細(xì)胞或胰島細(xì)胞。這不僅解決了胚胎干細(xì)胞的倫理問題，更關(guān)鍵的是，由于來源于自身，完全避免了免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）革命

• 原位重編程

目前的重編程大多在體外進(jìn)行，但這面臨著細(xì)胞能否適應(yīng)體內(nèi)環(huán)境的問題。科學(xué)家們正在探索更大膽的“原位重編程”——直接在患者體內(nèi)，將一種細(xì)胞轉(zhuǎn)化為另一種細(xì)胞。雖然技術(shù)挑戰(zhàn)巨大，但它可能徹底改變再生醫(yī)學(xué)的面貌。

4. 其他細(xì)胞療法

除了干細(xì)胞，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)還開發(fā)出了多種針對特定疾病的細(xì)胞武器：

?CAR-T細(xì)胞療法：這是癌癥治療的超級(jí)明星。科學(xué)家從患者血液中提取T細(xì)胞，通過基因工程給它們裝上一個(gè)能識(shí)別癌細(xì)胞的“導(dǎo)航雷達(dá)”（嵌合抗原受體CAR），然后擴(kuò)增并回輸。這些改造后的T細(xì)胞能精準(zhǔn)殲滅癌細(xì)胞，在血液腫瘤中創(chuàng)造了無數(shù)治愈奇跡。

?NK細(xì)胞與TIL療法：利用自然殺傷細(xì)胞（NK）和腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）的天然殺傷力，經(jīng)過體外強(qiáng)化后回輸，為實(shí)體瘤治療提供了新思路。

?間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）：這種來源于骨髓或脂肪的“多面手”，因其強(qiáng)大的抗炎和免疫調(diào)節(jié)能力，被廣泛探索用于治療克羅恩病、多發(fā)性硬化甚至新冠肺炎引起的肺損傷。

從臍帶血到脂肪干細(xì)胞，從神經(jīng)細(xì)胞修復(fù)到胰島移植治療糖尿病，細(xì)胞療法的應(yīng)用邊界正在被無限拓展。

五、結(jié)語

從小分子到大分子，從蛋白質(zhì)到活細(xì)胞，藥物形態(tài)的每一次躍遷，都不僅是技術(shù)的勝利，更是人類對生命法則理解的深化 。盡管前路仍有免疫反應(yīng)、遞送效率等重重關(guān)隘，但生物療法已然開啟了第三次藥物革命的大門 。

既然我們已經(jīng)擁有了打造“神兵利器”的能力，那么接下來的核心挑戰(zhàn)便在于：如何精準(zhǔn)鎖定敵人？

在藥物研發(fā)的迷宮中，有一些路標(biāo)指引了無數(shù)重磅藥物的誕生。下一次，我們將深入探討那些定義了現(xiàn)代制藥工業(yè)的基石——藥物發(fā)現(xiàn)中的經(jīng)典靶點(diǎn)。