植物生物反应器技术优势

1、各种系统表达重组蛋白药物的比较

与传统的微生物发酵、动物细胞培养相比，利用植物生物反应器来生产重组蛋白具有表达范围广（5KD-300KD），表达量高，折叠准确，均一性好，生物活性高，容易储藏，规模化容易，生产成本低，安全无污染等优点。因此，植物表达系统广泛应用于各种重组蛋白的生产，尤其市场需求量巨大的蛋白。

各种系统表达重组蛋白药物的比较     

2、表达量高

通过使用强组成型启动子或者特异性启动子，重组蛋白在植物生物反应器中可实现高效表达，表达水平通常占到可溶性总蛋白（Total Soluble Protein, TSP）的1-10%，在烟草细胞中的表达量高达40-45%TSP，甚至可以达到70%TSP，如此高的表达水平可以有效的降低工业化生产的成本。此外，从简单的小分子多肽到结构复杂的大分子蛋白（如抗体和胶原蛋白）都可以在植物中实现高水平表达。高效表达已经成为了植物生物反应器技术的优势之一，而近几年通过蛋白靶向运输和蛋白融合技术显著的增加了重组蛋白稳定性使表达量达到更高的水平，这些技术的研发使植物生物反应器高效表达的技术有点更加突出。

3、生产成本低

植物分子医药农业技术的原料以农业种植的方式获取，成本远低于细菌发酵和动物细胞培养，加上重组蛋白的高效的表达，植物分子医药农业技术的总生产成本和投资成本都远低于其他生物反应器。根据Gidding和Seon（2001）的估计，利用植物生产重组蛋白的成本只相当于细菌发酵成本的2-10%，当表达量达到一定程度的时候，植物表达系统的成本仅相当于哺乳动物细胞培养的0.1%，根据Dove等人推算，在不考虑下游纯化成本的情况下，植物生物反应器的成本仅0.05USD/g，只相当于动物细胞培养的0.01-0.05%。由于下游生产成本占到整个生物制药成本的50-80%，植物生物反应器的生产申报很可能是其他生物反应器的40-60%，例如，在玉米中，重组蛋白的上下游总生产成本大概是43USD/g。

各个不同表达系统成本的比较               

根据产品的不同，哺乳动物细胞培养生产重组蛋白的成本在0.77-5.5亿欧元之间，假设细胞培养目前的初始产能在0.1g/L，250Kg/年的生产规模需要培养10,000L左右，生产成本在16亿美元，即使初始产能提高到1g/L，也需投入1亿美元。而根据DePalma(2007)估计植物生物反应器的成本只有哺乳细胞生物反应器的20-25%。但这些生产成本均是根据小试规模或理论模型估算，目前还没有真正规模生产的成本计算。估计实际成本可能大大低于目前理论估算的成本。

4、规模化容易

为了达到商业化生产规模，动物细胞培养或者微生物发酵生产重组蛋白需要耗费巨大的时间和投资成本，投资者们往往需要在研究早期（如临床前研究阶段）就投入大量的资金进行发酵技术和纯化技术的规模化研究，因此世界各国的投资者们都对其规模化能力保持慎之又慎的态度。

而植物生物反应器研发周期非常短，利用瞬时表达系统生成单抗，可在半个月时间实现克级的蛋白产量；利用稳定的核表达系统，10-12个月时间也可以达到稳定表达的转基因植株，14个月时间可以实现克级生产能力，由于稳定遗传的转基因植株在后期只需要扩大种植面积就可以扩大生产规模，因此具有很强的规模化能力，30个月时间便可以达到千克级的生产规模。如此短的研发和规模化周期，可让投资者有充分的空间来分析和了解更多的信息，决定产品和市场的目标，大大降低了投资的风险系数。

各种表达系统的规模化所需时间比较

5、安全性好

细胞是各种病毒的宿主，许多病原菌和病毒具有人畜共患的性质，因而动物病毒常常引发人类疾病，甚至导致难以控制的大规模疾病流行。因此，传统的动物细胞培养很可能带来人畜共患病病毒污染，例如哺乳动物细胞培养很可能被朊病毒、支原体等污染，为重组蛋白的生产带来巨大安全隐患。利用微生物发酵来生产重组蛋白，同样面对内毒素污染的问题，同时各种病原真菌，细菌也可能在发酵过程中引入，产品可能威胁人民的健康，同样具有潜在的安全隐患。植物细胞与动物细胞不同，植物病毒并不能交叉感染人类。到目前为止，没有任何关于因植物病毒或病菌交叉感染人类的报道。因此，利用植物细胞来表达和生产蛋白质不会对人的健康造成威胁，而且在生产过程中理论上不会有内毒素产生，因此植物生物反应器具有很好的安全性。

编辑： hejianxin    来源：丁香园