酿造植物启发的药物

美国合成生物学公司Antheia率先推出了一个基于酵母的生物制造平台，旨在取代从植物中种植、收获和提取复杂分子，以制造天然产物衍生药物。

这项技术可以将关键药物的生产时间从长达五年缩短到几周。这种方法重建了产生复杂分子的多步骤生化途径，为传统的合成化学提供了一种替代方案。

首席执行官克里斯蒂娜·斯默克(Christina Smolke)花了20年时间研究生物系统，尤其是植物，如何产生生物活性化合物。她在斯坦福大学和加州理工学院继续工作的基础上，于2015年共同创立了Antheia。

世界上很大一部分药物，包括世界卫生组织“基本药物”清单上的许多药物，都是直接从药用植物中提取的。这些关键药物是通过种植药用植物，然后从该植物生物量中提取活性成分或稍后经过化学修饰的分子来生产的。这种制造方法容易延迟，而且不太灵活。

斯莫克说:“当我们拥有这样的供应链时，实际生产这些活性成分可能需要两到五年的时间。”种植这种作物需要一到五年的时间。然后，它们需要收获和加工，这通常涉及到运往其他地方。Antheia的生物制造技术可以将植物生长完全从供应链中移除。

斯默克解释说:“我们现在可以酿造药物，而不是种植药物。”“我们选取一种微生物，比如啤酒酵母，然后修改它的DNA，这样我们就能重建在植物和其他生物中自然进化而来的生化过程。Antheia称这个过程为“全细胞工程”。

以往的合成生物学方法可以通过5 - 6种酶和很少的化学反应来重建相对较短和简单的通路，这限制了植物源性药物的探索和制造。相比之下，Antheia公司表示，他们的技术可以改造细胞，制造几十种酶和转运蛋白，这些酶和转运蛋白一起工作，将细胞变成一个小型工厂，有效地组装极其复杂的分子。

斯莫克说:“这种技术的美妙之处在于，它可以非常快速地制造。”“发酵过程需要几天，最多一周，然后我们从发酵液中回收活性成分，这可能还需要一周的时间，基本上我们有大约两周的时间。”斯莫克说，这不仅节省了时间，还提高了整个过程的弹性、灵活性和可控制性。

Covid-19大流行凸显了药品供应链的脆弱性。意外事件可以通过需求激增或贸易崩溃打破这一体系。目前，提高一种特定药物的产量可能需要数年时间。然而，Antheia表示，他们的全细胞工程方法可以快速扩展，并且可以对此类事件做出更快速的响应。

斯莫克解释说:“如果你看看我们目前依赖种植作物的供应链，它在地理上受到很大的限制，集中在全球的特定地区，因为这些药用作物需要非常特定的气候来生长和生产这些活性成分的数量。”火灾或极端天气事件等自然灾害也可能摧毁收成或耗尽供应，地缘政治冲突也可能造成类似的破坏。相比之下，她说，“生物制造和发酵可以在任何地方进行——基本上是在需要的地方。”

斯默克对美国总统乔·拜登重新关注供应链弹性感到兴奋。今年早些时候，拜登发布了行政命令指导“整个政府的方法”，评估支撑关键部门(如制药业)的关键供应链的脆弱性并加强其抵御能力。

今年6月，白宫也会这样做公布了一项主要研究结果供应链评估关键产品，包括药品和活性药物成分。除其他事项外，该报告建议投资开发新的制药工艺。它呼吁美国政府机构增加对先进制造技术的投资，以增加关键药物和成分的产量。

与此同时，Antheia表示，他们已经在试点规模上生产出了第一个分子，这是许多基本药物的关键起始材料。该公司表示，由此产生的材料在化学上与从植物中提取的材料相当。