文章來(lái)源于微信公眾號(hào)：有溫度的數(shù)字科技 作者：YCK12

說(shuō)起來(lái)，前陣子跟一個(gè)做投資的朋友聊天，他說(shuō)最近在看生物醫(yī)藥賽道，滿嘴都是"靶點(diǎn)"、"CMC"、"單抗"這些詞，聽(tīng)得他云里霧里的。

回來(lái)之后我想，不如把這個(gè)話題好好捋一捋。畢竟，大分子生物藥這幾年實(shí)在太火了。PD-1單抗、CAR-T、干細(xì)胞治療……這些詞你肯定聽(tīng)過(guò)。但一個(gè)藥從實(shí)驗(yàn)室想法到最終成品，到底要經(jīng)歷什么？今天咱們就來(lái)好好聊聊這個(gè)話題。

先說(shuō)個(gè)冷知識(shí)：一個(gè)創(chuàng)新生物藥從立項(xiàng)到上市，平均需要10-15年，燒掉幾十億美元。這不是夸張，是行業(yè)數(shù)據(jù)。所以有人說(shuō)，做藥就像養(yǎng)孩子，不僅要花時(shí)間，還要花大錢。但另一邊，一旦成功，回報(bào)也是驚人的。修美樂(lè)（阿達(dá)木單抗）連續(xù)多年全球銷售額第一，累計(jì)超過(guò)2000億美元。

聽(tīng)起來(lái)是不是有點(diǎn)像買彩票？還真不是。每一款成功藥物的背后，都是一套嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、卻又充滿未知的研發(fā)流程。

今天我就帶你完整走一遍大分子生物藥的研發(fā)之路。

第一關(guān)：找鎖眼——靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與先導(dǎo)分子篩選

打個(gè)比方，如果把一款藥比作一把鑰匙，那靶點(diǎn)就是鎖眼。鑰匙做得再好，鎖眼對(duì)不上，也開(kāi)不了門(mén)。

所以研發(fā)的第一步，是找到一個(gè)好的"鎖眼"——也就是生物學(xué)上真正跟疾病相關(guān)、并且能用藥物去調(diào)控的靶點(diǎn)。

這個(gè)過(guò)程聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單，做起來(lái)卻極其復(fù)雜。靶點(diǎn)是怎么來(lái)的？往往來(lái)自基礎(chǔ)研究�？茖W(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)某條信號(hào)通路跟疾病相關(guān)，或者某個(gè)蛋白在患者體內(nèi)表達(dá)異常，這個(gè)蛋白就有可能成為靶點(diǎn)。

但問(wèn)題來(lái)了：不是所有"看起來(lái)相關(guān)"的靶點(diǎn)都能成藥。一個(gè)好的靶點(diǎn)需要滿足幾個(gè)條件——它要在疾病組織中高表達(dá)，在正常組織里低表達(dá)或者不表達(dá)；它要是"可及"的，也就是藥物能夠夠得著它；它要是"可逆"的，藥物跟它結(jié)合之后能夠產(chǎn)生預(yù)期的生物學(xué)效應(yīng)。

重點(diǎn)：這些條件聽(tīng)起來(lái)很理論，但在實(shí)際操作中，每一個(gè)條件都可能成為項(xiàng)目失敗的原因。我聽(tīng)說(shuō)過(guò)一個(gè)真實(shí)的案例：某個(gè)靶點(diǎn)在體外實(shí)驗(yàn)中效果非常好，但進(jìn)入動(dòng)物模型后才發(fā)現(xiàn)，這個(gè)靶點(diǎn)在靈長(zhǎng)類動(dòng)物里根本不表達(dá)，前期投入全打了水漂。

找好靶點(diǎn)之后，下一步是找"鑰匙胚子"——也就是能夠跟這個(gè)靶點(diǎn)結(jié)合的分子。

這就有幾種主流技術(shù)路線：噬菌體展示庫(kù)、人源化抗體庫(kù)、還有這兩年很火的單B細(xì)胞技術(shù)。

噬菌體展示是個(gè)很有意思的技術(shù)。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是把抗體的基因片段插到噬菌體（一種能感染細(xì)菌的病毒）的基因里，讓噬菌體"長(zhǎng)出"各種不同的抗體。然后用這些抗體去"釣"靶點(diǎn)——能結(jié)合上的就留下來(lái)，反復(fù)篩選，最終得到最好的那一批。

這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像釣魚(yú)。魚(yú)塘里有成千上萬(wàn)條魚(yú)，你撒下餌料，只有咬鉤的才會(huì)被你收上來(lái)。噬菌體展示就是用這個(gè)思路，從億萬(wàn)個(gè)分子里找出能跟靶點(diǎn)結(jié)合的那幾個(gè)"天選之子"。

篩選出候選分子之后，還需要進(jìn)行工程優(yōu)化。比如調(diào)整親和力——親和力太高有時(shí)候反而不好，像有些靶點(diǎn)需要藥物跟它結(jié)合后能夠解離，太緊了拔不下來(lái)，效果反而差。這是很反直覺(jué)的地方，但生物系統(tǒng)就是這樣充滿意外。

這個(gè)階段大概需要1-3年，最終得到幾個(gè)到十幾個(gè)候選分子，進(jìn)入下一輪篩選。

第二關(guān)：證明白有效——藥理藥效與安全性評(píng)價(jià)

拿到候選分子之后，挑戰(zhàn)才剛剛開(kāi)始。接下來(lái)要回答一個(gè)靈魂拷問(wèn)：這個(gè)分子，真的能讓疾病好轉(zhuǎn)嗎？

藥效學(xué)研究分兩個(gè)層面：體外和體內(nèi)。

體外實(shí)驗(yàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，就是把候選分子和疾病相關(guān)的細(xì)胞放在一起，看看能不能產(chǎn)生預(yù)期的生物學(xué)反應(yīng)。比如，如果靶點(diǎn)是某個(gè)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)的蛋白，那加了藥之后，腫瘤細(xì)胞應(yīng)該長(zhǎng)得更慢，甚至死亡。

但體外有效不等于體內(nèi)有效。人體的環(huán)境太復(fù)雜了，有血液循環(huán)、有免疫系統(tǒng)、有各種屏障。候選分子可能在體外效果很好，但一進(jìn)到動(dòng)物體內(nèi)，不是被降解了，就是被免疫系統(tǒng)識(shí)別清除了，根本到不了靶組織。

所以必須要做體內(nèi)藥效實(shí)驗(yàn)。常見(jiàn)的做法是建立動(dòng)物模型——比如把人的腫瘤細(xì)胞移植到免疫缺陷小鼠體內(nèi)，建立"人源化"的疾病模型。然后給這些小鼠用藥，看看腫瘤能不能縮小，生存期能不能延長(zhǎng)。

注意：說(shuō)實(shí)話，這一步的失敗率很高。我了解到的數(shù)據(jù)是，大概70-80%的候選分子在這個(gè)階段會(huì)被淘汰。有時(shí)候不是因?yàn)樗幉缓�，而是�?dòng)物模型本身跟真實(shí)人體相差太遠(yuǎn)。

跟藥效研究并行的是藥代動(dòng)力學(xué)（PK）研究。說(shuō)白了就是追蹤藥物在身體里怎么跑——吃進(jìn)去之后，吸收多少？分布到哪些組織？在血液里能維持多久？多久被代謝掉？

大分子藥物的PK特別有意思。因?yàn)樗�的分子量很大（通常是幾萬(wàn)到十幾萬(wàn)道爾頓，而小分子藥通常只有幾百），所以在體內(nèi)的行為跟小分子完全不同。大分子藥物通常不能口服，只能注射。而且它們經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)"靶點(diǎn)介導(dǎo)的藥物處置"（TMDD）現(xiàn)象——藥物跟靶點(diǎn)結(jié)合之后，會(huì)一起被細(xì)胞內(nèi)吞降解，這會(huì)讓藥物的清除變得非常復(fù)雜。

另一個(gè)繞不開(kāi)的話題是免疫原性。人體免疫系統(tǒng)很聰明，會(huì)把外來(lái)的大分子識(shí)別為"異物"，產(chǎn)生抗藥物抗體（ADA）。這些抗體會(huì)影響藥物的療效，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致安全問(wèn)題。

打個(gè)比方，就像你給身體里請(qǐng)了個(gè)保鏢（藥物），結(jié)果身體的安保系統(tǒng)（免疫系統(tǒng)）覺(jué)得這個(gè)保鏢是外人，不僅不配合工作，還老想把他趕走。有時(shí)候這種"排斥反應(yīng)"會(huì)在用藥幾個(gè)月甚至幾年后才出現(xiàn)，非常棘手。

安全性評(píng)價(jià)就更嚴(yán)格了。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)要做，給藥時(shí)間從幾周到幾個(gè)月不等，觀察各種器官的毒性反應(yīng)。這些數(shù)據(jù)最后要整理成研究報(bào)告，提交給藥監(jiān)部門(mén)審批，才能進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

這個(gè)階段通常需要2-4年，是研發(fā)流程中最耗時(shí)、也最燒錢的部分之一。

第三關(guān)：造出來(lái)還要造得好——CMC工藝開(kāi)發(fā)

如果前兩關(guān)都順利通過(guò)了，恭喜你，你手里有了一個(gè)有潛力成為藥物的分子。

但別高興太早。還有一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)等著你：怎么把這個(gè)分子變成能夠大規(guī)模生產(chǎn)的藥品？

這就是CMC（Chemical, Manufacturing and Controls）的領(lǐng)域了。翻譯過(guò)來(lái)就是"化學(xué)、制造和控制"——聽(tīng)起來(lái)很拗口，但核心就是一件事：建立一套穩(wěn)定、可放大、符合監(jiān)管要求的生產(chǎn)工藝。

先說(shuō)細(xì)胞株開(kāi)發(fā)。大分子藥物本質(zhì)上是蛋白，而生產(chǎn)蛋白最常用的宿主細(xì)胞是CHO細(xì)胞（全稱是中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞）。CHO細(xì)胞的特點(diǎn)是能夠正確折疊和修飾復(fù)雜的蛋白結(jié)構(gòu)，而且已經(jīng)被監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)了幾十年，是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

但找到一個(gè)能夠穩(wěn)定、高表達(dá)、且質(zhì)量合格的細(xì)胞株，往往需要幾個(gè)月甚至一年時(shí)間。我聽(tīng)說(shuō)有些公司會(huì)花重金從外面引進(jìn)成熟的細(xì)胞株，自主開(kāi)發(fā)的話周期會(huì)更長(zhǎng)。

細(xì)胞株確定之后，是上下游工藝開(kāi)發(fā)。

上游工藝解決的是"養(yǎng)多少"的問(wèn)題。怎么讓細(xì)胞長(zhǎng)得好、產(chǎn)得多？培養(yǎng)基配方、補(bǔ)料策略、溶氧控制、溫度pH……每一個(gè)參數(shù)都需要優(yōu)化。這活兒聽(tīng)起來(lái)像養(yǎng)魚(yú)——溫度不對(duì)不行，氧氣不夠不行，營(yíng)養(yǎng)不均衡也不行。確實(shí)挺像的，只是培養(yǎng)的對(duì)象是細(xì)胞。

放大是個(gè)特別有意思的挑戰(zhàn)。實(shí)驗(yàn)室里用幾升的搖瓶培養(yǎng)沒(méi)問(wèn)題，但工業(yè)生產(chǎn)可能要用幾千升甚至上萬(wàn)升的生物反應(yīng)器。從幾升到幾千升，不是簡(jiǎn)單地把容器變大就行，里面涉及的傳氧、傳熱、剪切力等問(wèn)題，都需要重新摸索。

下游工藝解決的是"怎么提純"的問(wèn)題。細(xì)胞養(yǎng)好了，蛋白在培養(yǎng)液里，怎么把它分離出來(lái)？

大分子純化有個(gè)關(guān)鍵步驟叫Protein A捕獲。Protein A是金黃色葡萄球菌的一種蛋白，能夠特異性結(jié)合抗體的Fc段。把它做成親和填料裝在柱子里，讓培養(yǎng)液流過(guò)去，抗體就會(huì)被"抓"在柱子上，其他雜質(zhì)則直接流走。然后再用特殊的緩沖液把抗體洗脫下來(lái)，得到初步純化的產(chǎn)品。

這個(gè)原理聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作中，填料的選擇、柱子的操作條件、雜質(zhì)的去除……每一項(xiàng)都需要仔細(xì)驗(yàn)證。尤其是大分子藥物的雜質(zhì)控制非常嚴(yán)格，包括工藝相關(guān)雜質(zhì)（比如宿主細(xì)胞蛋白、DNA）、產(chǎn)品相關(guān)雜質(zhì)（比如降解產(chǎn)物、聚合體），都要控制到監(jiān)管機(jī)構(gòu)能接受的水平。

還有一項(xiàng)特別重要的驗(yàn)證：病毒清除。大分子藥物是生物來(lái)源的，理論上存在病毒污染的風(fēng)險(xiǎn)。雖然細(xì)胞庫(kù)和原材料都會(huì)做病毒檢測(cè)，但"驗(yàn)證"這個(gè)環(huán)節(jié)是監(jiān)管強(qiáng)制要求的——你需要用模型病毒做實(shí)驗(yàn)，證明你的生產(chǎn)工藝能夠有效清除病毒。

下游工藝開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證通常需要1-2年，是個(gè)非常繁瑣但又不可或缺的過(guò)程。

純化好的蛋白原液還不能直接給病人用，還需要做成制劑。制劑開(kāi)發(fā)的目的是保證藥物在儲(chǔ)存和使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。

需要考慮的因素很多：處方的pH、滲透壓、抗氧化劑、穩(wěn)定劑……還要考慮藥物在各種儲(chǔ)存條件下的穩(wěn)定性——室溫、冷藏、冷凍，2年、3年、4年……

有些蛋白藥物特別"嬌氣"，在溶液里不穩(wěn)定，就必須做成凍干粉。這又涉及凍干工藝的開(kāi)發(fā)——升降溫速率、真空度、時(shí)間……每一個(gè)參數(shù)都可能影響產(chǎn)品的外觀和穩(wěn)定性。

最后，所有工藝參數(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都要匯總成一套完整的文檔體系，提交給藥監(jiān)部門(mén)審批。這就是"控制策略"——你要告訴監(jiān)管機(jī)構(gòu)，你打算怎么生產(chǎn)這個(gè)藥，用什么標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢驗(yàn)它是否符合要求。

行業(yè)內(nèi)有個(gè)術(shù)語(yǔ)叫"質(zhì)量源于設(shè)計(jì)"（QbD）。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是產(chǎn)品質(zhì)量不是靠最后檢驗(yàn)出來(lái)的，而是在設(shè)計(jì)階段就要把工藝和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)定清楚。

這個(gè)階段通常需要3-5年。聽(tīng)起來(lái)很長(zhǎng)，但考慮到CMC的質(zhì)量直接關(guān)系到患者的用藥安全，這個(gè)時(shí)間投入是必要的。

尾聲：從實(shí)驗(yàn)室到患者

寫(xiě)到這里，大分子生物藥的研發(fā)流程基本上就說(shuō)完了。

回顧一下：一個(gè)想法變成一款藥，要經(jīng)歷靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和分子篩選、藥理藥效和安全性評(píng)價(jià)、CMC工藝開(kāi)發(fā)這三大階段。每個(gè)階段環(huán)環(huán)相扣，每一步都充滿未知和挑戰(zhàn)。

10-15年的研發(fā)周期，幾十億美元的投入，成千上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)……這些都是創(chuàng)新藥研發(fā)的標(biāo)配。

但也正是因?yàn)槿绱�，每一款成功上市的生物藥，都凝結(jié)著無(wú)數(shù)科研工作者的心血。從靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，到候選分子的篩選，到臨床前驗(yàn)證，到生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，再到最終的上市審批——每一步都是在跟未知打交道，也每一步都可能成為項(xiàng)目失敗的節(jié)點(diǎn)。

有意思的是，這幾年國(guó)內(nèi)生物醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展特別快。以前很多藥企都是做仿制藥的，現(xiàn)在越來(lái)越多的公司開(kāi)始做創(chuàng)新藥。PD-1賽道就是個(gè)例子，國(guó)內(nèi)一下子冒出來(lái)好幾家，競(jìng)爭(zhēng)激烈得很。這種競(jìng)爭(zhēng)格局對(duì)患者來(lái)說(shuō)是好事——藥價(jià)會(huì)被打下來(lái)；但對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，壓力可不小。

我那位做投資的朋友聽(tīng)完之后，沉默了一會(huì)兒說(shuō)：原來(lái)做藥比我想象的還要難。

是啊，難歸難，但人類從來(lái)沒(méi)有因?yàn)殡y就停止探索。從青霉素到胰島素，從干擾素到單克隆抗體，每一款新藥的誕生，都讓很多原本無(wú)藥可醫(yī)的患者看到了希望。

從這個(gè)角度看，生物醫(yī)藥行業(yè)的從業(yè)者，真的挺了不起的。