重组蛋白药物制备的表达体系是利用细胞作为蛋白生产车间来生产目的蛋白，各类表达体系和系统可统称为生物反应器。

重组蛋白表达体系（生物反应器）按照宿主细胞不同可以分为原核表达体系与真核表达体系，原核表达体系主要以大肠杆菌为主；真核表达体系采用真核细胞表达，主要包括酵母细胞、杆状病毒-昆虫细胞、哺乳动物细胞等；同时，重组蛋白表达体系（生物反应器）又可细分为微生物表达体系（生物反应器）、动物表达体系（生物反应器）和植物表达体系（生物反应器）。

（1）微生物表达体系（生物反应器）

微生物表达体系主要分为细菌表达系统和酵母表达系统。

①细菌表达系统

细菌表达系统是应用广泛，较为成熟，亦是相对最简单的蛋白表达系统。细菌表达系统中使用最多、最常见的是大肠杆菌表达系统，主要适合表达非糖基化蛋白和（或）高级结构比较简单的蛋白质。大肠杆菌表达系统除了可以用于生产重组蛋白以外，还可以生产一些其他类型的化合物用作药物。

②酵母表达系统

用于重组蛋白表达的酵母表达系统包括巴斯德毕赤酵母、汉逊酵母、酿酒酵母、粟酒裂殖酵母、乳酸克鲁维酵母和博伊丁假丝酵母等。目前，药物开发中使用较多的有巴斯德毕赤酵母、汉逊酵母和酿酒酵母等。

（2）动物表达体系（生物反应器）

动物表达体系通常分为哺乳动物细胞表达系统、昆虫细胞表达系统和动物表达系统。

①哺乳动物细胞表达系统

哺乳动物细胞表达系统是目前重组蛋白药物研发和生产中使用最多的表达系统。目前可用的哺乳动物细胞表达系统包括中国仓鼠卵巢细胞（CHO）、啮齿类动物细胞系（如 NS0、BHK 和 Sp2/0 等）和人细胞系（如 HEK293、PER、C6、HT-1080 和 CAP 等）。其中，中国仓鼠卵巢细胞（CHO）是重组蛋白药物生产的主要选择。

②昆虫细胞表达系统

昆虫细胞表达系统介于细菌表达系统和哺乳动物表达系统之间。截至目前尚未有采用该表达系统生产的人用重组蛋白药物上市。

③动物表达系统

动物表达系统是将外源目的基因以一定方式导入动物基因组，构建基因工程动物，通过基因工程动物的某种组织或体液表达目的蛋白。目前应用最普遍的是哺乳动物的乳腺生物反应器，常用于制备乳腺生物反应器的动物主要有小鼠、兔、猪、绵羊、山羊和牛等。

rEVO Biologics（旧称：GTC Biotherapeutics）公司的 ATryn（α-antithrombin）于 2006 年在欧盟获批上市，于 2009 年在美国获批上市，是第一个上市的动物生物反应器表达制备的人用药物，其是一种抗凝血药，其活性药物成分重组人 α-抗凝血酶是在转基因山羊的乳腺中产生的。

（3）植物表达体系（生物反应器）

①叶片表达系统

叶片表达系统包括两种体系，即生物总量表达系统（Biomass）和叶绿体表达系统。生物总量表达系统常用烟草、生菜等植物叶片来进行表达，通过农杆菌介导将目的基因导入叶片，瞬时表达获得大量重组蛋白。美国的 IconGenetics 公司 2014 年利用烟草叶片生产的实验性新药曾治愈了在利比亚感染埃博拉病毒的两位患者，但该药物并未获批上市。

叶绿体表达系统是通过叶绿体基因组来合成重组蛋白，叶绿体是植物细胞中具有自主遗传信息的重要细胞器，叶绿体表达系统需要利用叶绿体转化技术将目的基因导入细胞叶绿体中，并经过多代纯化和富集，获得稳定工程叶绿体用于表达。

②植物悬浮细胞表达系统

植物悬浮细胞表达系统是指将外源基因导入植物细胞中，经诱导愈伤组织后，进行植物细胞悬浮培养，实现植物来源生物医药产品的规模化生产的系统。2012 年 5 月，美国 FDA 批准辉瑞公司的 ELELYSO™上市，ELELYSO™注射液作为酶替代疗法用于 I 型戈谢病的治疗。ELELYSO™是全球首个植物悬浮细胞表达系统制备的人用药物，其表达载体为经基因修饰的胡萝卜植物根系悬浮细胞。

③种子（或果实）表达系统

植物种子生物反应器是利用禾本科植物的胚乳细胞作为生物反应器，采用组织特异性启动子使得目的基因在胚乳细胞中特异性转录、翻译并大量积累储存。植物种子生物反应器构建的一般详细技术路径为：将介导目的基因表达的胚乳特异性表达盒构建到农杆菌 Ti 质粒中，将重组质粒转染农杆菌，通过农杆菌感染植物愈伤组织，并在含有选择压力的培养基上进行筛选，利用植物细胞全能型的特性，经过诱导、分化和再生获得完整植株，在植物开花成熟后，筛选胚乳细胞高表达目的蛋白的单株，经过 2-3 代选育，获得稳定遗传的纯合株系和品系。

常用于种子表达系统的植物有水稻、大麦、玉米等。目前全球尚未有采用种子表达系统生产的人用重组蛋白药物上市。综上，上述每个系统用于重组蛋白药物制备都有各自的优缺点。因此，需要根据目标重组蛋白药物的特点选择合适的表达系统。

来源：禾元生物 思瀚

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