微生物發酵法生產透明質酸(HA)

來源：新特藥房藥訊作者：百濟瀏覽：發布時間：2005/11/18 15:56:00

由山東省生物藥物研究院的科研人員歷時10年完成的“透明質酸（HA）及其藥物制劑研發”項目成果前不久獲得了2004年度國家科學技術進步二等獎。據悉，透明質酸可以被用于多種藥物制劑的研究與開發。為了對HA有一個詳盡的了解和認識，記者近日采訪了該研究院院長凌沛學研究員。他針對透明質酸核心技術的研究及相關產品的開發等情況向記者作了介紹。

　　新技術提升HA產率

　　凌沛學告訴記者，早在上世紀80年代初，國外研究人員便從雞冠中提取制備HA，將其作為眼科手術的黏彈劑應用于臨床。20世紀80年代末，國外又相繼開發出治療骨關節炎的HA注射液。而當時國內對HA的研究尚屬空白，同類藥品只能依靠進口，價格十分昂貴。如何提取、工業化生產HA，并將其應用于醫學臨床中，成為當時國內急需解決的重大科研課題。

　　記者了解到，山東省生物藥物研究院曾成功利用生化提取法從雞冠中分離、提純HA，但由于采用生化提取法工業制備HA存在原材料來源受限、成本高、工藝復雜、生產周期長、收率低（只有0.1%）等缺陷，而且這種方式生產出的HA分子量小、雜質蛋白含量高，從而阻礙了HA在醫藥等領域的廣泛應用。能否利用新的方式工業化生產HA？經過一系列的前期研究和準備工作，該研究院的科研人員開始投入到國家科技攻關計劃“微生物發酵法生產HA研究課題”中。

　　他們通過對菌種進行篩選、誘變，對發酵原料、發酵條件、滅菌工藝不斷進行改進和優化，獲得了高產率和高分子量的菌株，使HA發酵產率取得突破性提高：從3.0克/升提高至7.0克/升；隨后，又利用新的代謝調控手段，分析了HA在菌體內的生物合成路線，并通過調控菌種生長速率與HA合成速率的比例，從分子水平研究多種生長因子對HA生物合成的影響，然后采用添加特種生長因子的方法，進一步優化發酵培養液配方，最終使HA的發酵產率又獲得較大提高，達到10.0克/升。同時，微生物發酵生產的HA各項指標均達到甚至超過《歐洲藥典》的相關要求。

　　用于眼部給藥系統

　　據凌沛學介紹，眼部給藥一向受眼部生理特性的制約。為了提高生物利用度，通常采用大分子物質增加藥液黏度以提高藥效，但效果不甚理想。而眼膏、眼膜又會導致“糊視”和異物感，患者不易接受。由于HA的非牛頓流體特性和很好的生物相容性，其網狀結構可鑲嵌藥物、與受體結合后可長時間黏附在角膜表面，因此，HA可發揮連接藥物和眼表層黏膜的橋梁作用。

　　為了將HA開發成為眼部給藥的傳遞系統，凌沛學和同事們一起經反復試驗，最終在國內外獨創開發出以HA為媒介的眼部給藥傳遞系統，從根本上解決了眼科制劑生物利用度低、療效差、毒性高及刺激性大的問題，且減少了藥物通過鼻淚管在鼻黏膜的吸收，為眼科疾病患者提供了一種介于眼膏和滴眼液之間的新劑型。目前，利用這項新的技術成果開發出含HA的滴眼液已多達28個品種，有的還被評為國家重點新產品。其中僅一個單項品種的年銷售額便超過2億元，創下國內單項眼科藥品銷售額的記錄。

　　新型骨關節腔內注射液

　　骨關節炎是臨床上的常見病，在中、老年人群中有很高的發病率，沒有很好的治療方法，臨床上采用對癥治療的方法緩解癥狀，但不能從根本上解決問題。

　　為了進一步拓展透明質酸在骨關節炎治療領域的應用，該研究院的科研人員采用HA作為黏彈劑，通過補充療法從根本上對關節炎治療模式進行了改進，進而在國內獨家開發出了新藥“骨關節腔注射用HA注射液”。

　　骨關節腔內注射用制劑的成功研制打破了臨床上對該病只能對癥治療且毒副作用較大的狀況，為臨床提供了一個療效確切、安全性好的藥物，該類藥物現已成為治療關節炎的一線藥物。

　在HA注射液的生產技術研發中，攻關課題組還成功地解決了HA不能高濕滅菌、因黏稠不能除菌過濾的難題，保證了產品無菌和內毒素符合要求。為了方便臨床應用，他們又通過引進黏稠液體灌裝機，將產品制成全無菌灌裝、一次性使用的預灌裝注射液，同時也解決了藥液黏稠、易產生氣泡的問題。

　　開創多項藥物新劑型

　　凌沛學研究員告訴記者，為了充分利用透明質酸的空間阻隔和潤滑作用，及其良好的抗炎、抑制出血和滲出作用，研究人員經過多次反復的試驗研究，完成了預防和減少術后組織粘連的HA凝膠和粉劑的研制。這一科研成果成功地解決了外科臨床棘手的術后粘連及并發癥難題。

　　同時，他們還利用HA吸收滲液、抗炎和促進傷口愈合的功效，開發出用于燒傷治療的新型制劑--海普林軟膏。鑒于HA的潤滑和保水性，在對皮膚消毒和治療時，HA可減少皮膚所受的刺激，保護和滋潤皮膚，尤其適用于對黏膜和嬰幼兒皮膚消毒的諸多功效，他們又在國內首次將HA用于皮膚外用消毒品中，開發出了含HA的系列皮膚消毒產品。

　　凌沛學研究員最后強調，他們在研發上始終堅持“選擇研究課題以市場為導向，課題工藝設計與產業化生產緊密結合”的方針，為了使科研成果高效產業化，該研究院開發的各種新產品都通過其下屬的山東正大福瑞達制藥有限公司投放市場，該公司也由此成為國家食品藥品監督管理局批準的國內惟一擁有HA獨立知識產權的生產企業。

　　相關鏈接

　　透明質酸（HA）又名玻璃酸鈉，是一種酸性黏多糖，廣泛存在于生物體內，具有優異的黏彈性、潤滑性、保水性和生物相容性。

　　人體皮膚的細嫩、光滑和彈性主要依靠透明質酸的保水功能。雞冠、人臍帶、動物眼球的透明質酸含量豐富，是生產透明質酸的主要原料。研究發現，某些種屬的鏈球菌在繁殖中可分泌透明質酸，由此誕生了發酵法生產透明質酸的新技術。

　　為克服天然透明質酸在人體易于降解的缺陷，研究人員對其進行了交聯修飾。改構后的透明質酸可根據需要設計存留時間，還可以利用透明質酸的受體選擇，使治療藥物定位釋放，并由此產生了透明質酸給藥體系的概念。

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