抗癌新藥埃博霉素B中試生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化

1、抗癌新藥埃博霉素B中試生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化埃博霉素(Epothilones )，又名埃坡霉素，埃坡西龍。是由黏細(xì)菌纖維堆囊 菌 Sorangium cellulosum 產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)為 16元內(nèi)酯大環(huán)為中心 體，噻唑環(huán)配基為側(cè)鏈的一類細(xì)胞毒性化合物。 埃博霉素的抗腫瘤作用機(jī)理與紫 杉醇相似，即抑制微管解聚。埃博霉素在p-糖蛋白表達(dá)型的多藥耐藥性腫瘤細(xì)胞系中顯示很強(qiáng)的抗腫瘤活性，這種腫瘤細(xì)胞系紫杉醇是殺不死的，加之埃博霉 素比紫杉醇有更好的水溶性，且毒副作用很小，被公認(rèn)為 21世紀(jì)最有效的抗癌 藥物。由美國施貴寶公司開發(fā)的埃博霉素B內(nèi)酰胺衍生物Ixabepilone (商品名Ixempra

2、, “伊沙匹隆”)，于2007年10月16日獲得FDA®準(zhǔn)在美國上市，這 是迄今第一個上市的埃博霉素衍生物 一、項(xiàng)目的背景及實(shí)施的必要性 1、項(xiàng)目所屬行業(yè)或產(chǎn)業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位、發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)瓶頸以及亟 待解決的技術(shù)問題 本項(xiàng)目屬生物醫(yī)藥行業(yè)，即藥物生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。本項(xiàng)目是采用基因工程育種技 術(shù)培育埃博霉素B高產(chǎn)菌株，以該菌株高產(chǎn)率發(fā)酵生產(chǎn)抗癌藥物埃博霉素 B,以 及通過半合成方法獲得埃博霉素衍生物，作為抗癌藥物的原料藥和用于生產(chǎn)相應(yīng) 制劑。該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化將為我國生物制藥行業(yè)增添一個新的產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)類型。 本項(xiàng)目目標(biāo)是抗癌藥物的研發(fā)與生產(chǎn)。目前，在國內(nèi)有4家研發(fā)埃博霉素單位，他們是

3、：山東大學(xué)，主要是粘細(xì)菌生 物學(xué)基礎(chǔ)研究；廣州華南理工大學(xué)，主要是粘細(xì)菌分離鑒定及高產(chǎn)菌株誘變研 究；華北制藥集團(tuán)新藥中心，已經(jīng)建立了黏細(xì)菌研究平臺，著手埃博霉素B的研發(fā)；閻家麒教授主持的課題組，主要研究埃博霉素全長基因簇及其質(zhì)粒構(gòu) 建，獲得埃博霉素B的高產(chǎn)菌株并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室制備和中試生產(chǎn)。國內(nèi)覬覦并實(shí)施埃博霉素B研發(fā)的生產(chǎn)企業(yè)主要是浙江華東藥業(yè)集團(tuán)股份有限 公司和浙江海正藥業(yè)，目前兩家的實(shí)驗(yàn)室研究階段尚未結(jié)束， 產(chǎn)率均達(dá)不到中試 要求的最低水平，以及產(chǎn)物分離等難題正在摸索之中，現(xiàn)階段尚不具備大規(guī)模生 產(chǎn)的條件。制約埃博霉素規(guī)模化生產(chǎn)的瓶頸，在技術(shù)層面上有如下幾個問題：( 1)粘細(xì)菌 纖維堆囊菌

4、的生長速度非常緩慢，其倍增時間是 16 小時，原宿主菌發(fā)酵產(chǎn)率很 低：埃博霉素A 0.25-1mg/L;埃博霉素 B 0.12-0.5mg/L°(2)目前，國內(nèi)外 采用物理、化學(xué)方法進(jìn)行原宿主菌的誘變育種， 提高了埃博霉素的產(chǎn)率，埃博霉 素A達(dá)到18-20mg/L,埃博霉素B達(dá)到8-9mg/L,但依然離規(guī)?；a(chǎn)所要求的 埃博霉素B>30mg/L還有一定距離。(3)粘細(xì)菌纖維堆囊菌的遺傳背景非常模 糊。(4)由于該種黏細(xì)菌的外源 DNA勺轉(zhuǎn)化效率低，加之可用的分子生物學(xué)工 具的限制，對此菌進(jìn)行DNA分子改造相當(dāng)困難，因而，影響埃博霉素的工業(yè)化生 產(chǎn)。因此，如何提高埃博霉素的產(chǎn)量

5、（使埃博霉素B產(chǎn)率達(dá)到30mg/L是規(guī)?；?產(chǎn)抗癌藥物埃博霉素亟待解決的技術(shù)問題。2、項(xiàng)目研發(fā)的必要性，對產(chǎn)業(yè)技術(shù)提升和轉(zhuǎn)型升級的作用及其能夠產(chǎn)生的重大 經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益癌癥是威脅人類健康的第二大疾病，死亡率僅次于心血管疾病，任何一個國家都 把抗癌藥物的研發(fā)列為重中之重。尤其是埃博霉素，以其巨大的商機(jī)將各國藥物 科學(xué)家和制藥廠商目光聚焦在產(chǎn)業(yè)化上面。 目前，世界上已經(jīng)有 6個埃博霉素衍 生物相繼進(jìn)入I期、II期和III期臨床試驗(yàn)，預(yù)計(jì)不到5年就可以陸續(xù)上市。 我們前期研究工作起步于 2000年，起初（2000-2004 年）是埃博霉素（當(dāng)時名 稱為“埃坡西龍”）的全合成研究，目標(biāo)產(chǎn)物是埃

6、博霉素A和埃博霉素B,然后是全合成埃博霉素B的內(nèi)酰胺衍生物（即現(xiàn)在美國上市的“依沙匹隆”），2004 年之后，我們只用了一年多的時間完成了埃博霉素生物合成的研究， 選育了埃博 霉素B的高產(chǎn)菌株，并且完成了埃博霉素全基因簇的構(gòu)建并與科斯質(zhì)粒完整地縫 合在一起，再轉(zhuǎn)化到宿主菌表達(dá)，獲得埃博霉素B的高產(chǎn)菌株。使埃博霉素B的產(chǎn)率大幅度提高，達(dá)到 30mg-100mg/，L 為埃博霉素產(chǎn)業(yè)化奠定了可靠的基礎(chǔ)。基因工程技術(shù)在制藥領(lǐng)域里的應(yīng)用并使之產(chǎn)業(yè)化，目前在我國方興未艾，但是， 應(yīng)用最先進(jìn)的Red/ET基因重組技術(shù)選育高產(chǎn)菌株用以生產(chǎn)埃博霉素 B并實(shí)施產(chǎn) 業(yè)化，本項(xiàng)目當(dāng)屬首例。該項(xiàng)目的實(shí)施，在技術(shù)層面上

7、占據(jù)高端，時間上領(lǐng)先國內(nèi)所有院校和科研院所， 埃博霉素B高產(chǎn)菌株屬獨(dú)家擁有。因此，有理由說，目前該項(xiàng)目的實(shí)施可以穩(wěn)定 地獲取得巨大經(jīng)濟(jì)、社會效益。迄今，除了美國施貴寶公司，全世界還沒有任何 一個國家聲稱他們獲得了 30mg/L以上的生產(chǎn)能力的埃博霉素B高產(chǎn)菌株，可以 付諸實(shí)施埃博霉素B產(chǎn)業(yè)化。因此，本項(xiàng)目的實(shí)施，我國將是世界上第二個實(shí)施 埃博霉素B大規(guī)模生產(chǎn)的國家。采用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，生物合成埃博霉素B對產(chǎn)業(yè)技術(shù)的提升具有極大的意 義。以高技術(shù)含量戰(zhàn)勝低水平仿制，做到人無我有，人有我優(yōu)。就我們這樣的中 小型生物醫(yī)藥生產(chǎn)企業(yè)，資金不是我們的優(yōu)勢，但是，只要我們擁有世界上最先 進(jìn)的生物技術(shù)，就

8、會擁有未來的市場。美國金融風(fēng)暴導(dǎo)致的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)危機(jī)， 必定 放緩施貴寶公司依沙匹隆對中國市場的逼近腳步， 削弱占領(lǐng)中國市場的力度。況 且，依沙匹隆的昂貴價格并不適合中國患者的經(jīng)濟(jì)承受能力， 依沙匹隆的市場前 景并非樂觀。這正好給了我們一個千載難逢的發(fā)展機(jī)遇。埃博霉素可能是目前所有藥物中價格最高的品種（典型的“天價藥” ），以美 國的伊沙匹?。ò２┟顾谺衍生物）注射劑為例，15mg支平均批發(fā)價（AWP921.96 美元，45mg支的平均批發(fā)價（AWP 2765.89 美元。1kg伊沙匹隆可以制造出價 值4302萬美元的制劑。1kg依沙匹隆是用4kg埃博霉素B合成的，相當(dāng)于1kg 埃博霉素B可以制造

9、出1000萬美元的制劑。而我們生產(chǎn)1kg埃博霉素B的成本 卻不到400萬元人民幣。近期，Sigma-Aldrich 公司也推出埃博霉素B產(chǎn)品（標(biāo) 準(zhǔn)品或?qū)φ掌罚?，產(chǎn)品號 E2656 2008年12月11日報(bào)價:10 g / 145.50 美元 （14,550美元/ g） （"214,227 /g 元人民幣）。目前，國內(nèi)已經(jīng)有經(jīng)銷埃博霉 素B的商家，打出的價格是2400萬元人民幣/1kg。由此可以看出，埃博霉素 B 的生產(chǎn)蘊(yùn)藏著多么大的經(jīng)濟(jì)效益！另外，埃博霉素B最終要轉(zhuǎn)化為各種衍生物（如 埃博霉素B內(nèi)酰胺衍生物、埃博霉素 D 21-氨基-埃博霉素B等），這些都是與 美國現(xiàn)在上市的依沙匹

10、隆同等療效的藥物， 我們將這些衍生物開發(fā)出制劑，就不 必再進(jìn)口天價的美國埃博霉素制劑，可以大大減輕我國癌癥患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)， 造 福于廣大癌癥病人，也減輕了國家在全民醫(yī)療費(fèi)用上的壓力， 這是更大的社會效 益。埃博霉素B不但可以轉(zhuǎn)化另外幾種衍生物，它本身也是一種抗癌活性很強(qiáng)的抗癌 藥物，在美國現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入 II 期臨床試驗(yàn)。我國食品藥品監(jiān)督管理局于 2008年 2 月 4日受理了美國施貴寶公司依沙匹隆的 臨床申請。但是，其他幾種衍生物（包括埃博霉素 B）均沒有取得中國專利保護(hù) 和藥品行政保護(hù)，這正是我們的機(jī)會。迄今，我們在埃博霉素上已經(jīng)申報(bào)了 4 個發(fā)明專利： 閻家麒：一種天然產(chǎn)物埃坡西龍全合成新

11、方法，CN 1418881A閻家麒：天然產(chǎn)物埃坡西龍 B內(nèi)酰胺衍生物全合成方法，CN 1554659A 閻家麒：埃博霉素B內(nèi)酰胺衍生物的制備方法，CN 101323869A閻家麒：埃博霉素 D內(nèi)酰胺衍生物，申請?zhí)?200810132924.1（2008-7-2）（初 審中）本項(xiàng)目為擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)。、項(xiàng)目主要實(shí)施內(nèi)容 前期歷時十年的實(shí)驗(yàn)室研究工作，曾采用 Red/ET分子生物學(xué)DNA同源重組，使 埃博霉素全長基因簇完整地縫合在一起， 并轉(zhuǎn)化到新的宿主菌中，得到高表達(dá)的 菌株（10mg/L）。之后又經(jīng)傳統(tǒng) UV和亞硝基胍（NTG誘變育種，得到埃博霉素 B 高產(chǎn)菌株，使埃博霉素B的產(chǎn)率達(dá)

12、到30mg-100mg/L,為中試和產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了最 為重要的條件。1. 本項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容（1） 首先，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模制備供申報(bào)新藥用的埃博霉素B樣品，2-20g。（2） 中試規(guī)模年產(chǎn)埃博霉素 B 1.0-1.5kg, 大規(guī)模生產(chǎn)年產(chǎn)埃博霉素B 5-10kg。（3）以埃博霉素B為起始原料，通過結(jié)構(gòu)修飾，生產(chǎn)三種埃博霉素系列產(chǎn)品：埃博霉素B內(nèi)酰胺衍生物（即“伊沙匹隆”）埃博霉素D和21-氨基-埃博 霉素 B。（4）申報(bào)新藥：1.1類新藥：埃博霉素 B埃博霉素D和21-氨基-埃博霉素B; 2類新藥：埃博霉素B內(nèi)酰胺衍生物。2. 實(shí)施本項(xiàng)目必要要的條件（1）中試： 建立種子細(xì)胞庫（研究細(xì)胞庫、原始細(xì)胞庫和工

13、作細(xì)胞庫），200-250平方米， 包括一個百級潔凈間。 中試發(fā)酵系統(tǒng)：（搖瓶一15L50L-500L）。（2）產(chǎn)業(yè)化：2組 3040t 發(fā)酵罐。三、項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)和預(yù)期效果項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)：（1）埃博霉素B中試規(guī)模生產(chǎn)，完成年產(chǎn)埃博霉素B 1.0-1.5kg, 大規(guī)模生產(chǎn)，完成埃博霉素B 5-10kgo（2）以埃博霉素 B為起始材料通過結(jié)構(gòu) 修飾，生產(chǎn)埃博霉素B內(nèi)酰胺衍生物以及埃博霉素 D和21-氨基-埃博霉素B兩 種有望在國外批準(zhǔn)上市的抗癌藥物。（3）制備足夠樣品，將埃博霉素B埃博霉素D和21-氨基-埃博霉素B三種藥物先按一類新藥申請注冊，待國外一旦批 準(zhǔn)其中某個品種上市，我國藥監(jiān)局就將其歸入二

14、類藥物審批程序， 從而可以減少 審批時間和費(fèi)用。預(yù)期效果：（1）埃博霉素B產(chǎn)業(yè)化規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到年產(chǎn)5-10kg以上。在沒有得到原料藥證書 之前，先作為“藥物原料”或“化工原料”或“A 物質(zhì)”，我們預(yù)訂的出廠價格 為1500萬元/kg （按低于市場價），10kg埃博霉素B產(chǎn)值1.5億元。（2） 制劑生產(chǎn)待取得新藥證書（原料藥和制劑）之后，以埃博霉素B內(nèi)酰胺衍生物計(jì)，參照目前美國施貴寶公司的埃博霉素B內(nèi)酰胺衍生物（即“依沙匹隆”）規(guī)格45mg支批發(fā)價為2765.89美元（約合19,361元人民幣/支），我們 可把該藥批發(fā)價大大降低成 4840元人民幣/支（相當(dāng)于美國依沙匹隆價格的 1/4， 絕對的價

15、格競爭優(yōu)勢），以此計(jì)算：10kg 埃博霉素B可以合成2.5kg埃博 霉素B內(nèi)酰胺衍生物,制成制劑為55,500支，產(chǎn)值2.68億元。（3）退一步而言，本項(xiàng)目的實(shí)際可行的目標(biāo)可以只建立中試生產(chǎn)規(guī)模，每年生產(chǎn)1.0-1.5kg埃博霉素B或200g300g伊沙匹隆，如果企業(yè)沒有資金能力申報(bào)1 類新藥，則可以將埃博霉素B或伊沙匹隆提供給國內(nèi)有能力申報(bào) 1類新藥而又苦 于拿不到埃博霉素B或伊沙匹隆樣品的企業(yè)，甚至可能成為這些企業(yè)今后的原料 供應(yīng)商。技術(shù)所有者背景資料：（詳見附件）本負(fù)責(zé)人閻家麒教授是中國藥學(xué)會高級會員， 我國生物醫(yī)藥領(lǐng)域的知名學(xué)者。 其專業(yè)領(lǐng)域?yàn)樗幬锷锛夹g(shù)，有機(jī)合成和天然產(chǎn)物化學(xué)，曾在

16、紫杉醇半合成、紫 杉醇手性側(cè)鏈合成和多烯紫杉醇合成研究上取得成績。 在埃博霉素生物合成研究 上，首次應(yīng)用Red/ET基因重組技術(shù)，克隆出埃博霉素全長基因簇并縫合在質(zhì)粒 上，轉(zhuǎn)入異質(zhì)宿主菌中表達(dá)，構(gòu)建高產(chǎn)的工程菌株，在解決黏細(xì)菌纖維堆囊菌產(chǎn) 率低、制約大規(guī)模生產(chǎn)的難題上取得重大突破。 閻家麒教授在中國科學(xué)核心刊物 上發(fā)表論文 70余篇，申報(bào)發(fā)明專利 13 項(xiàng)，其中有關(guān)埃博霉素的論文 10 余篇， 專利 4 項(xiàng)。四、投資與效益 本項(xiàng)目預(yù)算總投資約3000萬元，用于（1）埃博霉素B的中試與產(chǎn)業(yè)化；（2） 埃博霉素B埃博霉素D和21-氨基-埃博霉素B的新藥注冊；（3）建成埃博霉 素的制劑廠房和GM陣間。本項(xiàng)目可以分期進(jìn)行，中試階段總投資 400 萬元，建一個中試實(shí)驗(yàn)室，面積 700 平米，中試設(shè)備投資 150 萬元（包括：搖瓶機(jī)、 15L-50L-500L 發(fā)酵系統(tǒng)；超低 溫冰箱、培養(yǎng)箱、凍