制药人，向太空出发吧！-TONACEA

制药人，向太空出发吧！

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2023-05-10 14:54

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大湾区生物医药产业创新领域顶尖行业盛会

从李白九天揽月，到神舟太空盘旋；曾经只是想象与浪漫的代名词，如今却能通过影像真切地窥得一角。从古至今，人类从未停止过对太空的想象与探索。

4月20日，美国太空探索技术公司（SpaceX）的“星舰”超重型火箭进行首次轨道飞行。然而发射并不成功，火箭点火升空几分钟后在半空中爆炸。

与之不同的是，在一个月前，SpaceX的“龙”飞船从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心成功发射升空，船上除了装载有国际空间站的物资外，还有包括BMS生物制剂实验在内的一些研究材料。

显然，BMS在为病人寻找解决方案的过程中已不满足地球的“供给”，医药人尝试跳出常规思维，跳出地球，向更无垠且充满想象的太空发起冲击。沿着这个视角，我们可以发现飞向宇宙的却不止BMS。

地球距离月亮平均约38万公里，地球距离太阳约1.5亿公里，地球距离火星平均约为2亿公里。那么，我们离治愈病人还差多少距离？

搭上SpaceX的顺风车

根据美通社的新闻稿，“龙”飞船在此次飞行中，担负着向国际空间站运送生命科学和技术开发领域内重要的研究责任。这些调查旨在改善地球上的生活并促进近地轨道的商业发展。其中，BMS研究微重力下生物治疗化合物结晶就是项目之一。

针对此次“太空研究”，BMS材料科学与工程副主任Robert Garmise表示，“微重力给我们提供了更高分辨率的晶体，以及可以用来设计新药的信息”。

研究结晶过程如何改善生物制造，并最终提供更高剂量的蛋白质，是BMS的项目重点。空间站里的微重力条件更有利于蛋白质结晶——在早期的微重力研究中，研究人员发现太空中生长的蛋白质晶体相比地球上的质量更好。

Garmise指出，这些晶体结构可以告诉我们如何稳定分子，为患者提供更好的药物。此外，研究人员还能通过分析蛋白晶体，更精确了解蛋白质结构，有助于发现潜在的药物。

更进一步，蛋白质结晶科学的进步，可能会彻底改变现有的生物制剂的开发和生产方式。理论上，结晶治疗药物具有更好的稳定性和更浓缩的剂量强度。这给患者带来在家注射的可能，而不用去医院等医疗机构定期注射。

如果结晶蛋白不需要冷冻或冷藏储存，且占用的空间更少，那么就可以为供应链节省大量资金，同时也可能会减少对环境的影响。在这种形式下生产，将产品推向市场所花费的时间和精力，以及储存方式等，都会随之发生变化。

当然，这并非BMS对于太空的第一次探索。2020年11月，BMS协助推出了一项国际空间站实验，探索微重力下的蛋白质结晶研究，旨在改善药物配方和输送。而这项实验的落地源于更早之前的2018年，由CASIS资助，BMS进行的一项针对蛋白质结晶微重力研究。

一张2020年在国际空间站上生长的蛋白质晶体照片，验证了实验的成功：这些晶体比在地面实验中生长的晶体更大、更均匀、更有序。

此次的研究团队试图在2020年研究的基础上，确定在微重力下产生大型高质量晶体的物理条件。研究将持续数月，包括使用蒸汽扩散和间歇结晶技术对多种蛋白质生物制剂进行结晶，在地球上通过X射线衍射等一系列方法对得到的蛋白质进行分析，并比较晶体在太空中生长和在地球上生长的区别等。

Garmise表示，“在未来，我们希望继续提高大家对微重力治疗结晶的知识，将我们的知识应用到更广泛的模式中”。

在BMS向宇宙进击的同时，斯坦福大学和约翰霍普金斯大学的研究团队也将一组新的心脏芯片实验送入太空。他们希望通过研究微重力对心肌细胞的衰老影响，探索心血管疾病的新疗法。

更多的太空探索

BMS并不是唯一一家对太空制造感兴趣的制药公司。2022年，在NASA公布的一系列新的合作伙伴名单中，一家名为Redwire Corporation的公司力图打造太空制药实验室。

顺藤摸瓜，不难在Redwire的合作名单中，发现另一制药巨头礼来的身影。2022年，在Redwire向近地轨道发行的制药太空实验室——生物晶体优化实验（PIL-BOX）的初始飞行任务期间，礼来与Redwire合作进行了关键测试。

PIL-BOX通过提供微重力平台，帮助改进药物开发，即通过了解生物系统的变化，促进新的实验。甚至，这种新的理解能带来地球上无法产生的产品。根据新闻稿，礼来侧重于糖尿病与心血管疾病的疗法开发，但未公布具体目标。

其实，国际空间站对于癌症的探索更早。1998年，哥伦比亚号执行了一项特殊的任务——培养细胞。6天太空旅行后的细胞，在抵达地球后经历一系列分析。研究人员对1万个基因进行检查，发现有1632个基因表达在微重力环境下发生了变化。这次试验首次表明，低重力可以影响多种基因表达。

此外，微重力环境还能更好地模拟人体环境：在这种条件下，体外细胞能以球状结构生长，且更容易聚集在一起（通常情况下，实验室环境中，细胞生长扁平，呈片状分布）。因此，有助于更好的药物测试。2017年，Oncolinx就将自己的ADC药物Azonafide，送上了太空，进行功效和代谢的评估试验。

宇航员Peggy Whitson正在研究Azonafide

上文所提及的SpaceX，在执行对国际空间站的第27次商业补给任务期间，Redwire进行了关于AmpliRx平台的太空研究（与MakerHealth合作开展Ampli Space Pharmacy项目）。AmpliRx是一个即插即用的生化制造平台，利用流动化学的优势实现分布式、价格合理且可扩展的药物生产。

AmpliRx最先诞生于麻省理工的小型设备实验室，之后上至尖端的波士顿实验室，下至撒哈拉以南等极端环境，AmpliRx的制造能力不断得到验证。太空则是又一关键的跃进，AmpliRx开发人员希望借助国际空间站的微重力环境，对流动特性有更深的理解。如若有一日，AmpliRx能够实现无论是何时何地，都能按需生产药物。

安装在地面上的Ampli Space Pharmacy Reader

另一方，总部位于休斯顿的生物技术公司Rhodium Scientific，也正在追逐太空生物制造。他们探索的重点在于，低重力将会为基于细菌和酵母的药物生产带来什么。

微生物在不同的环境中，会有不同的表现形式。“当生物学进入太空，这种变化有可能是好的，也有可能是坏的。”Rhodium的CSO在接受采访时表示。他们希望借助新的环境压力，加快制造速度，或者产生更好、更新颖的产品。

在一项太空研究中，Rhodium探索噬菌体-细菌之间新的相互作用，以便推进菌群快速进化。噬菌体是一种侵入和破坏细菌但却不伤害真核细胞的病毒，于1915年被发现且应用治疗。但在15年后，青霉素等抗生素的问世，迅速削弱了医学界对噬菌体疗法的兴趣。然而，抗生素耐药性的出现，又将噬菌体疗法拉回人们视野。

国际空间站能够提供独特的低剂量辐射以及微重力环境，噬菌体或有可能产生功能性突变，并从存活的细菌中筛选出噬菌体抗性类型。制药行业对这一领域的进展非常关注，因为这将直接影响新型抗生素的替代和开发战略，而抗生素，已经渗透到人们的日常用药的角落。

— 小结 —

人类会在未来二十年内踏上火星吗？现实与科幻小说，真的难以区分哪个更加精彩。但对太空的投入则是无疑问的增长——有分析师预测，到2040年，全球将有1万亿美元投入太空经济。

但我们对太空的制药仍了解太少。失去重力，失去地球磁场保护后经受宇宙辐射，在与地球完全不同的环境下，无论是制药、还是临床试验，研究者都得跳出传统设计思路。

或许现在谈论“将会取得的成就”还为时过早，尤其是地球上的事情大家都还没搞定。但是，纵观历史，太空研究也会为地球带来新的技术应用，比如假肢、人工耳蜗和红外线耳温计等医疗创新，最先都起源于NASA资助的研究。

制药业寻求的开发与制造新突破，或许将由航天新时代带来。

参考资料：

1.Space, the final frontier for drug manufacturing? Endpoints

2.Redwire-Managed Investigation to Improve Pharmaceutical Drug Manufacturing Launching on SpaceX-27 to ISS；Redwire

3.BMS官网新闻稿

4.新航程开启，BMS生物制剂实验又登太空；壹药经理人

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