“当想到‘神奇药物’时，我们总是先想到胰岛素，其实肝素也挽救了很多生命。然而目前这种重要的药物仍然完全来自动物，Optimivia 的创新技术允许在无菌实验室而不是肮脏的屠宰场生产肝素。”荣获 2013 年诺贝尔生理学或医学奖的 James E. Rothman 博士曾说道。
Optimvia 是一家专门合成工程蛋白质以用于治疗的生物技术公司，正在设计工程酶系统和辅助因子，为重要的、有风险的治疗产品创建新的、更快、更便宜和更安全的供应链。上文中提到的 James E. Rothman 博士便是该公司的董事之一。
图丨James E. Rothman 博士（来源：Optimvia 官网）
近日，该公司宣布与合成生物学平台型公司 Ginkgo Bioworks 建立了合作伙伴关系，以提高生物合成肝素的生产效率。Optimvia将利用 Ginkgo 的细胞和酶工程平台及其发酵工艺开发专业知识，加快其生物合成肝素速度。
Optimvia已搭建成 ADEPT平台，可以使用氨基酸序列构建新蛋白质，制造具有定制功能的分子，目前已通过该平台完成了肝素的生物合成。生物合成肝素也是 Optimvia 使用其 ADEPT 平台开发的第一个商业候选物。
肝素因从肝脏发现而得名，也存在于肺、血管壁、肠粘膜等组织中，是动物体内一种天然抗凝血物质，目前肝素主要是通过从屠宰的猪肠中刮取粘膜内层来生产的，每年需要超过 3.5 亿头猪来满足全球 100 公吨肝素的需求。
作为一种抗凝剂，肝素在体内外都有抗凝血作用，临床上主要用于血栓栓塞性疾病、心肌梗死、心血管手术、心脏导管检查、体外循环、血液透析等。
“每 10 人中就有 5 人在生命的某个阶段需要肝素。没有它，医学就不会取得今天的成就”，纪录片《Heparin: 100 Years Saving Lives》曾这样说明肝素的重要性。
生产非动物源性肝素证明了 Optimvia 合成硫酸聚糖的平台技术的原理。启用酶促生产可以创造供应链的多样性，并减少或消除从猪肠中大量提取肝素的需要。
图 | Optimvia 设计的蛋白质（来源：Optimvia 官网）
为解决传统的动物源肝素应用、原料收集和生产过程中易受污染的问题，满足全球市场对肝素的巨大需求，开发非动物源肝素系列产品的研究和临床应用具有重要意义。
多年来，肝素只能从动物身上提取，各国研究者都在尝试化学合成肝素，但均遭遇失败。直到2008 年武汉理工大学化工学院和美国北卡罗莱纳大学联手，在全球首次成功研制出人工合成肝素，这项研究成果填补了世界药物研究的空白。
当前制备非动物源性肝素有两种方法，一种是从大肠杆菌 K5 菌株发酵制备的肝素开始，通过化学酶促修饰将其转化为抗凝肝素；另一种是从二糖开始，使用 UDP-葡萄糖醛酸、UDP-N-乙酰氨基葡萄糖和 UDP-N-三氟乙酰氨基葡萄糖作为单糖供体将其延长为七糖，然后七糖转化为抗凝超低分子量肝素。然而，这两种方法只能制备毫克肝素，仍未达到工业生产规模。
Optimvia 官网并未显示其非动物源性肝素合成方法，当前其目标也不仅止于替代动物源性肝素，更希望利用其 ADEPT平台衍生出具有新颖特性的肝素类药物。
参考文献：
https://www.prnewswire.com/news-releases/optimvia-and-ginkgo-bioworks-announce-partnership-to-manufacture-biosynthetic-heparin-301455332.html
https://www.fiercepharma.com/manufacturing/ginkgo-and-optimvia-team-to-boost-production-biosynthetic-heparin
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