用“执着”书写生长因子基因新药壮丽篇章——记教育部长江学者特聘教授暨长江创新团队负责人李校堃教授

本刊记者 王银凤 张欣浪

用“执着”书写生长因子基因新药壮丽篇章
——记教育部长江学者特聘教授暨长江创新团队负责人李校堃教授

本刊记者 王银凤 张欣浪

2009年1月11日，北京人民大会堂气氛热烈，2008年度国家科学技术大会伴随着雄壮的国歌声拉开了帷幕。有一位中年科学家，在与国家领导人胡锦涛主席握手时，深邃的眼神掩盖不住眼角激动闪烁的泪光，他就是获2008年度国家技术发明二等奖的第一完成人李校堃教授，其实在这之前李校堃教授已经拥有了诸多光环，诸如教育部长江学者特聘教授、教育部长江创新团队首席科学家、“新世纪百千万人才“国家级人选等，但此时此刻，为何他显得如此激动呢，后来他告诉大家“本次获得国家发明奖是对从事成纤维细胞生长因子研究几代人的工作最好的肯定和认同，是近二十年辛勤汗水浇灌的璀璨花朵。作为一个长期专注于成纤维细胞生长因子领域的学者，感到由衷的喜悦和激动……”

应该说，人类与疾病的斗争贯穿于人类文明发展史的全过程，从古老的中草药到后来的化学药，无不在改善人类的健康方面作出了积极的贡献。而生物制药作为近几十年来医药发展的新方向，由于其作用特异、效果强大、安全性能好等突出优点，日益成为了医药科技工作者追逐的焦点。成纤维细胞生长因子FGF作为众多生物制药中的一个重要成员，是一种对来源于中胚层和神经外胚层的多种类型细胞具有广泛的生物学活性的重要功能蛋白。在临床上，FGF对人体的骨骼系统、消化系统、血液系统、呼吸系统、内分泌系统、生殖系统、免疫系统、神经系统都具有非常重要的作用，具有广泛的应用前景。FGF家族至今已有23个成员，而且这23个家族成员，具有着各自独特的作用特点和临床应用价值。研究得最多的FGF-1和FGF-2对大面积烧烫伤、难愈性溃疡等具有极其重要的促愈合作用；而对于骨骼系统，FGF-8可以促进生成大量的成骨细胞、抑制破骨细胞，治疗骨质酥松、股骨头坏死、关节炎、风湿病和因钙缺乏导致的疾病；对内分泌系统，FGF-19,21,23可以促进人体荷尔蒙生长，加强各种酶、荷尔蒙的分泌，增强肾功能，加强水的代谢，帮助体内排毒；F-11对于免疫系统，可以刺激胸腺再生，加快淋巴T细胞、B细胞、吞噬细胞的生成，提高免疫功能，吞噬病毒病菌和癌细胞，治疗癌症和肿瘤；对神经系统，FGF-1,10可以加快恢复神经系统功能，促进脑神经细胞、树突生成，逆转脑萎缩，加快深度睡眠，治疗老年性痴呆、神经衰弱、记忆力减退、神经性头痛……在临床上，FGF可用于创伤修复和治疗心脑血管疾病、神经系统疾病等，具有广泛的应用前景。美国FDA已批准将FGF用于治疗冠心病进入Ⅱ/Ⅲ期临床，国外专家预计FGF在未来十年的全球市场潜力可达50亿美元。

在国外FGF均采用温控诱导型，表达产物以不溶的包涵体形式存在，经过变性复性后，导致FGF的活性降低甚至丧失且产量低；同时由于FGF不是糖基化蛋白，易于凝聚沉淀，难提出和保存，另外，FGF存在的稳定性和安全性缺陷等尚待解决的问题。基于广阔的市场前景及FGF开发中尚待解决的关键工程技术问题的问题，二十多年来，李校堃教授在生物界如林剑教授等老一辈科学家的指点下，带领FGFS科研团队一直专注于成纤维细胞生长因子的研究并取得了国内领先、国际先进的研究成果及水平。

自上世纪90年代初以来，科研团队从建立FGFs的E.coli稳定表达体系开始，进而建立可溶性高效表达体系和对FGFs进行有效的定点修饰改造，成功实现了FGF产品的三次技术提升，对国内生物医药行业起到重要的推动和示范作用：早期FGF的来源主要从牛脑垂体中提取，存在提取工艺复杂、得率低、成本高和难以规模化制备高纯度的FGF蛋白的难题，科研团队在90年代初即以基因工程方法构建了重组FGF基因工程菌，采用发酵方法实现碱性成纤维细胞生长因子的规模化生产，实现了FGF药物的第一次技术提升，在国家“八五攻关计划”项目等支持下，于1996年获得国内第一个重组牛碱性成纤维细胞生长因子rbbFGF一类新药。在产品应用过程中，科研团队发现牛源性第一代bFGF可能有免疫原性和诱导免疫排斥反应，存在人体顺应性差的弱点，于是开始克隆人源FGF基因，构建稳定、高效表达人FGF的工程菌株，采用高密度发酵法及改良的二步排阻提纯工艺，分离得到纯度大于99%的目的蛋白，实现了FGF药物的第二次技术提升，成功开发出第二代人源化bFGF，获得了重组人碱性成纤维细胞生长因子rhbFGF一类新药。后来，科研团队又发现上述FGF在规模化生产中主要是以包涵体表达以及FGF蛋白N末端易降解、FGF蛋白易于聚合变性的工艺技术问题，科研团队遂采取两种策略：对人源aFGF进行遗传改造，采用N末端遗传突变的方法，将N末端19个氨基酸删除，成功构建了高效表达的aFGF135基因工程菌株，实现了可溶性表达，表达量达到20%，在不影响FGF的生物学活性前提下，三批检定结果表明，缺失后重组蛋白的N末端降解和二聚体形成率明显降低，实现产品的第三次技术提升！在国家十五863项目等支持下，在2006年再次获得重组人酸性成纤维细胞生长因子rhaFGF一类新药。

二十年的努力，取得了三个国家一类新药，一举奠定了李校堃教授的科研团队在国内乃至国际上生长因子研究领域的重要地位。

左：李校堃教授向浙江省副省长郑继伟和温州医学院院长瞿佳汇报工作右：李校堃教授与诺贝尔奖获得者美国加州理工大学马库斯教授合影

在新药成功开发的基础上，科研团队高度重视科研成果的转化和应用，联合生产企业，组织国内多家医院，首次将FGFs应用于临床创伤、烧伤病人，系统研究了FGF对各类损伤的保护及修复效应与作用机制，改变了过去单纯应用传统药物通过控制感染促进修复的“被动治疗”理念，FGF通过主动修复方式促使伤口愈合，为创伤修复提供了新的手段，并提出了“主动修复”的治疗概念。目前FGF已经应用到烧伤、整形、普外、妇产、皮肤、骨科和五官科等各大科室，为患者提供了快速显效的主动促愈合新药，取得了显著的社会和经济效益。

目前，围绕生长因子基础和应用开发研究，李校堃教授及其带领的科研团队已经取得了较为丰硕的成果：他围绕重组成纤维细胞生长因子家族(FGFs)开展蛋白药物的分子设计、结构修饰、靶点筛选，对FGFs新突变体从分子、细胞、动物模型水平进行系统研究，阐明FGFs促创伤修复、神经保护及心肌保护等药理作用机制。他带领的科研团队发现了FGF参与调控糖尿病并发症，也发现FGF对生殖发育的影响及调控新机制，为该类药物广泛应用提供了理论基础。在基础研究领域，发表了有关生长因子方面的论文200余篇，其中SCI收录的有120篇，包括PNAS，JACC，BLOOD等国际著名学术刊物；围绕工程技术研究，申请了42项发明专利，获得授权9项；承担了一大批国家863、国家新药创制、国家科技攻关等科技项目；相关科研成果先后获得2009年度国家技术发明二等奖、2008年度中华医学科技一等奖、2007年度中国药学会科学技术一等奖、2004年度国家科技进步二等奖等重大奖项。

在开展科研工作的同时，李校堃教授高度重视产学研有效结合的发展模式，先后将所承担完成的科研成果与企业进行了捆绑式合作，孵化了三个国家发改委高新技术产业示范基地、推动了三家企业分别在境内外上市，为社会创造了巨大的财富，为推动我国生物医药产业的发展作出了积极的贡献。

科学研究永远是一个无止境的旅程，为了保持国家领先，李校堃教授围绕生长因子研发和产业化仍在继续着充满挑战和希望的征程：

1、与美国纽约大学国际FGF权威MOOSA团队合作，开展生长因子家族新成员FGF-9,FGF-19,FGF-21,FGF-23的结构分析和构效研究，该研究不仅会在基础理论领域产生诸多创造性成果，还将为创新药物开发提供重要的理论依据，进而为我国乃至国际上创造更多高效安全的基因工程新药。

2、与美国哈佛大学和路易斯维尔大学共同围绕生长因子新成员FGF-21在糖尿病方面的治疗作用及机制研究。

3、团队正在开展FGF-2治疗心肌梗死后血管修复的研究，及神经修复机新方向。并不断进行新的药理机制的研究。

4、利用生长因子抗体（FGF-Atibody）对肿瘤靶向亲和，研究新型的人源化的单克隆抗体融合蛋白治疗膀胱癌及前列腺肿瘤。

5、与国家跨国医药公司合作进行FGF受体特异性小分子拮抗剂的研究。筛选更好的作用更独特的靶点。

6、利用噬菌体展示技术筛选具有特异活性的小肽（P7，P9）达到高效药理作用的新药。

另外，目前以李校堃科研团队的现有科研项目为支撑，通过与地方政府和资本嫁接，成功组建了格鲁斯特产业平台，开创了地方民营资本进入生物医药高新技术产业的先河，同时，也加速了科研成果向生产力转化的速度。

李教授团队研究开发的外用重组牛碱性成纤维细胞生长因子rbbFGF分别在珠海亿胜和长春长生产业化，其系列产品“贝复舒”、“贝复济”以及“见林”已上市多年。外用重组人碱成纤维细胞生长因子(rhbFGF)在南海朗肽制药有限公司产业化，其产品“盖扶”于2004年上市。外用冻干重组人酸性成纤维细胞生长因子（rhaFGF）已获得新药证书，于2006年在上海万兴生物制药有限公司实施产业化。其中, rbbFGF和rhbFGF新药产业化项目分别于2002年和2005年被国家发改委列入高新技术产业化示范工程项目。由此项目支持和孵化的企业珠海亿胜、长春长生、上海万兴三家企业在分别在香港、国内和新加坡上市，在资本市场得到融资，进一步推动了FGF新药的国际化应用。此外，以FGF为活性功能原料，研制开发的用于医学美容与整形外科保健产品“细胞活能bFGF”、“肽能细胞调控因子aFGF”等，凭借其良好的修复效果及优良的品质，深受广大顾客的青睐，市场反响十分热烈，销售额已超过十亿元人民币。

李校堃教授通过三个新药的研发，带动了教育部和国家基因工程药物工程中心的建设，摸索出产、学、研有机结合的产业化道路，在李教授的带领下，科研团队先后建立了教育部生物反应器与药物开发工程研究中心、浙江省生物技术制药工程重点实验室等高水平研发平台，而这些平台的建立对于核心技术服务地方经济、缩小我国在生物医药领域与发达国家的差距方面都作出了重要的贡献。

李校堃教授利用科研国际制高点的资源将科研工作与教学相结合，给生物技术药物专业本科生的教学带来活力，创造了产学研结合的应用式药学教学模式，获浙江省教学成果一奖，李校堃教授指导的本科生在创业大赛中取得国家级二等奖，并获得生物制药国家级精品课。

李教授的出色工作吸引了一批国内外知名的药物研究及开发学者和工程师加盟科研团队，在生物制药研发过程中，已经培养了一批学术水平高、战斗力强的人才队伍，现拥有教育部长江学者1人、国家百千万人才1人、教育部跨世纪优秀人才2人、省有突出贡献中青年专家2人，另外，生物制药团队有高级职称20人，博士后10人，博士20人，硕士30人，其他人员20人，包括基因工程技术、药学、药理学、中试工艺、生产放大等方面的人才。还有30多名在读博士、硕士研究生正在从事这方面的研究。另外，科研团队还和众多生物医药企业建立了广泛而深入的合作，有力地推进了生物制药学科在基础和应用领域的双跨越式发展。

对于已取得的成绩，李教授说到：对于我们团队尽管在世界上首次获得对糖尿病溃疡、创伤、烧伤的外用FGF一类新药，但目前也有国外公司在针对心脑血管疾病适应症开发的FGF产品走在了世界前列，我们必须依靠对于FGF产品在技术工艺改造方面的优势，继续在心脑血管疾病适应症上开发具有自主知识产权的FGF新药，争取国际前沿水平。在21世纪基因工程飞速发展的今天，我们有足够的理由相信，李校堃教授一定会在其“钟爱”的生长因子领域创造更多的针对困扰人类健康的糖尿病，心脏病，肿瘤疾病的特异性治疗药物，为我国生物医药早日走在国际前列做出贡献！

上：李校堃教授与中共温州市委书记邵占维、温州医学院院长瞿佳等合影下左：李校堃教授给研究生授课下右：李校堃教授参加2010年3月在美国举行的高登会议与全体专家合影