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基因研究的产业化方向分析
http://www.100md.com 2004年8月14日 药学之窗
     6月26日,人类基因组计划(HGP)和Celera公司在美国白宫新闻发布会上联合宣布已经完成人类基因组序列草图并准备全部公诸于世。人类基因组研究及其产业化前景成为全世界瞩目的焦点。

    人类基因组研究产业化的运作模式

    人类基因组研究的进展日新月异,世界各地的研究机构和基因公司争分夺秒,用于基因组测序的计算机和机器人24小时昼夜不停地运转,人类基因组序列图谱的完成日期一再提前。与此同时,基因组研究成果的产业化进程也气势磅礴,数以百计的基因公司带着自己的专有技术纷纷进入基因产业,这种情形正如有关分析人士所指出的就象5年前的互联网产业。目前人们普遍认为生物技术是继计算机和网络技术之后的又一重要的高新技术,人类基因组研究的实施对于促进整个生物技术产业的发展具有重要的意义。

    (1)运用计算机通过特定的程序分析、处理基因组序列,从中找出基因。一些大型的测序机构拥有数百台自动测序仪和大批机器人,每天可产生数十万条读出序列,景象极为壮观。计算机已经成为生命科学中最重要的工具之一,事实上目前在生命科学领域,信息处理已经成为其发展的主要瓶颈。通过出售有关基因的结构和功能的信息数据库可获取可观的收益。 Celera公司构建了由600台康柏α处理器所联成的并行计算系统,是目前世界上最大的计算机之一。IBM公司也跻身于基因测序,深蓝计算机运用其最新的程序来分析有关基因的数据。
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    (2)探寻基因的功能。通过分析基因表达出的蛋白或者观察基因表达被阻断后在细胞和整体水平所产生的表型变化来识别基因的功能,这又称为功能基因组学,是在完成基因组结构分析基础之上的必然延续,同时也是基因组结构分析的最终目之只所在。基因功能的确定要比基因结构的确定困难很多,因此所需的时间必然要长得多,不会一蹴而就。

    (3)设计、制造基因芯片。基因芯片作为一种分析工具,在载体(一般为玻璃片)布满了成千上万个基因探针,每个探针就是含有基因片段的微凝胶,象一个微型试管,可以测出未知DNA的序列和基因的变异,从而将分析过程连续化、微型化、集约化和信息化。将基因芯片和计算机相结合,可以大大加快基因组结构和功能研究的进程。

    美国政府和产业界在过去的10年投入近20亿美元用于以基因芯片为主的生物芯片研究开发与产业化,欧洲与日本的投入强度也越来越大。Incyte公司、Affymetrix公司等专业的基因芯片公司在那斯达克上市并且反应强烈,摩托罗拉、惠普、IBM以及日立公司都在开发基因芯片技术,几乎所有的跨国制药公司都投入巨资利用基因芯片开展新药的超高通量筛选和对药理遗传学、药理基因组学等进行研究。
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    (4)蛋白质组研究。蛋白质组的概念是蛋白质和基因组的混合,是指一种基因组所表达的全套蛋白质,即一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。基因作为遗传信息的源头,其功能的执行必须依靠功能蛋白。在新药设计时,能够作为药物靶点的更可能是蛋白质,而不是基因本身。

    (5)新药设计、开发。新药开发是医药业持续发展的重要基础,其中的最重要的环节就是发现先导化合物,再以先导化合物为基础定向设计新化合物,从中挑选出药效最好、副作用最小的作为药物进行临床试验。随着对基因及其表达蛋白的研究逐步深入,基因位点、功能蛋白、受体、酶、离子通道等都可以作为药物的靶点,通过组合化学手段,在分析这些靶点的三维结构基础上,运用计算机技术快速、高效地设计出具有生物活性的先导化合物,从而大大加快新药开发的进程,既节约了时间又减少了费用。

    (6)个性化治疗研究。由于个体差异,不同人对同一药物有不同的敏感性,从而导致治疗效果的多样性。个体之间在药物代谢和效应方面的差别是有遗传基础的,个性化治疗就是根据个体的遗传背景来优化药物治疗方案。同时不同人对同一疾病的易感性也不同,这同样有着遗传基础。运用基因芯片技术可以建立个人的药物敏感谱和疾病敏感谱,这将对医疗领域产生深远影响。同时对药物开发也有重要意义。在药物开发过程中要尽可能地减少副作用,但有时副作用难以发现,直至将药物投放市场后才真正清楚其负面影响而不得不停止使用,不仅对患者不利,而且药厂也要承担巨额损失。个性化治疗方式可以使得药厂运用基因芯片技术事先检测个体对药物的反应,在周期长、费用大的临床试验开始之前就停止有问题的药物开发。 上述六种运作模式既自成一体,又环环相扣,每一种模式的成功都不可能在一夜之间完成,可能需要几年、甚至几十年才能完全实现预定的目标。因此对人类基因组研究的产业化进程必须本着科学的态度,不能不切实际地幻想,更不能有意夸大炒作。
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    传统制药企业受冲击

    既然人类基因组研究的直接动因就是要从基因层面系统研究和解决人类的疾病,因此产业化的主体集中在人类疾病的诊断、治疗和预防等方面。伴随着人类基因组研究的快速进展,众多的基因技术公司如雨后春笋般不断崛起,基因公司的运作模式对传统制药业形成巨大冲击,冲击的核心在于人类基因组的研究为新药的开发开创了快速、高效的新方法、新思路。

    传统制药业所开发的药品只能针对人体内大约500个致病蛋白,而基因方法则可以扩大到约10,000个致病蛋白,而且在开发和临床使用方面,时间和费用都可以大幅度降低。例如美国的Millenium公司在搞清楚控制人类肥胖的若干基因及其功能的基础之上,发现了新的作用靶点,目前已开发出6个新药进行临床试验,前景十分看好。

    面临基因技术的挑战,一方面传统制药业自身涌现了一场并购风潮,一些巨型跨国公司也纷纷合并。葛兰素公司和SmithKlineBeecham公司有望在今年夏天完成合并,而辉瑞公司和Warner-Lambert公司的合并近期内会结束,合并之后的新公司每年的研究开发预算将高达50亿美元,涉足基因技术并以此来支撑公司的长远发展。另一方面传统制药企业也逐步加强同基因企业之间的联系,开展战略合作。Bristol-MyersSquibb公司将基因领域的预算拿出一半让外面的基因公司来开发新产品,辉瑞公司则通过与Celera公司和Incyte公司签定协议以获取有关人类基因组的数据和专利。默克公司也从Affymetrix公司购买基因芯片来研究基因。, 百拇医药