摘下生物医药“圣杯”人造血,让癌症治疗与治感冒同价,获总书记会见的康码生物牛在哪儿?

郭敏博士是康码生物创始人、CEO。11月29日,在上海科技创新成果展上获习近平总书记亲切会见后,他的思绪闪回到7年多前——

2016年6月22日晚,蔡伦路781号,张江药谷孵化器康码实验室内,经前期无数次尝试与检测,相关设备终于显示出信号与噪声比勉强大于3的结果。这是判定郭敏脑海中理论路线可能走通的突破性起点。

这同样是康码生物而今建起无细胞蛋白质合成领域全球唯一实现百吨级以上量产生产线“梦开始的地方”。

唯有深知其意义且抱定信仰,唯有亲历从0到1之艰难,才会对中国“高水平科技自立自强”产生刻骨铭心的理解,才能收获被荣誉与自豪完全充盈的幸福感。

这一切,郭敏都经历了。

2023年11月29日,习近平总书记在上海考察科技创新成果展时,亲切会见包括康码生物创始人郭敏等在内具有自主创新能力的高科技企业家代表。(据新华社)

2023年11月29日,习近平总书记在上海考察科技创新成果展时,亲切会见包括康码生物创始人郭敏等在内具有自主创新能力的高科技企业家代表。(据央视新闻联播)


一樽“圣杯”

为着一袋血液替代品即人造血,全球研发已持续进行了上百年,但大多聚焦于从动物身上提取,或通过干细胞培养。这两条传统技术路线面临的困惑是:产量、效率及质量始终难以有效突破。

而另一头,输血、手术、急救,血浆是生物医药界迄今供需关系最紧张的一类药物。中国每年实际血浆需求量接近2万吨,全球则超过6万吨。血浆保质期仅15天,业内不得不疲于采集新鲜血液,而且总绕不开血型之分的烦恼,以及病毒、杂质、排异等潜在风险。

血浆是生物医药界迄今供需关系最紧张的一类药物。

因此,人造血被称作生物医药行业的“圣杯”。

郭敏介绍,关于人造血的第一条技术路线,即从猪或牛血中提取血红蛋白,随后经化学处理与消毒再输入人体,南非已实践十余年,但制约因素在于血源少、动物血中病毒无法全部去除等。在国内,也有团队从猪血中提取血红蛋白,且已开展I期临床。然而猪源自出生起就需在无菌条件下饲养,成本高企、产量有限。第二条技术路线,即利用干细胞来培养血红细胞,同样难以突破量产、有血型之分及污染风险等核心问题。

对于这樽“圣杯”,郭敏钻研了20多年。在中科大完成本硕博连读后,他去了全美最大的私立非营利研究所Scripps,并且留校成为副教授、博导。他能在美国《科学》等期刊发表论文,研究38亿年前的地球如何挑选氨基酸进行原始蛋白质合成,自然也有理论底气与志气,利用人类对于DNA的理解,去尝试实现蛋白质合成领域的“工业革命”。

康码生物创始人、CEO郭敏。


三个“第一”

合成生物学是生命科学领域的颠覆性技术,推动了人类由解读生命到编写生命、创造生命的跨越。通俗来讲,合成生物学是把细胞当作一超级工厂,通过改造底盘细胞的基因信息,加入低廉原料,运用发酵等一系列工艺,产生高价值的化学或生物原料。mRNA新冠疫苗、CAR-T肿瘤治疗革命性疗法、风靡全球的人造肉,都是合成生物的产物。

但在细胞内合成蛋白质的步骤相对繁琐低效,规模有限,特别是有些蛋白质如血红蛋白、细胞毒性蛋白、复杂的人工设计蛋白等,在细胞内难以表达。如何提升蛋白质的生产效率?康码生物用自主研发的D2P(DNA-to-Protein)无细胞蛋白质合成创新技术作答。这是一种快速且能高通量表达目标蛋白质的技术,是以外源DNA等为模板,在多种酶的作用下,直接通过底物氨基酸和能量物质来实现蛋白质的体外合成。简单来讲,就是将原本在细胞内进行的生产搬到细胞外,从单个细胞各自为战的小作坊,变为集团化大生产,实现蛋白质合成从细胞培养的“养殖”向无细胞工业化制造的变革。

2020年,康码生物完成了世界上第一条5吨级蛋白质工厂产线。2022年,康码启动160吨级D2P蛋白质工厂生产基地建设,现已达产。

康码生物启动160吨级D2P蛋白质工厂生产基地建设,现已达产。

康码生物启动160吨级D2P蛋白质工厂生产基地建设,现已达产。

回到人造血。在康码生物的生产线上批量合成的血红蛋白,破除了血型限制,是天然的“熊猫血”,而且再无病毒、微生物、动植物源干扰,安全性更高;因为没有细胞膜,血红蛋白的氧气和二氧化碳传输效率增加了85倍。除了产业化、实效性外,更关键在于性价比。规模化生产之下,人造血的价格可以做到低于市场上血浆的平价水平。而一针数万的抗癌靶向药、一毫克就达上亿元天价的肉毒毒素蛋白,通过康码无细胞法合成,它们的价格更有望降低10至100倍。

由此,康码生物创下三项“世界第一”——

首先,这条无细胞蛋白质合成领域全球唯一实现百吨级以上量产的生产线,批次规模是该领域世界排名第二的美国公司的220倍;

其次,康码生物在无细胞蛋白质合成领域的全球公开及非公开专利总数超过500件,知识产权逾1500项,位居世界第一;

再次,作为中国生物医药底层制造技术创新公司,康码生物不仅将无细胞蛋白质合成技术的系统、产线建起来,更在全球率先做成了产品,完成了商业闭环。这些产品,包括即将投入临床试验的人造血、抗癌药,以及生物医药GMP级别产线向下兼容的化妆品、食品、生物基材等,比如疫情期间投放市场的康斯汀蛋白“Kansetin”产业化应用新品“Lencoron”栏冠防护喷雾,对奥密克戎等变异株阻断效果远超原始毒株。又如人工合成的类人弹性蛋白、抗衰老的SOD酶、可溶性胶原蛋白等高端医美产品等,均已拿到国家药监局批号并投放市场。


唯一意义

蛋白质占人体重量的16%(比蛋白质占比更高的是水,约占60%),是生物医药大健康领域最基础的物质。蛋白质制造技术,是生物医药产业的底层制造技术与“卡脖子”技术,其对于产业的意义,就好比光刻机之于芯片。

此前,国内外几乎所有生物医药厂家的蛋白质生产工艺均为传统的细胞培养表达,生产线也几乎100%依赖进口。而从2015年创立迄今仅8年即完成从0到1再到产业化路径、用三个“世界第一”来实现我国“高水平科技自立自强”的康码,何以如此开挂?

这也是郭敏始终在复盘的问题。

他觉得,他和团队20余年长期从事基础科学的理论研究,对蛋白质合成可以不依赖细胞这件事有着更本质、更纯粹的理解,是最根本的底气。

另一大原因在于,“我们全球独一无二的底层制造技术与产线,没有作业可抄,却极大依托了我国完整的工业制造体系和产业生态,包括重工业、自动化、智能制造、程序控制、大数据等,以至于除了极个别传感器依靠进口之外,百吨级生产线的国产化率高达98%!”郭敏告诉记者,没有现成设备,康码生物就共享方案与标准,联合长三角、珠三角乃至东北地区的工厂合作开发。因此公司1500多项知识产权中,大量是关于设备的。公司现200余名研发人员中,一半为生物医药背景,另一半则涉及机械、电子、自动化、数据库、人工智能、算法、视觉识别、软件嵌入式开发等领域。“正是从全球全国汇聚到上海的优质丰富的人才资源、如热带雨林般繁荣的生态系统,成就了康码的三个世界第一。”

康码生物启动160吨级D2P蛋白质工厂生产基地建设,现已达产。

采访中,郭敏多次提及,要做“难而有意义”的事。2015年从美国辞职投奔上海前,他曾向他的导师、美国两院院士、麻省理工大学生物系创始人Paul Schimmel教授寻求建议。这位导师告诉他:你唯一需要考虑的,就是如果这件事做成了,它的意义是否足够大。

从现在来看,D2P技术比现有细胞培养技术先进了一代以上,在全球范围可创造至少万亿级市场,可让癌症治疗与感冒治疗同价。这样的意义,还不够大吗?

但无细胞蛋白质合成的高效低成本在理论层面的可行,并不意味着实验室和量产可行。此时,潜心蛋白质合成基础理论研究的“轴劲”,以及对于接受失败有着极高阈值发挥了作用。郭敏特地向记者拆解了“Research”的含义,即“反复找寻”。“长期从事基础理论研究,会更明白成功只是偶发事件。”于是,郭敏傻傻地,愿意为一个连1%都不到的概率,花光积蓄、卖了车房,借了父母的钱,甚至成功说服弟妹也抵押了唯一的住房以资助哥哥创业。

从2015年成立公司、埋头实验,直到2018年实现实验室级别的成果,康码生物才敢于开启第一轮融资。这些现在看起来不计后果、不设退路的行为,都是被意义足够大所驱动。

该实验展示通过康码的D2P技术,用水杯就可以人工合成蛋白质。

如今,康码生物被投资人紧追不舍、连续三轮跟投。如今,其百吨级的生产线的性能,较7年前那个“张江之夜”的实验数据提升了1000万倍。但郭敏未敢懈怠。“要实现D2P技术的迭代,要推动生产线99%以上的国产化率,要推动审批难度更大的创新药研发与审批上市,要看到中国技术造福世界……”

于是,在此次获得习近平总书记接见后,郭敏在微信朋友圈写下四字——“全力以赴”。激情,似要从字的背面渗出来。

郭敏在微信朋友圈写下四字——“全力以赴”。

他说:“作为中国生物医药底层制造先进技术的创新企业一员,康码生物一定全力以赴,不负国家对科技人员的希望,科技兴国,实现中国梦!”

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