任务来源：本科技成果由国家863计划“动植物生物反应器”的重点项目下达的任务（课题编号为2007AA100505）和武汉禾元生物科技有限公司共同资助完成。 应用领域和技术原理：该科技成果属于应用于生物医药与工业用途重组蛋白质生产的植物生物技术领域。水稻胚乳作为一个储藏器官，可合成与储藏大量的储藏蛋白，这些储藏蛋白在胚乳发育过程中，通过mRNA转录，在内质网上合成蛋白质，通过信号肽进入内质网腔，然后经高尔基对蛋白质的加工与修饰，最终转运到蛋白体中。随着种子发育成熟过程，胚乳细胞进入细胞程序性死亡，细胞结构解体，最后形成以淀粉和蛋白体组成的种子。在整个种子发育的过程中是蛋白质不断地合成不断地在蛋白体内积累，因而使得储藏蛋白总量在成熟时达到很高水平，并且不受降解的过程；同时蛋白质通过内膜系统后，对蛋白质进行各种修饰与加工，这些加工与修饰是某些蛋白质实现功能所必需的。将上述原理应用于重组蛋白表达，不仅可以使重组蛋白像储藏蛋白一样在蛋白体内大量积累，防止重组蛋白受细胞质蛋白酶的降解，还可在转运过程中对其进行加工与修饰，利用水稻胚乳细胞内膜系统的折叠功能，从而获得具有与动物细胞表达系统一样具有生物活性的重组蛋白质。本科技成果根据上述原理，以水稻胚乳细胞为生物反应器，采用水稻胚乳特异性表达、重组蛋白定向储藏、水稻密码子优化等技术建立了水稻胚乳细胞重组蛋白质高效表达技术平台，成功地高效表达了人血清白蛋白等重组蛋白质，并以重组人血清白蛋白为例完成了中试工艺和小规模生产。产品将进入培养基添加剂市场。 性能指标：国家科技部“863”计划任务书主要是建立水稻胚乳生物反应器的技术体系，rHSA的表达量达到0.2%种子干重以上，IGF-1 的表达量达到0.5%种子干重以上。本科技成果不仅完成了任务书规定的各项指标，rHSA的表达水平达到0.8%种子干重；IGF-1 的表达量达到0.75%种子干重、重组人抗胰蛋白酶的表达量达到0.19%和重组人溶菌酶的表达量达到0.5%。在基础上，还建立了重组人血清白蛋白的纯化工艺，完成了中试实验，产品已进入产业化阶段，本科技成果超额完成“863”计划任务书的各项指标。 与国外同类技术比较：该成果的重组蛋白表达体系比国际上现有的生物总量反应器（Biomass）、叶绿体生物反应器的表达量高10-100倍，比国际上采用的Gt1启动子的转录活性高44.84%。在绝对和相对表达量等方面优于国际上现有技术，建立了较为简单的的重组人血清白蛋白的下游纯化工艺，产品质量优于国际同类产品。该技术成果填补了国内本领域的空白，属国际先进技术。 本研究成果作为一个新型高效重组蛋白质表达平台，理论上可以表达各种医药、工业、生化试剂和营养等用途的蛋白质或多肽，充分利用水稻胚乳细胞生物反应器的低成本、安全无病毒污染、绿色环保和规模化容易等优势，生产各种因原料短缺、高安全风险和高价格的蛋白或多肽药物，变传统的蛋白药物的工业发酵生产方式为农业生产方式生产，在蛋白药物生产方式上产生重大变革，对促进我国社会经济发展和科学进步，为我国乃至世界人民提供安全、廉价的药物都具有重要意义。将对我国的社会和经济发展产生重要影响。 我国还没有具有独立自主知识产权的重组蛋白质药物，更没有植物源的重组蛋白药物，植物源重组人血清白蛋白药物的开发将是我国乃至世界上通过植物系统生产的大剂量重组药物蛋白第一个进入临床用途的（Plant-Made Pharmaceuticals, PMP）产品，从战略上还可实现我国在分子医药农业产业领域的跨越，率先在国际上建立植物源重组蛋白药物的生产技术标准，确立我国在分子医药农业产业领域的领先地位。这项技术的开发与利用，将为我国蛋白药物的生产开辟一条新途径，对传统的医药蛋白生产体系将产生革命性影响；同时标志着我国植物生物反应器研究与利用取得了重大突破，使我国植物生物反应器技术研究与利用跻身于国际先进行列，对推动我国科学技术进步具有重要意义。 由于现有人血清白蛋白完全从血浆提取，随着血浆供应越来越紧张，人血清白蛋白供应的紧张局面不可能得到缓解，在国内的销售量2005年已升至药物销售量的第四位，在医药市场上处于供不应求的状态，全国所有医院只能满足急救病人的需要，采用该技术平台生产的植物源重组人血清白蛋白具有成本低、安全性好和规模化容易等优点，植物源重组人血清白蛋白在疫苗生产、医药和各种制剂的应用，将会彻底缓解我国血浆供应紧张的局面，彻底解决我国人血清白蛋白供应紧张的状况，杜绝由血浆制品引起的艾滋与肝炎病毒的传播风险，对建立我国和谐社会具有重大意义。 人血清白蛋白具有巨大的市场，据市场调查：人血清白蛋白用于疫苗生产的两个环节（即培养基添加剂和疫苗辅料），在国际市场上大约有250亿美元的市场；国际上对药物生产安全的考虑，主要疫苗生产和培养基供应厂家如Roche、Merke和Invitrogen等公司急需植物源（非动物源）重组人血清白蛋白，仅从医药辅料和工业用途的国际和国内市场高达1750亿元以上；在我国疫苗生产的需求约25吨，市场价值达15亿；在我国医药市场的人血清白蛋白需求约为120吨/年，约72亿元左右/年。只要获得国际市场的5%和国内市场的30%，其产值即可达到100亿以上，因而具有巨大的市场前景，可产生巨大的经济效益。 该成果作为一个高效蛋白质表达技术平台，具有重组蛋白表达量高、生产成本低、安全性好和规模化容易等优点，可以用于表达包括医药、食品添加剂、美容、营养和工业用等各种用途的蛋白质或多肽，具有极高地推广价值和应用前景，可以产生巨大的经济和社会效应。

任务来源：本科技成果由国家863计划“动植物生物反应器”的重点项目下达的任务（课题编号为2007AA100505）和武汉禾元生物科技有限公司共同资助完成。 应用领域和技术原理：该科技成果属于应用于生物医药与工业用途重组蛋白质生产的植物生物技术领域。水稻胚乳作为一个储藏器官，可合成与储藏大量的储藏蛋白，这些储藏蛋白在胚乳发育过程中，通过mRNA转录，在内质网上合成蛋白质，通过信号肽进入内质网腔，然后经高尔基对蛋白质的加工与修饰，最终转运到蛋白体中。随着种子发育成熟过程，胚乳细胞进入细胞程序性死亡，细胞结构解体，最后形成以淀粉和蛋白体组成的种子。在整个种子发育的过程中是蛋白质不断地合成不断地在蛋白体内积累，因而使得储藏蛋白总量在成熟时达到很高水平，并且不受降解的过程；同时蛋白质通过内膜系统后，对蛋白质进行各种修饰与加工，这些加工与修饰是某些蛋白质实现功能所必需的。将上述原理应用于重组蛋白表达，不仅可以使重组蛋白像储藏蛋白一样在蛋白体内大量积累，防止重组蛋白受细胞质蛋白酶的降解，还可在转运过程中对其进行加工与修饰，利用水稻胚乳细胞内膜系统的折叠功能，从而获得具有与动物细胞表达系统一样具有生物活性的重组蛋白质。本科技成果根据上述原理，以水稻胚乳细胞为生物反应器，采用水稻胚乳特异性表达、重组蛋白定向储藏、水稻密码子优化等技术建立了水稻胚乳细胞重组蛋白质高效表达技术平台，成功地高效表达了人血清白蛋白等重组蛋白质，并以重组人血清白蛋白为例完成了中试工艺和小规模生产。产品将进入培养基添加剂市场。 性能指标：国家科技部“863”计划任务书主要是建立水稻胚乳生物反应器的技术体系，rHSA的表达量达到0.2%种子干重以上，IGF-1 的表达量达到0.5%种子干重以上。本科技成果不仅完成了任务书规定的各项指标，rHSA的表达水平达到0.8%种子干重；IGF-1 的表达量达到0.75%种子干重、重组人抗胰蛋白酶的表达量达到0.19%和重组人溶菌酶的表达量达到0.5%。在基础上，还建立了重组人血清白蛋白的纯化工艺，完成了中试实验，产品已进入产业化阶段，本科技成果超额完成“863”计划任务书的各项指标。 与国外同类技术比较：该成果的重组蛋白表达体系比国际上现有的生物总量反应器（Biomass）、叶绿体生物反应器的表达量高10-100倍，比国际上采用的Gt1启动子的转录活性高44.84%。在绝对和相对表达量等方面优于国际上现有技术，建立了较为简单的的重组人血清白蛋白的下游纯化工艺，产品质量优于国际同类产品。该技术成果填补了国内本领域的空白，属国际先进技术。 本研究成果作为一个新型高效重组蛋白质表达平台，理论上可以表达各种医药、工业、生化试剂和营养等用途的蛋白质或多肽，充分利用水稻胚乳细胞生物反应器的低成本、安全无病毒污染、绿色环保和规模化容易等优势，生产各种因原料短缺、高安全风险和高价格的蛋白或多肽药物，变传统的蛋白药物的工业发酵生产方式为农业生产方式生产，在蛋白药物生产方式上产生重大变革，对促进我国社会经济发展和科学进步，为我国乃至世界人民提供安全、廉价的药物都具有重要意义。将对我国的社会和经济发展产生重要影响。 我国还没有具有独立自主知识产权的重组蛋白质药物，更没有植物源的重组蛋白药物，植物源重组人血清白蛋白药物的开发将是我国乃至世界上通过植物系统生产的大剂量重组药物蛋白第一个进入临床用途的（Plant-Made Pharmaceuticals, PMP）产品，从战略上还可实现我国在分子医药农业产业领域的跨越，率先在国际上建立植物源重组蛋白药物的生产技术标准，确立我国在分子医药农业产业领域的领先地位。这项技术的开发与利用，将为我国蛋白药物的生产开辟一条新途径，对传统的医药蛋白生产体系将产生革命性影响；同时标志着我国植物生物反应器研究与利用取得了重大突破，使我国植物生物反应器技术研究与利用跻身于国际先进行列，对推动我国科学技术进步具有重要意义。 由于现有人血清白蛋白完全从血浆提取，随着血浆供应越来越紧张，人血清白蛋白供应的紧张局面不可能得到缓解，在国内的销售量2005年已升至药物销售量的第四位，在医药市场上处于供不应求的状态，全国所有医院只能满足急救病人的需要，采用该技术平台生产的植物源重组人血清白蛋白具有成本低、安全性好和规模化容易等优点，植物源重组人血清白蛋白在疫苗生产、医药和各种制剂的应用，将会彻底缓解我国血浆供应紧张的局面，彻底解决我国人血清白蛋白供应紧张的状况，杜绝由血浆制品引起的艾滋与肝炎病毒的传播风险，对建立我国和谐社会具有重大意义。 人血清白蛋白具有巨大的市场，据市场调查：人血清白蛋白用于疫苗生产的两个环节（即培养基添加剂和疫苗辅料），在国际市场上大约有250亿美元的市场；国际上对药物生产安全的考虑，主要疫苗生产和培养基供应厂家如Roche、Merke和Invitrogen等公司急需植物源（非动物源）重组人血清白蛋白，仅从医药辅料和工业用途的国际和国内市场高达1750亿元以上；在我国疫苗生产的需求约25吨，市场价值达15亿；在我国医药市场的人血清白蛋白需求约为120吨/年，约72亿元左右/年。只要获得国际市场的5%和国内市场的30%，其产值即可达到100亿以上，因而具有巨大的市场前景，可产生巨大的经济效益。 该成果作为一个高效蛋白质表达技术平台，具有重组蛋白表达量高、生产成本低、安全性好和规模化容易等优点，可以用于表达包括医药、食品添加剂、美容、营养和工业用等各种用途的蛋白质或多肽，具有极高地推广价值和应用前景，可以产生巨大的经济和社会效应。