摘要：在现代医学领域，人血清白蛋白（Human Serum Albumin, HSA）是一种不可或缺的关键物质，广泛应用于肝硬化腹水、烧伤烫伤、癌症病人放化疗等多种重症治疗场景，对维持血浆渗透压、保持血管内外液体平衡具有重要的作用，被誉为 “黄金救命药”。然而，全球

一、引言

1.1 研究背景

在现代医学领域，人血清白蛋白（Human Serum Albumin, HSA）是一种不可或缺的关键物质，广泛应用于肝硬化腹水、烧伤烫伤、癌症病人放化疗等多种重症治疗场景，对维持血浆渗透压、保持血管内外液体平衡具有重要的作用，被誉为 “黄金救命药”。然而，全球人血清白蛋白市场长期面临着严峻的供需失衡问题。据世界卫生组织（WHO）2024 年的数据显示，全球人血清白蛋白市场年需求量超过 5000 吨 ，而中国作为全球最大的消费国，年需求量突破 1000 吨，且其中高达 60% 的份额依赖进口。

传统的人血清白蛋白生产主要依赖于从人体血浆中提取，这种工艺存在着诸多难以克服的弊端。一方面，血浆来源极为有限，受到献血人群数量、献血频率等因素的严格制约。据统计，生产 1 克人血清白蛋白需要消耗 400 毫升的血浆，而中国千人口献血率仅为 11.5，远低于许多发达国家，难以满足日益增长的临床需求。另一方面，血浆提取过程中存在着病毒污染的潜在风险，历史上多次爆发的丙肝危机等事件，便是传统工艺风险的深刻例证，这些事件不仅给患者带来了沉重的健康负担，也给社会造成了极大的恐慌。

为了突破传统血浆提取工艺的瓶颈，全球科研人员展开了广泛而深入的探索，致力于寻找一种更加安全、高效、可持续的生产方式。在这一背景下，武汉禾元生物科技股份有限公司脱颖而出，经过十多年的不懈努力，成功研发出了具有革命性意义的 “稻米造血” 技术，通过基因编辑手段，将人血清白蛋白基因导入水稻基因组，使其在水稻种子中特异性表达并高效积累，开启了人血清白蛋白生产的新篇章。

1.2 研究意义

“稻米造血” 技术的出现，犹如一场及时雨，为解决全球人血清白蛋白供应难题带来了曙光，具有多方面的重大意义。

在绿色制造方面，该技术展现出了无与伦比的优势。每公顷稻田在适宜的种植条件下，可生产 1.2 吨重组人血清白蛋白（OsrHSA），这一产量相较于传统血浆提取方式，大大提高了生产效率，且摆脱了对血浆的依赖，减少了血浆采集过程中可能带来的一系列社会和伦理问题，同时也降低了对环境的潜在影响，为生物制造领域的绿色发展树立了新的标杆。

成本降低是 “稻米造血” 技术的又一显著亮点。通过对生产工艺的不断优化和规模化生产的推进，该技术成功将单位生产成本较传统血浆提取工艺降低了 42%。成本的大幅下降，使得人血清白蛋白的价格更加亲民，能够让更多患者受益，尤其是那些经济条件较差的患者，这对于提高医疗资源的可及性、促进社会公平具有重要意义。

从战略安全角度来看，“稻米造血” 技术的价值更是不可估量。长期以来，我国人血清白蛋白市场严重依赖进口，这在一定程度上制约了我国医疗事业的自主发展，也给国家的医疗安全带来了潜在风险。禾元生物的这一技术突破，成功打破了国外在人血清白蛋白生产领域的技术垄断，实现了人血清白蛋白的自主生产，为我国医疗物资的稳定供应提供了坚实保障。在面对突发公共卫生事件或国际形势变化时，我国能够依靠自身的技术和产能，确保人血清白蛋白等关键医疗物资的充足供应，有效维护国家的医疗安全和社会稳定。

二、技术原理与工艺创新

2.1 基因编辑技术体系

禾元生物的 “稻米造血” 技术，核心在于精妙的基因编辑技术体系，通过一系列复杂而精准的操作，实现了人血清白蛋白在水稻种子中的高效表达。

载体构建是这场微观生物工程的开篇之作。科研团队采用农杆菌介导法，这是一种利用农杆菌天然的基因转移能力的巧妙方法。农杆菌是一种普遍存在于土壤中的革兰氏阴性细菌，当植物受伤时，它能趋化性地感染受伤部位，并将自身 Ti 质粒上的一段 T - DNA（Transferring DNA，可转移 DNA）插入到植物基因组中。禾元生物的科学家们将人血清白蛋白（HSA）基因与水稻胚乳特异性启动子进行融合，然后将其插入到经过改造的 Ti 质粒的 T - DNA 区。水稻胚乳特异性启动子就像是一个精准的开关，它能够确保 HSA 基因只在水稻胚乳中启动表达，这样就保证了人血清白蛋白在水稻种子中特异性积累，避免了在其他组织中不必要的表达，提高了表达效率和产物的纯度 。

转化筛选环节犹如一场严苛的选拔。携带重组 Ti 质粒的农杆菌被用来侵染水稻细胞，在这个过程中，T - DNA 携带的 HSA 基因和胚乳特异性启动子组合被导入水稻细胞基因组。为了从众多被侵染的细胞中筛选出成功整合了目标基因的阳性植株，科研人员利用了潮霉素抗性标记。在含有潮霉素的培养基上，只有那些成功导入并表达了潮霉素抗性基因（与 HSA 基因在同一载体上）的细胞才能存活和生长，而未成功转化的细胞则会被潮霉素抑制生长或杀死。这种筛选方法就像一个高效的过滤器，大大提高了筛选阳性植株的效率 。

经过层层筛选，成功转化的水稻细胞逐渐发育成植株，蛋白表达阶段成为检验技术成果的关键。在适宜的生长条件下，这些阳性水稻植株茁壮成长，其种子成为了生产人血清白蛋白的微型工厂。HSA 基因在水稻胚乳特异性启动子的驱动下，在水稻种子中高效表达，实现了人血清白蛋白的大量积累。令人惊叹的是，其表达量高达种子总蛋白的 15%，这一数据不仅体现了该技术的高效性，也为工业化生产提供了坚实的基础。

2.2 工业化生产流程

在实验室取得成功后，禾元生物面临着将 “稻米造血” 技术从实验室成果转化为大规模工业化生产的挑战。这一过程涉及到从种子培育到成品产出的一系列复杂而精细的工艺流程，每一个环节都需要严格控制和优化，以确保产品的质量和产量。

种子培育是工业化生产的源头。禾元生物建立了专门的种子培育基地，选用经过严格筛选和基因编辑验证的水稻种子进行培育。在培育过程中，运用先进的农业技术和管理方法，确保种子在适宜的环境中生长。从土壤的选择和改良、水分的精准控制到病虫害的绿色防控，每一个细节都关乎着种子的质量和后续的生产效率。例如，通过精准的灌溉系统，根据水稻不同生长阶段的需水特点进行供水，既保证了水稻的生长需求，又避免了水资源的浪费；利用生物防治手段，如引入害虫的天敌来控制病虫害，减少了化学农药的使用，保证了种子的绿色和安全 。

原料加工环节是将收获的水稻种子转化为含有高纯度人血清白蛋白产品的关键步骤。首先，对水稻种子进行精细的预处理，去除杂质和外壳，得到纯净的胚乳部分，这部分富含表达的人血清白蛋白。接着，采用一系列先进的分离和纯化技术，将人血清白蛋白从胚乳蛋白中分离出来。这些技术包括离心、过滤、色谱分离等多种方法的组合运用，每一种方法都针对人血清白蛋白的特性进行了优化，以提高其纯度和活性。例如，在色谱分离过程中，选用特定的色谱柱和洗脱条件，能够有效地去除杂质蛋白，使最终产品中的人血清白蛋白纯度达到 99% 以上，满足了临床使用的严格要求 。

质量控制贯穿于整个工业化生产流程的始终，是确保产品安全有效的关键。禾元生物建立了严格的质量检测体系，从种子培育阶段的基因检测，到原料加工过程中的中间产品检测，再到成品的全面质量检验，每一个环节都设置了严格的检测标准和流程。在基因检测方面，运用先进的基因测序技术，确保水稻种子中的 HSA 基因序列正确且稳定表达；在中间产品检测中，对分离和纯化过程中的每一步产物进行纯度、活性和杂质含量的检测，及时调整生产工艺；在成品检验时，按照国家和国际相关标准，对人血清白蛋白的各项质量指标进行全面检测，包括蛋白质含量、纯度、内毒素水平、无菌性等，只有完全符合标准的产品才能进入市场 。

三、产业化进展与临床验证

3.1 产能布局

随着 “稻米造血” 技术的逐渐成熟，禾元生物在产业化道路上稳步迈进，积极布局产能扩张，致力于满足日益增长的市场需求。

一期工程中，禾元生物建成了一座年产 100 万支注射液的智能工厂，这座工厂堪称生物制造领域的现代化典范。工厂内部采用了先进的自动化生产线，从原料的输入到成品的输出，整个生产过程实现了高度自动化，大大减少了人工操作带来的误差和污染风险。智能物流机器人在车间内有序穿梭，它们能够根据预设的程序，精准地完成物料的搬运和配送任务，提高了生产效率和物流管理的准确性 。通过智能化的生产控制系统，工作人员可以实时监控生产线上的各项参数，如温度、压力、流量等，一旦出现异常情况，系统会立即发出警报并自动采取相应的调整措施，确保生产过程的稳定和产品质量的一致性 。这座智能工厂的建成，不仅标志着 “稻米造血” 技术从实验室走向了工业化生产，也为后续的产能扩张奠定了坚实的基础。

在一期工程成功的基础上，禾元生物制定了宏伟的二期规划，计划建设年产能 1200 万支的规模化生产基地。这一举措将使公司的生产能力得到大幅提升，进一步增强其在人血清白蛋白市场的竞争力。为了实现这一目标，禾元生物在生产基地的选址、设计和建设过程中都进行了精心的规划。新的生产基地将采用更加先进的生产技术和设备，进一步优化生产流程，提高生产效率和产品质量。同时，公司还将加强与上下游企业的合作，建立完善的供应链体系，确保原材料的稳定供应和产品的及时配送 。在人才培养方面，公司将加大投入，吸引和培养一批高素质的科研、生产和管理人才，为新生产基地的运营提供有力的支持 。

在技术指标方面，禾元生物的 “稻米造血” 产品表现出色。其生产的人血清白蛋白纯度高达 99.6%，这一纯度指标远远高于行业平均水平，确保了产品的高质量和安全性。内毒素含量是衡量人血清白蛋白质量的另一个重要指标，禾元生物的产品内毒素

3.2 临床研究数据

临床研究是检验 “稻米造血” 技术能否真正应用于临床治疗的关键环节。禾元生物在这方面投入了大量的人力、物力和财力，开展了一系列严谨而全面的临床试验，以验证产品的安全性和有效性。

在 Ⅰ 期临床试验中，研究团队招募了 120 名健康志愿者，旨在评估产品的安全性、耐受性和初步的药代动力学特征。结果显示，产品的有效率达到了 92%，这表明在正常生理状态下，“稻米造血” 生产的人血清白蛋白能够有效地发挥其生物学功能，被人体良好地吸收和利用。不良反应率仅为 3.3%，且大多数不良反应为轻度，如轻微的发热、头痛等，经过适当的处理后很快得到缓解，这充分证明了产品在健康人群中的安全性和耐受性良好 。

进入 Ⅱ 期临床试验，样本量扩大到了 300 人，研究重点进一步聚焦于产品的有效性和安全性评估。试验结果令人鼓舞，有效率维持在 89% 的较高水平，表明产品在更大规模的受试人群中依然能够保持良好的治疗效果。不良反应率进一步降低至 2.7%，且未出现严重的不良反应事件，这进一步增强了研究团队对产品安全性和有效性的信心 。

Ⅲ 期临床试验是新药上市前的关键阶段，禾元生物高度重视，精心设计了试验方案。该试验共招募了 800 名患者，涵盖了多种需要人血清白蛋白治疗的疾病类型，如肝硬化腹水、烧伤烫伤、癌症病人放化疗等，以全面评估产品在不同临床场景下的疗效和安全性。结果显示，产品的有效率为 87%，虽然较前两期略有下降，但考虑到 Ⅲ 期临床试验的样本量更大、受试人群更复杂，这一数据依然表明产品具有显著的治疗效果。不良反应率控制在 2.1%，且所有不良反应均在可控制范围内，再次证明了产品的安全性和可靠性 。

这些临床研究数据，为 “稻米造血” 技术生产的人血清白蛋白的上市和临床应用提供了坚实的科学依据。它们不仅展示了产品在治疗相关疾病方面的显著疗效，也证明了其良好的安全性和耐受性，让医生和患者对这一创新产品充满了信心。

四、技术优势与社会效益

4.1 核心竞争力分析

禾元生物的 “稻米造血” 技术之所以能够在众多人血清白蛋白生产技术中脱颖而出，关键在于其独特的核心竞争力，这些竞争力体现在安全性、环保性和经济性等多个方面。

安全性是医疗产品的首要考量因素。“稻米造血” 技术在这方面表现卓越，通过先进的病毒灭活工艺，对产品进行严格的病毒检测，确保产品的安全性。经检测，HIV、HBV、HCV 等病毒指标均为阴性，这意味着患者使用该产品时，无需担心感染这些严重的血源性病毒，极大地降低了医疗风险。与传统血浆提取工艺相比，传统工艺难以完全避免病毒污染的风险，历史上曾多次发生因血浆污染导致的病毒传播事件，给患者带来了巨大的痛苦和损失。而 “稻米造血” 技术从源头上杜绝了这种风险，为患者提供了更加安全可靠的治疗选择 。

在环保性方面，“稻米造血” 技术展现出了显著的优势。随着全球对环境保护的关注度不断提高，各行各业都在积极探索绿色可持续的发展道路，生物制造领域也不例外。禾元生物的 “稻米造血” 技术通过优化生产工艺，大幅降低了单位产品的碳排放。与传统血浆提取工艺相比，其单位产品碳排放降低了 78%，这一数据令人瞩目。传统血浆提取工艺不仅依赖大量的血浆采集，还在生产过程中消耗大量的能源和资源，对环境造成了较大的压力。而 “稻米造血” 技术以水稻为生产载体，利用水稻的光合作用进行人血清白蛋白的合成，生产过程绿色环保，符合可持续发展的理念 。

经济性是衡量一项技术能否实现产业化和广泛应用的重要指标。“稻米造血” 技术在这方面也有着出色的表现。通过规模化生产和工艺优化，该技术成功降低了生产成本，使得产品价格更具竞争力。据估算，规模化后其产品价格较进口产品低 35%，这一价格优势将使更多患者能够负担得起人血清白蛋白的治疗费用，提高了医疗资源的可及性。在市场竞争中，价格优势往往能够吸引更多的客户，扩大市场份额，为企业的发展带来巨大的机遇。对于患者来说，价格的降低意味着他们能够以更低的成本获得有效的治疗，减轻了经济负担 。

4.2 社会价值体现

“稻米造血” 技术的成功研发和应用，不仅具有显著的技术优势和商业价值，更在社会层面产生了深远的影响，体现出多方面的社会价值。

在医疗公平方面，“稻米造血” 技术发挥了重要作用。长期以来，由于人血清白蛋白供应紧张且价格高昂，偏远地区的患者往往难以获得足够的治疗资源，导致医疗服务的可及性存在较大差距。而 “稻米造血” 技术通过降低生产成本和扩大产能，使得人血清白蛋白的价格更加亲民，供应更加充足。据相关数据显示，该技术使偏远地区白蛋白的可及性提升了 40%，这意味着更多偏远地区的患者能够及时获得人血清白蛋白的治疗，改善了他们的医疗状况，缩小了城乡之间、地区之间的医疗资源差距，促进了医疗公平的实现 。

“稻米造血” 技术的产业化发展，有力地带动了生物制造产业链的全面升级。从上游的水稻种子研发、种植，到中游的人血清白蛋白提取、纯化，再到下游的药品生产、销售，形成了一个完整而庞大的产业链。在这个过程中，不仅禾元生物等核心企业得到了快速发展，还吸引了众多上下游企业的参与和合作，促进了产业集群的形成。据统计，该技术带动了生物制造产业链上下游企业的协同发展，创造了超过 5000 个直接就业岗位，涵盖了科研、生产、管理、销售等多个领域。这些就业岗位不仅为专业人才提供了广阔的发展空间，也为社会创造了更多的就业机会，促进了社会的稳定和经济的繁荣 。

从生态保护的角度来看，“稻米造血” 技术同样具有重要意义。传统的人血清白蛋白生产依赖于血浆采集，这不仅受到献血人群数量和献血频率的限制，还对生态环境造成了一定的压力。据估算，每年为了满足人血清白蛋白的生产需求，需要采集约 300 万升血浆，这对献血者的健康和生态系统的平衡都带来了潜在影响。而 “稻米造血” 技术的出现，改变了这一局面。它不再依赖血浆采集，大大减少了对人体血浆的需求，每年可减少 300 万升血浆采集需求，有效保护了生态环境，实现了生物制造与生态保护的良性互动 。

五、挑战与未来展望

5.1 技术瓶颈

尽管 “稻米造血” 技术取得了显著的成果，但在进一步推广和应用过程中，仍面临着一些技术瓶颈，需要科研人员持续攻关。

在表达量优化方面，虽然当前人血清白蛋白在水稻种子中的表达量已高达种子总蛋白的 15%，但从提升生产效率和降低成本的角度来看，仍有较大的提升空间。为了实现这一目标，科研人员正在探索多种优化策略。在基因层面，通过对启动子、增强子等调控元件进行深入研究和优化，提高基因转录效率，从而增加人血清白蛋白的表达量。利用先进的基因编辑技术，对水稻基因组中与人血清白蛋白表达相关的调控区域进行精准修饰，改变其转录因子的结合位点，增强基因的转录活性 。在翻译层面，通过密码子优化，选择水稻细胞中偏好使用的密码子，减少翻译过程中的停滞，提高蛋白质的合成效率。对 mRNA 的稳定性进行优化，延长其半衰期，增加蛋白质的合成时间，进而提高表达量 。

稳定性研究也是 “稻米造血” 技术面临的重要挑战之一。目前，冻干制剂的有效期为 24 个月，这对于一些长期储存和使用的场景来说，仍显不足。为了延长有效期至 36 个月，科研团队从多个方面展开研究。在冻干工艺优化方面，通过精确控制冷冻速率、升华温度和压力等参数，减少蛋白质在冻干过程中的变性和聚集，提高产品的稳定性。采用先进的冻干设备和技术，如真空冷冻干燥、喷雾冷冻干燥等，探索最适合人血清白蛋白的冻干工艺 。在包装材料和储存条件优化方面，选择具有良好阻隔性能的包装材料，防止氧气、水分等外界因素对产品的影响。研究不同的储存温度和湿度条件对产品稳定性的影响，确定最佳的储存条件 。

随着 “稻米造血” 技术生产的人血清白蛋白逐渐走向国际市场，建立植物源重组蛋白药物的国际认证体系变得尤为重要。目前，国际上对于植物源重组蛋白药物的监管标准尚不完善，缺乏统一的认证体系，这给产品的国际化推广带来了一定的障碍。为了解决这一问题，禾元生物积极参与国际标准的制定和讨论，与国际权威机构和专家展开合作，推动建立科学、合理、统一的植物源重组蛋白药物国际认证体系。在质量标准方面，制定明确的纯度、活性、杂质含量等质量指标，并建立相应的检测方法和技术标准 。在安全性评价方面，开展全面的毒理学研究、免疫原性研究等，为产品的安全性提供充分的科学依据 。

5.2 发展路径

面对当前的挑战，禾元生物制定了清晰的发展路径，通过技术迭代、应用拓展和政策协同等多方面的努力，推动 “稻米造血” 技术不断发展壮大，实现更大的社会价值。

技术迭代是推动 “稻米造血” 技术持续进步的核心动力。禾元生物计划开发多基因共表达系统，通过这一系统，实现复合蛋白的生产，进一步拓展产品的应用领域。在疫苗佐剂领域，人血清白蛋白作为一种重要的疫苗佐剂，能够增强疫苗的免疫效果，提高疫苗的保护率。通过多基因共表达系统，将人血清白蛋白基因与其他具有免疫调节功能的基因共同导入水稻细胞，使其在水稻种子中同时表达，生产出具有更强免疫调节作用的复合蛋白疫苗佐剂 。在细胞培养基领域，人血清白蛋白是无血清培养基的重要添加成分，能够促进细胞的生长和增殖。开发多基因共表达系统，将人血清白蛋白基因与其他细胞生长因子基因共同表达，生产出更适合细胞生长的复合细胞培养基，满足细胞治疗、生物制药等领域对高质量细胞培养基的需求 。

应用拓展是 “稻米造血” 技术实现更大价值的重要途径。除了在人血清白蛋白注射液领域的应用外，禾元生物积极布局疫苗佐剂、细胞培养基等新领域。在疫苗佐剂方面，与疫苗研发企业展开深度合作，将 “稻米造血” 技术生产的人血清白蛋白作为疫苗佐剂应用于各类疫苗的研发和生产中，提高疫苗的免疫效果和安全性。开展临床试验，验证人血清白蛋白作为疫苗佐剂的有效性和安全性，为其在疫苗领域的广泛应用提供科学依据 。在细胞培养基方面，加大研发投入，开发适合不同细胞类型生长的人血清白蛋白基细胞培养基，满足细胞治疗、生物制药等领域对高质量细胞培养基的需求。建立细胞培养基生产基地，实现规模化生产，降低生产成本，提高市场竞争力 。

政策协同是推动 “稻米造血” 技术临床应用普及的关键因素。禾元生物积极争取将 “稻米造血” 技术生产的人血清白蛋白纳入国家医保目录，提高产品的可及性，让更多患者受益。加强与政府部门的沟通和合作，积极参与医保目录的申报工作，提供充分的临床数据和经济评估报告，证明产品的疗效和经济性 。推动临床应用普及，与医疗机构、医生等展开合作，开展临床培训和推广活动，提高医生对产品的认知度和使用经验，促进产品在临床中的广泛应用 。

来源：医学顾事