细胞因子（cytokine）是由免疫细胞及相关细胞产生的一类调节细胞功能的高活性、多功能的多肽分子，不包括免疫球蛋白、补体和一般生理性的细胞产物。细胞因子通常由淋巴细胞、单核巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞等相关细胞产生，按其功能及与免疫学的关系可分为：⑴具有抗病毒活性的细胞因子，如干扰素（interferon，IFN）；⑵具有免疫调节活性的细胞因子，包括白细胞介素（interleukin，IL）类的IL 2、IL 4、IL 5、IL 7、IL 9、IL 10和IL 12，以及β型转化生长因子（transforming growth factor β，TGF β）；⑶具有炎症介导活性的细胞因子，包括以肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）及IL 1、IL 6和IL 8为代表的结构相似的小分子趋化因子；⑷具有造血生长活性的细胞因子，包括IL 3、IL 11、集落刺激因子（colony-stimulating factor，CSF）、促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）、干细胞因子（stem cell factor，SCF）和白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）等。

   

    重组细胞因子是利用基因工程技术生产的细胞因子产品，作为药物用于治疗肿瘤、感染、造血障碍等，可收到良好的疗效。近十多年来，重组细胞因子类药物的研制有较快发展，相关的新药陆续上市。本文重点介绍各类药物的研究进展、不同表达系统的表达水平和基因来源情况，以及各类重组细胞因子的基本特点和适应症。

   

   

    目前国内市场上主要的国产重组细胞因子类药物包括乙肝疫苗、IFN、IL 2、G-CSF、重组链激酶（recombinant streptokinase， rSK）、重组表皮生长因子（recombinant endothelial growth factor，rEGF）等15种基因工程药物。组织溶纤原激活剂（tissue plasminogen activator，T-PA）、IL 3、重组人胰岛素、尿激酶等十几种多肽药物正处于临床Ⅱ期试验阶段，单克隆抗体的研制已从实验阶段进入临床阶段。正在开发研究中的项目包括采用新的高效表达系统生产重组凝乳酶等40多种基因工程新药。

   

    在欧美市场上，对现有重组药物进行分子改造而开发的某些第二代基因药物已经上市，如重组新钠素、胞内多肽等。另外，重组细胞因子融合蛋白、人源单克隆抗体、反义核酸，以及基因治疗、新的抗原制备技术、转基因动物生产等，均取得了实质性的进展。国外生物医药的目前发展动向，主要反映在以下几方面。

   

   

    肿瘤血管生长因子（tumor angiogenesis factors，TAF）包括研究较多的血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）、血小板源生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）等，它们促进肿瘤新生微血管的生长。临床研究表明，阻断VEGF受体2（VEGFR 2）和PDGF受体β（PDGFR β）等，可达到通过抗血管生成来治疗肿瘤的目的。1998年，美国科研人员发现两种用于治疗癌症的血管发生抑制因子（即抗血管生长因子）和内皮抑制素，以及一种抗血管生长蛋白，即血管抑制素（vasculostatin），都有较好的疗效。另外，VEGF、FGF和血管生长素（angiopoietin）等能够通过刺激动脉内壁的内皮细胞生长来促进形成新的血管，从而对冠状动脉疾病和局部缺血产生治疗作用。

   

   

    药物基因组学利用从基因组学和生物信息学研究中获得的有关病人和疾病的详细知识，以某种疾病的特定患病人群为对象，有针对性地设计开发药物和选择诊断方法，使治疗更加安全有效。采取这种策略时，可针对一种疾病的不同亚型，用重组技术生产同一种药物的一系列变构体，让医生根据不同的病人选用该药的相应变构体。此项技术便于根据病人特点定制新药，对适应症有的放矢，因而能提高药物的功效，降低其副作用，减少临床试验的病人数及费用。但大多数这类药物因针对性强而缩小了适应症的范围，可能造成市场规模狭窄；遗传学检查带来的隐私权问题也有待解决。

   

   

    点突变技术、融合蛋白技术、DNA重组、定向基因插入及基因打靶等技术，使蛋白质工程药物的新品种迅速增加。第二代新的重组药物目前已取代一级结构与天然产物相同的第一代多肽药物；其特点是可以提高重组蛋白质的活性，改善制品的稳定性，提高生物利用度，延长在体内的半衰期，降低制品的免疫原性等。然而蛋白质工程产品也有潜在的缺点，例如可能因结构与天然蛋白质不同而增加免疫原性，以致降低生物活性和治疗价值，或改变药效学和药物动力学的性质。这些对今后的研究开发提出了挑战。

   

   

    迄今已上市的生物技术药物重组产品，多数是在大肠杆菌表达系统中生产的，其次是CHO细胞、幼仓鼠细胞和酿酒酵母菌。正在被进一步改进的重组表达系统有真菌、昆虫细胞、转基因植物和转基因动物。转基因动物作为新的表达体系，能更便宜地生产复杂产品，所以令人关注。有三家公司的产品已进入临床试验阶段，包括α1抗胰蛋白酶、α葡萄糖苷酶和抗凝血酶Ⅲ。同时有20多种药物正试图用转基因山羊、绵羊或牛等进行表达。把克隆动物用于生产生物技术药物也颇具发展潜力，例如用带有人Ⅸ凝血因子基因的克隆羊来生产制备Ⅸ凝血因子。

   

   

   

    CSF有四种：GM-CSF、G-CSF、M-CSF和Multi-CSF，它们对造血细胞的生长分化起介导作用。在临床上，重组CSF能提高病人的耐受力，增加化疗强度和敏感性，加速骨髓移植后造血功能的恢复，因此已用于治疗肿瘤放疗和化疗后的白细胞减少、再生障碍性贫血、白血病和粒细胞缺乏症等。因CSF能增强抗原呈递细胞的免疫功能，故可利用重组人CSF基因的反转录病毒载体，转导鼠和人肿瘤细胞，通过这样的途径制作肿瘤疫苗，诱导机体产生有效的抗肿瘤免疫反应。重组CSF还被广泛用作疫苗佐剂，协助接种疫苗。但在副作用方面，重组CSF可引起轻微的发烧、寒战、恶心、呕吐、无力、头痛、肌痛和关节痛等。

   

   

    SCF有多种重要的生理功能，是一种主要对造血细胞起重大作用的细胞因子，在自体外周血造血前体细胞的移植、放疗和化疗的辅助治疗、再生障碍性贫血等血液病的治疗及遗传性骨髓缺陷综合征的治疗方面，有良好的应用前景。在临床上，SCF可用于建立体外造血前体细胞库，如骨髓库、脐血库，并进行体外扩增。SCF对肿瘤免疫治疗中树突状细胞的扩增、基因治疗中靶细胞的扩大等也具有价值。1998年，曹诚等在大肠杆菌中高效表达了可溶形式的人SCF A，目的蛋白质占菌体总蛋白质的40%左右。表达产物复性后，经离子交换、凝胶过滤层析后测定，重组人SCF的氨基端序列及其他理化性质与天然人SCF相同，可刺激人骨髓细胞增殖，导致粒细胞-巨噬细胞集落（CFU-GM）明显增加，显示出天然SCF的生物功能活性。

   

   

    TNF是人体内对肿瘤有直接杀伤作用的一种细胞因子，可使瘤体缩小或消失，对多种肿瘤的中晚期患者有一定治疗作用，但在临床应用中发现有明显的毒副反应，如发热、寒战、恶心呕吐、头痛、肝肾功能改变等。1980年代，许多国际机构因没有很好地解决毒副作用问题而放弃了有关重组人TNF的研制。近年来，第二军医大学在国际上首创二轮基因扩增引物法，通过哺乳动物细胞的表达，成功地获得重组人TNF。它能选择性地杀死癌细胞，毒性低、疗效高，目前已完成前期临床试验，即将作为国家一类新药广泛应用于临床。

   

   

    IL是一组介导白细胞间相互作用的细胞因子，在免疫系统中发挥重要的生理功能。自1979年第一个IL被命名后，新的IL相继被发现和克隆。近期的发现均借助计算机克隆技术，即利用商业化的EST数据库，在同源性分析的基础上进行基因克隆、细胞表达和功能分析，最终确认新的IL。这条技术路线实质上是从基因到蛋白质再到体内外功能的路线。

   

    五个新的正式排序的IL包括IL 19、IL 20、IL 21、IL 22和IL 23。它们目前虽未见诸临床报道，但均具备可观的药物开发前景。1999年，美国HGS公司报道了IL 19。它主要在活化的单核巨噬细胞中表达，对于抗原呈递细胞具有调节和促增殖的效应。2000年6月，美国HGS公司报道了IL 20及其受体。IL 20主要表达于脊髓、睾丸和小肠中。将重组IL 20注射入小鼠的腹腔，可明显刺激中性粒细胞的移动。2000年11月，ZymoGenetics公司发现含信号肽和跨膜区的IL 21受体。IL 21能促进骨髓NK细胞的增殖和分化，与抗CD40抗体协同刺激B细胞的增殖，与抗CD3抗体协同刺激T细胞的增殖。2000年10月，Genentech公司通过检索和测试发现IL 22。它能活化多种细胞系的STAT 1、STAT 3和STAT 5，主要表达于活化的T细胞中。该公司还通过细胞转染实验发现IL 22受体。2000年11月，DNAX研究所发现IL 23。这种分子能促使活化的T细胞增殖并产生g干扰素，还可诱导记忆性T细胞增殖。

   

   

    人EPO是一种高度糖基化的蛋白质类激素样物质，主要来自肾脏，极小部分来自肝脏，能促进红细胞的生成。在临床上，EPO主要用于治疗各种贫血，对慢性肾衰性贫血起补充治疗作用，对于诸如类风湿引起的贫血也有较好的疗效。天然存在的EPO药源极为匮乏，必须从贫血病人的尿中提取，不能满足医疗需求。1985年，国外研究者成功地从胎儿肝中克隆出EPO基因，通过基因工程手段大量生产重组EPO由此成为可能。

   

   

    TPO是一种作用于巨核细胞-血小板生成系统的造血细胞生长因子，能特异地刺激巨核细胞增殖、分化、成熟和产生血小板，从而增加血循环中的血小板数量。在临床上，TPO对血小板减少症有良好疗效，属特效药物。2003年8月，重组人TPO由沈阳三生药业完成Ⅱ、Ⅲ期临床试验，是迄今研制成功的第三个具有自主专利权的国家一类新药。复旦大学中山医院等的临床试验结果表明，该药适用于预防和治疗肿瘤化疗引起的血小板减少及原发性血小板减少症，填补了骨髓三大血细胞系中缺乏调节巨核细胞特异性药物的空白。但该药存在免疫原性强、制备成本高的缺点，仍有待改进。

   

   

    LIF是一类高度糖基化的多肽细胞因子，能抑制胚胎干细胞的体外分化，维持其传代和多能性。1960年代末，曾发现一种诱导小鼠M1白血病细胞系分化为正常细胞的分化诱导因子。此因子能促进白血病M1细胞的分化，并抑制其增殖，所以被命名为白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）。在临床上，LIF与子宫内着床、急性期反应等许多过程及征象密切相关，还可抑制脂蛋白脂酶的活性，促进骨吸收，使血小板增加，刺激肝细胞合成急性反应蛋白，并参与胚胎及造血系统的发育，还能促进神经肌肉的生长并维持垂体的功能。1999年，我国研究者根据人LIF基因的cDNA序列，通过合理的引物设计、链延伸反应、PCR反应和分子克隆等步骤，成功地合成了编码成熟LIF蛋白的基因片段，并将其克隆至pUC18载体质粒上。这一成果有助于重组LIF药物的开发。

   

   

    TGF主要由肿瘤细胞产生，是一种小肽分子，包括目前已发现的α、β等五种亚型。TGF α为分泌性蛋白质，在血液和尿液中均能检测到。它通过与细胞的表皮生长因子受体（EGFR）结合而实现其生理作用，以自分泌和旁分泌的形式参与调节细胞的增殖和分化。在正常组织中一般难以检测到TGF α，但在许多肿瘤和肿瘤细胞株里却有TGF α的过量合成。因此，TGF α在肿瘤的诊断和预后、临床外伤的治疗等许多方面有应用价值。TGF β是一类具备激素样活性的多肽生长因子，可刺激细胞的增殖和分化，对细胞进行双向调节。在临床应用方面，宾夕法尼亚大学的研究者研制出抗TGF β抗体，能治疗糖尿病性肾病。此病的患者均有TGF β过度表达的征象，采用抗TGF β的中和抗体，可明显改善肾脏的结构与功能。另外还发现，TGF β在肿瘤治疗中能刺激并抑制新生血管的形成。我国研究者于2001年研究了在鼠肠黏膜不同状态下的TGF表达水平，发现TGF β与肿瘤密切相关。

   

   

    基因工程重组细胞因子类药物具有市场扩容快、潜力大的优势，今后研究开发的重点为新型疫苗和抗体、组织与细胞治疗剂以及其他药物。其中，细胞治疗剂或组织治疗剂是令人瞩目的一类生物技术药物，已有4种这类产品获得批准，还有16种正在临床试验中。在研究开发的品种中，以疫苗为最多，达98种；其中61种用于防治肿瘤，6种用于呼吸道疾病，4种用于艾滋病。单抗品种也较多，临床研究的有59种；其中31种用于治疗肿瘤，另一些用于器官移植、呼吸道疾病、皮肤病、神经紊乱和自身免疫性疾病等。

   

    我国将加强那些具有自身资源优势的项目研究，以期在世界的重组生物医药领域中逐步形成优势技术和优势产品。具体而言，研究开发将围绕以下几方面重点展开。

   

    一是重组疫苗及酶诊断试剂和多肽类药物，开发的重点分别在乙肝基因疫苗及单克隆抗体诊断试剂等。

   

    二是重组靶向药物，以开发肿瘤药物为重点。目前肿瘤治疗药物的问题是，在杀死癌细胞的同时也杀死正常细胞。导向治疗可利用抗体寻找靶标，将药物准确引入病灶，而不伤及其他组织和细胞。上海轻骑海医药公司研制的抗肿瘤药物“紫杉醇”注射液属于此类药物，已在1998年7月正式投放市场。

   

    三是重组人源化的单克隆抗体。抗体可以对抗各种病原体，也可作为导向器，但目前的单克隆抗体多为鼠源抗体，注入人体后会产生针对该抗体的抗体，即抗抗体，或激发免疫反应。目前国外已着手研究噬菌体抗体技术、嵌合抗体技术和重组抗体技术，以解决人源化抗体的问题。

   

    四是血液替代品。血液制品是采用大批混合的人体血浆制成的。人血易被各种病原体污染，因此运用重组基因工程开发血液替代品已开始引人注目，例如重组基因工程血清白蛋白等。

   

    五是由蛋白质组学、基因组学推进的重组新药。蛋白质组学旨在研究细胞内全部蛋白质的表达方式和作用方式。蛋白质具有自身特殊的活动规律，例如后修饰加工、转运定位、结构形成、蛋白质与蛋白质及蛋白质与核酸相互作用等，这些都不可能从细胞水平或基因水平上研究获知。蛋白质组学着重探索蛋白质在质量、功能、相互作用及关联网络系统等方面的整体性、时控性和调控性，据此揭示身体的生理及病理过程，因而能为发现和研制重组新药提供强有力的知识基础。

   

    现已认识的药物作用靶标约有500个，通过药物基因组学和药物蛋白质组学的研究，可望增至1 000个以上。若能进一步阐明在一个特定细胞内表达的功能蛋白质，以及在特异的疾病或代谢状态下表达的蛋白质组，将为重组药物研究提供更多的信息。目前从人类基因组计划的研究成果中已发现，有3 000多个基因可用于研究开发药物，这将大大推进重组生物技术药物的发展。

   

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（转载自科学杂志）