“酶”好明天,大有可为!
中国酶程产业大国的实现并不是遥遥无期—节选自《酶香四溢满人间》
中国是酶制剂使用大国,工业酶的市场规模仅次于与美国、欧洲、日本。但是酶工程产业与这些顶尖的大国相比,中国仍处于发展滞后的状态。
中国酶程产业是在新中国成立后逐渐发展起来的。20 世纪90年代起,国内的酶制剂企业通过加强国际交流合作,引进国外先进设备和学习国外先进生产技术,在生产水平、产品种类和质量上有了一定的提高。但是,与诺维信等国际巨头相比,我国酶制剂生产还存在很大的差距。首先,生产技术落后,不具备有自主知识产权的核心技术。通用性强的规模表达体系是酶产业的核心竞争力,由于缺乏资金与研发人才,目前国内酶制剂企业大多是购买国外的菌种和表达系统,但随着国外对性能优良的酶编码基因、高效表达体系及绿色应用工艺陆续申请专利保护,我国酶制剂企业面临的知识产权风险越来越大。其次,我国的酶制剂企业小而散,仍然以技术含量低的酶粗制品的重复生产为主,只能用于淀粉或玉米深加工、饲料、酿酒等有限的几个行业,而对于纺织、制革、造纸、脱胶、生物有机合成等领域,新型工业酶制为先剂品种的开发力度还远远不够。
理论上,酶可以降解和合成几乎所有的有机化合物,工业酶制剂被称为新兴生物产业的“芯片”。在环境问题的重压之下,以绿色的酶催化工艺改造传统的化学加工业将成为必然趋势。中国要走生态友好的强国之路,就必须要扭转酶工程产业发展滞后的局面,实现跨越式发展。中国酶工程可以实现跨越式发展吗?回答是肯定的。
首先,要实现跨越式发展, 就要改变我国酶工程产业企业多规模小,市场竞争力不足的状况。要改变这种状况,就要改变发展思路,立足于做大,做强。从做大的角度来说,以基础好、规模大的企业为主体进行重组、整合资源,构建在世界上具有相当规模的大企业,只要经济措施得当,这-点轻而易举。 其次,要实现跨越式发展,就要加大研发力度,调整产品结构,改变酶制剂生产无核心技术,产品单一,且重复率高的现状, 使我国生产的酶制剂能真正运用到各行业的“绿色催化”中去,使酶工程产业做强。要实现这一目标, 要做到三点:首先要努力形成拥主知识产权的核心技术;其次,在搞好现有产品的升级换代基础要在新领域、特种领域开发新品种;再则,除开发单酶产品多种用途外,还要重点开发复合酶、多元复合酶,以及与此相套的特殊使用工艺。这些措施的实现,需要产学研的紧密结合我国的高等院校和科研院所有着有多年从事酶工程研究的人才源,只要加强企业与科研单位的交流合作,使科学研究真正服于生产力,加快科研成果向生产力的转化,那么做强酶工程产也并非难事。
由此看来,我国的酶工程产业具有实现跨越式发展的可能性,只要策略得当,我国成为酶工程产业大国的日子并不是遥无期。

拓展阅读1:酶与诺贝尔奖二三事

拓展阅读2:酶,没你不行
——由于酶的缺席,导致的身体疾病
苯丙酮尿症(PKU)又名“鼠尿症”,是一种氨基酸代谢缺陷,是由于基因突变导致苯丙氨酸(Phe)羟化酶活性降低或其辅酶四氢生物喋呤缺乏,血苯丙氨酸(Phe)浓度增高的最常见氨基酸代谢病,又称为高苯丙氨酸血症(HPA),属于常染色体隐形遗传病(AR)。苯丙氨酸羟化酶(PAH)缺乏使苯丙氨酸不能转变为酪氨酸(Tyr),导致苯丙氨酸(Phe)及其酮酸在体内蓄积,并从尿中大量排出而产生苯丙酮尿症(PKU)[OMIM 261600],临床表现为智力发育落后、尿液和汗液鼠臭味、头小、头发变黄、皮肤颜色浅淡、抽搐。苯丙酮尿症(PKU)的发病率有种族和地区的差异。根据中华预防医学会新生儿筛查学组收集的1796万各地新生儿筛查数据,我国平均发病率为8.5/10万。


2018年5月28日,BioMarin Pharmaceutical宣布Palynziq(pegvaliase-pqpz)注射剂获得美国FDA的标准批准(standard approval),用于降低苯丙酮尿症(PKU)成人患者的血液苯丙氨酸(Phe)水平 ,这些患者在现有管理下其血液Phe浓度无法控制在600微摩尔/升以内。值得一提的是,这是首个获批能通过帮助身体分解Phe来靶向PKU潜在病因的酶替代疗法。它也是BioMarin针对这一重要病症的第二款批准疗法。
PKU是一种罕见的遗传病,在患者出生时就表现出来,会导致对大脑的各种累积毒性。在美国,每12,500个新生儿中就有1人受PKU影响。PKU表现为患者无法分解Phe,这是一种在所有形式的蛋白质中发现的氨基酸。如果不进行治疗,高水平的Phe会对大脑产生毒性,并可能导致严重的神经和神经精神问题,影响人们思考、感受及行为方式。由于这些症状的严重性,婴儿在出生时即进行筛查,以确保他们得到及早诊断和治疗,避免智力障碍和其它并发症。患有PKU的患者需要终身管理,包括严格限制日常饮食,避免摄入大多数食物中存在的Phe。
Palynziq是一种聚乙二醇化的重组苯丙氨酸解氨酶,用来替代PKU患者缺乏的苯丙氨酸羟化酶(PAH)以分解Phe。它的效果在临床试验中得到证实。在关键3期研究PRISM-2中,Palynziq与安慰剂相比显著降低了血液Phe水平(p<0.0001),抵达了血液Phe变化的主要终点。在PRISM-2双盲、安慰剂对照、随机停药期试验(RWP)中,患者以2:1的比例被随机分配继续接受Palynziq治疗(每日20 mg或每日40 mg)或接受安慰剂,持续8周。结果显示,Palynziq组患者可以维持血液Phe浓度,而安慰剂组患者的血液Phe浓度恢复到治疗前基线。
“BioMarin很高兴能够为无法通过现有选择控制Phe水平的PKU成人患者提供这种重要的新疗法。Palynziq的批准是BioMarin员工十多年坚持不懈的结果,致力于为PKU成人患者带来治疗方案,”BioMarin董事长兼首席执行官Jean-Jacques Bienaimé先生说:“我们为这项医学成就感到自豪,并感谢FDA对我们的申请进行深思熟虑的审查。我们也感谢PKU患者和医学界继续合作并参与临床项目,促成这一有效疗法的批准。”
“治疗PKU的目标是将血液Phe水平保持在医学指南中设定的范围内,因为Phe升高可能对大脑产生毒性并造成损害。Palynziq为我们提供了另一个非常需要的工具,帮助成人患者控制其Phe水平,这对于许多患者来说曾经是无法实现的。”俄勒冈健康与科学大学(Oregon Health & Science University )教授、3期研究研究员Cary Harding博士说。
“对于那些虽然在严格管理但仍然无法控制Phe水平的PKU患者来说,Palynziq有可能成为一种革命性的疗法,”National PKU Alliance执行主任Christine Brown女士表示:“BioMarin已经为PKU群体提供了坚定的支持,并会继续进行创新医学研究,以推进这种罕见遗传病的治疗选择。”
Palynziq预计将于6月底在美国上市。我们期待这款新药能为PKU患者带来更有效的治疗选择。
(单选题) 酶活力的概念是()
A. 一定条件下,酶所催化反应的初速度。可用单位时间(min)内底物的减少量或产物的增加量来表示。
B. 在特定条件(25℃,其它最适条件)下,在1min内能转化1微摩尔底物的酶量
C. 单位重量的蛋白质或RNA所具有的活力数
D. 每摩尔酶催化底物转化为产物的摩尔数

这个题目考察的是酶活力的概念,是第一章第五节酶活力测定部分的内容,具体概念详见教材15页,而B选项表述的是酶活力的国际单位的定义。该部分的学习重点有两个:第一个学习重点是概念的准确表述。酶活力、酶比活力、酶活力单位、酶转换数这些概念的区分和表征意义,该知识点在教学视频“酶”有难题栏目,结合练习题目进行了难点解析,需要同学们自主观看学习。第二个学习重点是酶活力测定方法的掌握。酶活力测定的一般方法是什么?或者酶活力测定的基本步骤包括哪些,具体表述为:(教材15页)
(1)根据酶的专一性,选择适宜底物并配成一定浓度的底物溶液;
(2)确定反应的温度、pH值等条件;(1分)
(3)在一定条件下,将酶液与底物混匀,选择适宜的反应时间。
(4)终止反应
(5)采用光学检测法、化学检测法等生化监测技术,测定反应液中物质的变化量。