以下文章經許可轉載自The Conversation，這是一個報道最新研究的線上出版物。
在舊金山郊外的一家工廠裡，有一個直立的不鏽鋼桶，大小如同一輛小型汽車，裡面有東西在旋轉。
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這個桶上裝滿了儀表、軟管和管道。裡面很熱——略低於華氏 100 度。糖和其他營養物質被泵入，因為在這個強大的容器內，有生命存在。
科學家們正在那裡培養細胞。這些細胞反過來又在生長藥物。大約每兩週，內部的熱湯狀液體就會被過濾和處理。由此產生的純化分子最終將被注射到患有 IV 期癌症的患者體內。
以這種方式製造的藥物——在活細胞內部——被稱為生物製劑。它們正在以迅猛之勢席捲醫學界。到 2016 年，生物製劑已飆升至佔整個藥品市場的 25%，收入達 2320 億美元，幾乎沒有跡象表明其上升趨勢會放緩。
與傳統藥物不同
常見的藥物，如阿司匹林、抗酸劑和他汀類藥物，本質上是化學物質。儘管許多藥物最初是在野外發現的（阿司匹林是柳樹皮中一種化合物的近親，第一種他汀類藥物是在真菌中發現的），但這些藥物現在都是非生物製造的。
傳統藥物是由化學家在大型工廠中使用其他化學物質作為構建模組拼接而成的。它們的分子結構明確且相對簡單。例如，阿司匹林僅包含 21 個原子（9 個碳原子、8 個氫原子和 4 個氧原子），它們結合在一起形成特定的形狀。一片阿司匹林片——即使是兒童尺寸的——也包含數萬億個藥物分子的副本。
生物製劑則不同。顧名思義，這類藥物不是化學合成的，而是直接從生物體中提取的。大多數現代生物製劑是在容納基因工程微生物或哺乳動物細胞培養物的桶（或生物反應器）內組裝的。目前正在努力在植物中生產它們。
生物製劑可以是整個細胞，無論是活的還是死的。它們可以是細胞產生的生物分子，例如抗體，抗體通常由我們免疫系統的 B 細胞分泌。或者它們可以是細胞的一些內部成分，如酶。
生物製劑通常比傳統藥物中的分子大得多，並且在許多情況下，它們的精確組成是未知的（甚至無法知曉）。您不太可能找到片劑形式的生物製劑——它們往往是易碎的分子，在液體溶液中最為穩定。
動物是用於疫苗的血清的最初生產者。圖片來源：AAMiller Wikimedia
雖然生物製劑是美國增長最快的藥物類別之一，但它們並非完全是新生事物。1902 年透過的《生物製品控制法》是第一部旨在確保早期生物製劑（疫苗）安全性的法律。在受到汙染的一批白喉疫苗導致 13 名兒童死亡後，國會決定透過這項法律。提取白喉抗毒素的馬吉姆感染了破傷風。
幸運的是，自那時以來，科學家們大大改進了生物製劑的生產方式。首先，20 世紀 70 年代的重組 DNA 革命意味著藥物生產商不再需要從整個動物身上提取許多最重要的生物製劑。
例如，編碼人類胰島素的基因可以貼上到微生物中，微生物會很樂意批次生產該藥物。經過數百萬美元的純化過程後，由此產生的可注射胰島素與健康人體產生的胰島素版本沒有區別。這就是今天製造某些形式胰島素的方式。
生物製劑的優勢
傳統藥物和生物製劑都透過與我們自身的生物學相互作用來發揮作用。大多數傳統藥物作為抑制劑發揮作用——它們的大小和形狀恰到好處，可以把自己塞入我們細胞中的某個分子齒輪中。阿司匹林的止痛能力來自於它破壞體內一種名為環氧合酶的酶的能力，環氧合酶是疼痛訊號傳導中的重要角色。
傳統藥物的發現主要包括尋找僅會特異性破壞與疾病相關的過程的新化合物。由於這些藥物非常小，並且任何細胞內部都是其他分子成分的海洋，因此找到一種僅會阻斷有問題過程的新型小藥物非常棘手。脫靶相互作用會產生各種型別的副作用。
生物製劑的大尺寸可能是一種優勢。例如，抗體與其靶標有許多特定的接觸點。這使得治療性抗體藥物能夠以極高的精度結合——只有它們的靶分子應該是完全匹配的。這種結合會導致抑制作用，很像傳統的藥物。在某些情況下，治療性抗體還可以刺激免疫系統在問題區域，例如腫瘤部位，促使身體將其清除。
許多生物製劑靶向傳統藥物無法靶向的分子過程，它們可以治療越來越多的疾病。癌症治療在該列表中占主導地位，但自 2011 年以來，美國食品和藥物管理局已批准新的基於蛋白質的生物製劑用於治療狼瘡、克羅恩病、類風溼性關節炎、多發性硬化症、腎功能衰竭、哮喘和高膽固醇。
新型生物製劑也持續湧現。在 2015 年底，美國食品和藥物管理局批准了一種針對晚期黑色素瘤患者的首創療法：一種工程改造的皰疹病毒。研究人員對這種稱為T-VEC的病毒進行了基因程式設計，使其僅靶向癌細胞，並且它還可以促使免疫系統開始清除癌症。其他基於病毒的療法目前正在透過漫長的美國藥物審批流程。
高昂的成本
生產 T-VEC 的公司安進估計，平均每個患者的治療費用為65,000 美元——這還遠遠沒有達到最昂貴的生物製劑藥物的水平。最近由美國食品和藥物管理局批准的最昂貴的藥物。Brineura 是一種由 BioMarin Pharmaceutical 生產的每兩週一次的酶替代療法，可延緩患有罕見遺傳疾病的個體行走能力的喪失。其價格標籤是多少？每次注射 27,000 美元，或全療程一年的治療費用超過700,000 美元。
生物製劑藥物的高昂價格令許多患者、醫生和研究人員感到擔憂。為了降低成本，奧巴馬政府的《平價醫療法案》加速了旨在與已獲批准的藥物競爭的新生物製劑的審批流程。與仿製藥一樣，所謂的生物類似藥旨在與它們試圖替代的生物製劑互換使用。
伊朗的 Aryogen 生產了一種名為 AryoSeven 的生物類似物形式的血液凝固因子 VII Novoseven。圖片來源：Asemi Wikimedia, (CC BY-SA 3.0)
然而，與傳統藥物的仿製藥版本不同，生物類似藥通常只是與競爭對手相似，而不是完全相同。這意味著這些複雜的藥物仍然需要進行漫長而昂貴的自身試驗，以確保它們有效且安全。正因如此，聯邦貿易委員會估計生物類似藥可能只會為患者帶來總體的10% 到 30% 的折扣。
迫切需要生物製品生產管道中的降低成本的創新。美國食品和藥物管理局已呼籲科學家和藥物開發商發明與美國食品和藥物管理局批准的藥物相似的生物類似藥，並開發快速證明其安全性的工具。
隨著這類有前途的藥物在數量和受歡迎程度方面持續增長，如果成本使需要它們的患者無法獲得這些藥物，那麼它們的救生能力將會受到限制。
本文最初發表於The Conversation。閱讀原文。