以下文章经许可转载自The Conversation，这是一个报道最新研究的在线出版物。
在旧金山郊外的一家工厂里，有一个直立的不锈钢桶，大小如同一辆小型汽车，里面有东西在旋转。
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这个桶上装满了仪表、软管和管道。里面很热——略低于华氏 100 度。糖和其他营养物质被泵入，因为在这个强大的容器内，有生命存在。
科学家们正在那里培养细胞。这些细胞反过来又在生长药物。大约每两周，内部的热汤状液体就会被过滤和处理。由此产生的纯化分子最终将被注射到患有 IV 期癌症的患者体内。
以这种方式制造的药物——在活细胞内部——被称为生物制剂。它们正在以迅猛之势席卷医学界。到 2016 年，生物制剂已飙升至占整个药品市场的 25%，收入达 2320 亿美元，几乎没有迹象表明其上升趋势会放缓。
与传统药物不同
常见的药物，如阿司匹林、抗酸剂和他汀类药物，本质上是化学物质。尽管许多药物最初是在野外发现的（阿司匹林是柳树皮中一种化合物的近亲，第一种他汀类药物是在真菌中发现的），但这些药物现在都是非生物制造的。
传统药物是由化学家在大型工厂中使用其他化学物质作为构建模块拼接而成的。它们的分子结构明确且相对简单。例如，阿司匹林仅包含 21 个原子（9 个碳原子、8 个氢原子和 4 个氧原子），它们结合在一起形成特定的形状。一片阿司匹林片——即使是儿童尺寸的——也包含数万亿个药物分子的副本。
生物制剂则不同。顾名思义，这类药物不是化学合成的，而是直接从生物体中提取的。大多数现代生物制剂是在容纳基因工程微生物或哺乳动物细胞培养物的桶（或生物反应器）内组装的。目前正在努力在植物中生产它们。
生物制剂可以是整个细胞，无论是活的还是死的。它们可以是细胞产生的生物分子，例如抗体，抗体通常由我们免疫系统的 B 细胞分泌。或者它们可以是细胞的一些内部成分，如酶。
生物制剂通常比传统药物中的分子大得多，并且在许多情况下，它们的精确组成是未知的（甚至无法知晓）。您不太可能找到片剂形式的生物制剂——它们往往是易碎的分子，在液体溶液中最为稳定。
动物是用于疫苗的血清的最初生产者。图片来源：AAMiller Wikimedia
虽然生物制剂是美国增长最快的药物类别之一，但它们并非完全是新生事物。1902 年通过的《生物制品控制法》是第一部旨在确保早期生物制剂（疫苗）安全性的法律。在受到污染的一批白喉疫苗导致 13 名儿童死亡后，国会决定通过这项法律。提取白喉抗毒素的马吉姆感染了破伤风。
幸运的是，自那时以来，科学家们大大改进了生物制剂的生产方式。首先，20 世纪 70 年代的重组 DNA 革命意味着药物生产商不再需要从整个动物身上提取许多最重要的生物制剂。
例如，编码人类胰岛素的基因可以粘贴到微生物中，微生物会很乐意批量生产该药物。经过数百万美元的纯化过程后，由此产生的可注射胰岛素与健康人体产生的胰岛素版本没有区别。这就是今天制造某些形式胰岛素的方式。
生物制剂的优势
传统药物和生物制剂都通过与我们自身的生物学相互作用来发挥作用。大多数传统药物作为抑制剂发挥作用——它们的大小和形状恰到好处，可以把自己塞入我们细胞中的某个分子齿轮中。阿司匹林的止痛能力来自于它破坏体内一种名为环氧合酶的酶的能力，环氧合酶是疼痛信号传导中的重要角色。
传统药物的发现主要包括寻找仅会特异性破坏与疾病相关的过程的新化合物。由于这些药物非常小，并且任何细胞内部都是其他分子成分的海洋，因此找到一种仅会阻断有问题过程的新型小药物非常棘手。脱靶相互作用会产生各种类型的副作用。
生物制剂的大尺寸可能是一种优势。例如，抗体与其靶标有许多特定的接触点。这使得治疗性抗体药物能够以极高的精度结合——只有它们的靶分子应该是完全匹配的。这种结合会导致抑制作用，很像传统的药物。在某些情况下，治疗性抗体还可以刺激免疫系统在问题区域，例如肿瘤部位，促使身体将其清除。
许多生物制剂靶向传统药物无法靶向的分子过程，它们可以治疗越来越多的疾病。癌症治疗在该列表中占主导地位，但自 2011 年以来，美国食品和药物管理局已批准新的基于蛋白质的生物制剂用于治疗狼疮、克罗恩病、类风湿性关节炎、多发性硬化症、肾功能衰竭、哮喘和高胆固醇。
新型生物制剂也持续涌现。在 2015 年底，美国食品和药物管理局批准了一种针对晚期黑色素瘤患者的首创疗法：一种工程改造的疱疹病毒。研究人员对这种称为T-VEC的病毒进行了基因编程，使其仅靶向癌细胞，并且它还可以促使免疫系统开始清除癌症。其他基于病毒的疗法目前正在通过漫长的美国药物审批流程。
高昂的成本
生产 T-VEC 的公司安进估计，平均每个患者的治疗费用为65,000 美元——这还远远没有达到最昂贵的生物制剂药物的水平。最近由美国食品和药物管理局批准的最昂贵的药物。Brineura 是一种由 BioMarin Pharmaceutical 生产的每两周一次的酶替代疗法，可延缓患有罕见遗传疾病的个体行走能力的丧失。其价格标签是多少？每次注射 27,000 美元，或全疗程一年的治疗费用超过700,000 美元。
生物制剂药物的高昂价格令许多患者、医生和研究人员感到担忧。为了降低成本，奥巴马政府的《平价医疗法案》加速了旨在与已获批准的药物竞争的新生物制剂的审批流程。与仿制药一样，所谓的生物类似药旨在与它们试图替代的生物制剂互换使用。
伊朗的 Aryogen 生产了一种名为 AryoSeven 的生物类似物形式的血液凝固因子 VII Novoseven。图片来源：Asemi Wikimedia, (CC BY-SA 3.0)
然而，与传统药物的仿制药版本不同，生物类似药通常只是与竞争对手相似，而不是完全相同。这意味着这些复杂的药物仍然需要进行漫长而昂贵的自身试验，以确保它们有效且安全。正因如此，联邦贸易委员会估计生物类似药可能只会为患者带来总体的10% 到 30% 的折扣。
迫切需要生物制品生产管道中的降低成本的创新。美国食品和药物管理局已呼吁科学家和药物开发商发明与美国食品和药物管理局批准的药物相似的生物类似药，并开发快速证明其安全性的工具。
随着这类有前途的药物在数量和受欢迎程度方面持续增长，如果成本使需要它们的患者无法获得这些药物，那么它们的救生能力将会受到限制。
本文最初发表于The Conversation。阅读原文。