邢台市太和生物化学技术有限公司

稻米能造血？

听起来像天方夜谭，但这是真的。通过基因编辑技术，科学家将编码人血清白蛋白的基因导入水稻基因组，使水稻在生长过程中生产出与人类血浆中几乎相同的白蛋白。简单说，就是把水稻种子打造成人血清白蛋白的“生产车间”。

当前，5公斤特制稻米，就能提取出相当于1升人类血浆的白蛋白量。这不是简单的数字换算，而是一场正在颠覆传统医疗供给模式的生物技术革命。

稻米里的新生（图片为AI生成）

血清白蛋白是血浆中含量最高的蛋白质，由肝细胞合成后释放入血。白蛋白能够维持血浆胶体渗透压，其水平过低，可能引发水肿或腹水；白蛋白可结合并运输物质及药物，其结合能力会影响药物代谢速率和疗效；同时，白蛋白还关系到血液中的酸碱平衡和营养储备。临床上，血清白蛋白被广泛应用于肝硬化腹水、烧伤烫伤、脑水肿等治疗与救治，在术后血容量补充、放化疗、血液透析等方面也起到重要作用，被称为“黄金救命药”。

但是，这个“救命药”并不易得。当前，我国每年对药用白蛋白的需求量为150吨至180吨，其中六成以上依赖进口。在我国血液供应紧张的情况下，仅靠对人血浆分离纯化获得白蛋白，远远补不上这个缺口。而从人血浆中提取白蛋白，还要面临一个更大的问题，一旦血液质量把关不严，容易导致病毒传播风险。相比之下，利用重组技术进行植物“造血”，生产药用重组蛋白，是一个奇招。

植物是合成生物学的理想底盘。它们通过光合作用系统高效合成多种代谢物，生产成本远低于细胞培养或化学合成。科学家认为，植物“造血”有望解决血浆资源有限问题，同时避免血源性疾病传播风险。但是，重组人白蛋白必须经过正确的折叠、组装和翻译后修饰才能具备其特定的结构和功能。

第一个被用来合成蛋白质的植物，很意外，是烟草。作为一种重要的经济作物和经典的植物模式生物，烟草生物量高、遗传转化体系成熟，在生产高附加值蛋白质药物上极具潜力。早在20世纪80年代，科学家就已经用烟草来生产重组抗体了。2005年，美国则用烟草批量生产抗变形链球菌抗体，该抗体的溶液制剂可用于治疗龋齿，这也是世界首个成功注册为医疗器械的植物源抗体。

而在庞大的植物王国中，除了烟草，胡萝卜、生菜、马铃薯、番茄、玉米等建立了转基因技术的植物，也都曾被用来合成药用蛋白质。它们合成蛋白质的途径不同，比如，烟草在茎叶中合成，马铃薯在块茎中积累。而水稻，则和玉米一样，借用的是种子。

选择水稻，是因为科学家发现水稻胚乳细胞具有完整的真核细胞蛋白质加工体系，其进行重组蛋白质的翻译、折叠和修饰都与哺乳细胞十分相近。成熟脱水的水稻种子能够为蛋白质提供良好的储藏环境，而稻米中的主要营养物质就是蛋白质和淀粉，其中的蛋白质种类还比较少，分离纯化起来相对容易得多。

但即便如此，武汉禾元生物科技股份有限公司（以下简称“禾元生物”）研发团队也经历了20年攻关历程。2011年，研发团队从1千克糙米中提取出2.75克人血清白蛋白。研究成果在《美国科学院院刊》发表后，他们第一次引发了高度关注，《自然》杂志称“该技术就像从大头菜中挤出血一样，把不可能的事变成了可能”。到现在，他们用5公斤稻米提取的白蛋白量，已经相当于1升血浆。现有技术下，他们已经能实现每公斤稻米最高提取30克白蛋白，并将纯度提高到99.9999%。

除了植物系“造血”，其他替代血液方案也在并行推进，它们共同构成了血液供应的“多重宇宙”。

1966年，美国科学家克拉克在做实验时，有只老鼠掉落到含碳氟化合物的容器里。当他捞出老鼠并排除其呼吸道中的液体时，老鼠竟然苏醒了。出于好奇，他有意重复了这个实验，老鼠依然没有被淹死。经过研究，他发现这种溶液含氧量非常高，它对氧气的溶解度是水的20倍，这使得老鼠不会因缺氧窒息。他认为，碳氟化合物可能是一个很好的溶剂，它能从肺里携带氧气到其他组织器官，促进细胞新陈代谢，之后又经呼吸作用从肺里排出来，或者经过排汗从体表散出。这令他产生了一个大胆的想法，可以用含有碳氟化合物的溶液替代血液来使用。不过，这只是一个想法萌生的开端。到1979年，一种新型的氟碳化合物乳剂才作为人造血液，首次在日本应用于人体单肾脏移植手术，并取得成功。

碳氟化合物虽然溶氧能力惊人，但它不溶于水，因此才会以乳剂形式出现。虽然被称为“人造血液”，碳氟化合物乳化后并不是血红色，而是白色，它被注入到病人静脉中后，可以穿过红血球无法通过的阻塞血管，达到实时救命的目的。

相比之下，血红蛋白的来源就很多了，从过期人血、动物血（如牛血）、人类胎盘，以及可产生血红蛋白的转基因细菌中都可以获得。但这样的血红蛋白不能直接注射到人体中，要经过改良，以确保其在进入人体后稳定、安全。2010年，澳大利亚曾将利用牛血浆人工合成的血液替代品——血红蛋白氧载体，用于一位车祸后生命垂危的患者。2013年，罗马尼亚科学家用水、无机盐，以及一种深海昆虫体内提取的蚯蚓血红蛋白，合成了一种新的人造血液，可以短时间替代血液实现氧气和二氧化碳交换代谢。同年，日本研究人员则成功利用干细胞培育出了红细胞，虽然其中大部分都是胚胎血红蛋白，而非成人血红蛋白，但携氧能力没有受到影响，也能在输血后在实验鼠体内正常循环。

对于世界性血液短缺来说，血液替代品多元化发展是一个福音。

在需要紧急救治但无法立即获得匹配血液的情况下，无血型限制的人造血，可以确保黄金抢救时间。在应对偏远地区医疗需求上，保存期更长、更便于储存和运输的人造血，能提供更好的保障。结合人工肺和血液替代品的体外生命支持系统，能为危重患者提供时间窗口；对于罕见血型患者，人造血也能提供可靠的血源保障。

当然，人造血并不是真的万能。和天然血相比，人造血通常没有凝血本领，更没有足够的抗菌、免疫能力。但不论如何，人造血的发展，已经势不可挡，在我国也是如此。

2022年，中国药监局曾明确提出支持开发安全有效血液替代品。2024年4月，通化安睿特生物制药股份有限公司研发的重组人白蛋白注射液，获得欧亚经济联盟—俄罗斯联邦卫生部批准上市。2025年7月，禾元生物自主研发的重组人白蛋白注射液（水稻），获得国家药品监督管理局批准上市，成为全球首个“稻米造血”一类创新药。