生物制造生产车间
“占领生物产业高地”在很多地方是句常见口号，往往意味着此处较为重视生物技术发展，剑指产业高端。然而，有家企业另辟蹊径，去“高地”发展生物产业，走出了一条有特色的产业发展之路。
在科技部的创新人才推进计划中，记者注意到，西藏金稞集团的科研团队已率先在青藏高原地区，采用生物制造工程技术开展了产品的开发与产业化建设，已完成了羧肽酶B、腺苷蛋氨酸和谷胱甘肽等在高原条件下的工程化技术开发。
这在青藏高原尚属首次，为生物医药领域的战略性新兴产业在西藏等高寒、高海拔地区可持续发展做出了积极贡献，有望促进西藏第二产业的结构调整。
比金子还贵的羧肽酶B
黄金是名气最大的贵金属，但是比黄金贵的物质非常多，羧肽酶B就是代表之一，每毫克的售价可达120元。
“生产胰岛素，一定要有羧肽酶B。”说话的是张春颖博士，企业副总工程师，同时还是科技部重大新药创制专项“毕赤酵母高效表达治疗微血管病变的活性多肽研究”的课题负责人。
羧肽酶B在医学上可用于肿瘤抗体导向酶前体药物治疗，以及作为诊断急性胰腺炎轻重程度的血清标记，在基因工程领域用于蛋白质和肽类的测序，但其最为人熟知的是胰岛素生产过程中的一种催化剂。
作为天然胰岛素的提取和重组人胰岛素制备中不可缺少的双酶之一，羧肽酶B的工业开发成本较高是造成胰岛素价格偏高的主要因素之一。
张春颖告诉记者，这种物质目前国内基本上都是从猪胰腺上提取，但这种方法比较原始，国内最大的胰岛素生产厂商，就是采取这种方式，但其只用于生产，不对外销售，因此市场上没有国产羧肽酶B。能够买到的都是美国西格玛公司的产品，其来源一是传统方式提取，另一种就是生物发酵得来。因此，开发羧肽酶B的生产新技术，可以改变我国羧肽酶B产品完全依赖进口、临床使用胰岛素价位过高的问题。
他们采用Rt-PCR的方法克隆了pCPB（CPB的前体）的cDNA序列，并在大肠杆菌中以包涵体形式获得高效表达，表达产物pCPB经变性、复性后、胰蛋白酶酶切激活为活性羧肽酶B，用阴离子交换柱层析DEAE-FF浓缩纯化和分子筛层析进一步分离纯化得到活性重组羧肽酶B。
上面这段深奥晦涩话被张春颖“翻译”为：经过驯化的菌株被放置在发酵罐里，然后按照配比，工作人员加入糖、玉米粉、土豆粉、氨基酸以及一些无机盐，这就是大肠杆菌赖以生长的营养物质。通过控制搅拌速度和通气量，随着酵母菌的数量增加，其将产生代谢次生产物，就是我们需要的羧肽酶B。在得到这些金贵的毫克级的产品前，还需经过酸化、风干以及分离处理。
生物发酵的“高原反应”
提到高原，往往想到的都是高原反应，那么，生物发酵上了高原会有什么反应？
西藏拉萨属于高原季风半干旱气候，年平均7.4摄氏度，由于海拔在3000米以上，年平均含氧量只有平原地区的60%—80%，大气压为平原地区的60%—75%。金稞的发酵生产线位于拉萨市曲水县雅江产业园，由于地处青藏高原，所以他们感受到了在此环境下生物制造的优势。
“低压、低氧的自然环境下，不利于微生物的生长，空气中所含有的其他微生物较少。在发酵过程中，只要控制好灭菌环节，不易因其他途径的污染而出现染菌的现象，在一定程度上降低了发酵成本。”张春颖说。
西藏的水质在国内处于前列，这也更适合发酵过程中微生物的生长。他们在厂区打了水井，简单处理后就可饮用，张春颖说：“井水里，硅酸盐和硒的含量高，而且喝起来都透着甜味。”
另外，在高寒环境下，后处理过程中的环境温度较低，有利于生物活性物质的分离纯化过程中活性的保存，提高提取率和纯化率，在一定程度上降低了分离纯化成本。
当然，在高原进行生物制造也不全是优势，也有其相对的短处，比如，西藏的所有设备都需要采用高原型设备，所耗的能源高于平原地区，在一定程度上增加了在高原地区进行产业化生产的成本和难度。
张春颖提到，不但人会面对高海拔带来的困难，设备亦然，比如她的一个笔记本电脑的电池，在拉萨就是充不上电、开不了机，而一拿回内地就什么毛病没有。还有，在平原地区的技术参数都需要在高原条件下重新摸索，这就增加了中试技术验证的复杂程度。
直接进入生物链循环的酵母菌渣
发酵后的废菌丝体，经过烘干直接当做为牦牛的饲料，这也是西藏的一次有益尝试。
谷胱甘肽（常简写为GSH），是一种典型的医药中间体，经过二次加工后，可以制成药物，比较常见的是用来制造治疗肝病的药物。
“谷胱甘肽在生物体内具有多种重要的生理功能，特别是对于维持生物体内适宜的氧化还原环境起着至关重要的作用。”张春颖介绍道，自1921年首次被发现以来，谷胱甘肽不仅作为试剂广泛用于生物化学、医学、生物学和化学的研究测定中，还已成为一种重要的生化药物。
国内发酵法生产谷胱甘肽的厂家较少，规模也较小，产品纯度较低。针对菌株发酵浓度、提取率及产品纯度等关键技术进行研发，张春颖团队通过获得高产菌株酿酒酵母，发酵后获得的谷胱甘肽发酵液经预处理、抽提、超滤、离子交换层析、浓缩、干燥等工艺对目标产物进行提取，最终得到高纯度的GSH成品。
另外，他们还完成了发酵法谷胱甘肽的规模化放大，系统解决了限制GSH产业化生产的限制因素。
“我们选择菌株多数是可以直接食用的酿酒酵母。”张春颖说，菌种可以分为致病菌种和非致病菌种。酿酒酵母就是安全的非致病菌种，可以进入生物链循环。发酵过后的酵母菌渣，烘干就可以直接当饲料。基本上，在曲水当地就可以消耗，用作牦牛饲料。
西藏金稞集团创立时间并不长，用张春颖的话说是个“名不见经传”的公司，但他们围绕高原极端环境下生物工程技术中的工程菌构建、高密度发酵、培养基优化、分离、纯化等的关键技术问题，在西藏搭建起了一个集实验室技术集成、中试工程化放大、产业化技术开发为一体的全产业链的技术创新平台。这一点让其走在了高原生物工程的前沿，并为该领域积累了很多重要经验。
据了解，在国内尚无高原特殊环境开展生物制造产业技术与产品开发的条件下，开展高原生物发酵工程技术的研究，并实现其产业化，据了解国内唯此一家。
