综述：重构生物制造：面向下一代生物药物的可扩展且安全的植物基系统

（编辑推荐）本综述系统阐述植物表达系统（PMF）作为哺乳动物平台替代方案的核心优势：通过瞬时/稳定表达、病毒载体工程和糖基化改造（glycoengineering）生产临床级生物药，其生物安全性、成本效益及规模化潜力为可持续制药提供新范式。

　　

植物基生物制药的革命性潜力

传统哺乳动物细胞培养系统面临成本高、扩产难等瓶颈，而植物分子农业（Plant Molecular Farming, PMF）凭借其真核表达系统特有的翻译后修饰能力，正在重塑生物制药格局。烟草属植物（Nicotiana spp.）和浮萍（Lemna minor）等宿主通过农杆菌（Agrobacterium）介导的转化，可实现重组蛋白产量达克级/千克鲜重，较CHO细胞成本降低50-80%。

双轨表达策略的协同效应

瞬时表达系统利用植物病毒载体（如烟草花叶病毒TMV）在7-14天内完成目标蛋白的快速合成，特别适用于疫情应急疫苗生产。工程化载体通过亚基因组启动子优化和沉默抑制子（silencing suppressor）共表达，可使抗体（mAb）表达量提升至1-5 g/kg。
稳定转化系统则通过叶绿体基因组（plastome）靶向整合实现遗传稳定性，外源基因拷贝数可达10,000份/细胞，消除基因沉默风险。案例显示，转基因水稻种子中累积的人乳铁蛋白（hLF）可稳定遗传至T₃代。

糖基化精准调控突破

植物特异性β(1,2)-木糖和α(1,3)-岩藻糖可能引发免疫原性。通过CRISPR-Cas9敲除内源糖基转移酶（XylT/FucT）并引入人源β(1,4)-半乳糖基转移酶（GalT），已成功在本氏烟（N. benthamiana）中生产含末端唾液酸的IgG1。ZYMOBODY^?技术平台证明，这种"人源化"糖型可使抗体依赖性细胞毒性（ADCC）活性提升20倍。

从实验室到临床的转化

植物源性药物已实现商业化突破：

• 埃博拉病毒单抗ZMapp^TM（2014年紧急使用）
• 胡萝卜细胞表达的taliglucerase alfa（全球首个获批植物酶替代疗法）
• 新冠疫苗CoVLP（III期效力达71.6%）
  下游处理中，双水相萃取（ATPS）结合亲和层析可使宿主细胞蛋白（HCP）残留<50 ppm，满足FDA要求。

挑战与未来方向

尽管存在监管框架不完善等问题，但植物人工染色体（PAC）和液泡分选信号肽（VSS）等创新技术正持续推动领域发展。预计到2030年，植物基生物药市场规模将突破48亿美元，在抗癌抗体和口服疫苗领域展现独特优势。