碗里的大米不简单！育种技术让它“种”出救命药

　　每天端起饭碗扒拉米饭时，你可能只觉得它是管饱的粮食，但在2025WAFI国际智能育种论坛上，武汉大学教授杨代常却抛出了一个改变你认知的说法：他和团队通过生物智能制造，把人们天天吃的大米，从“粮食作物”变成了能生产生物医药的“生物智能制造工厂”。

　　生物医药生产存在着一种困境——以前造药常用大肠杆菌、酵母、仓鼠细胞这三种体系，但很多药物在这些体系里要么“造不出来”，要么“活不下去”。后来国际上尝试用植物造药，比如用烟草的整体组织生产，可几十年下来只批准了3个药物，2个是疫苗、1个是孤儿药，根本没法满足需求。

分子医药技术研究历史。图源演讲者幻灯片

　　问题出在哪？关键是这些植物的蛋白表达量太低，每公斤组织里只能提取出毫克级的目标蛋白，还得从上万种杂质蛋白里把它分离出来，工艺复杂又昂贵，规模化生产更是难上加难。

　　而杨代常教授团队盯上的，是水稻的种子——他们通过生物育种，让水稻种子成为了“专属药仓”。

　　为什么是水稻种子？首先得从育种的“安全性”说起。植物分双子叶和单子叶，双子叶植物的种子比如大豆，子叶会变成活细胞，里面杂质多，没法简化提纯工艺；但单子叶植物的水稻，胚和胚乳是分开的，而且经过育种筛选，水稻的四种主要储藏蛋白里没有过敏原，不像小麦会让20%的人得肠道免疫疾病，也不像玉米因为异花授粉存在生物安全隐患。我们吃了几千年大米，对它的耐受性早就经过了时间检验，这为育种打下了安全基础。

水稻胚乳是理想的生物制造体系。图源演讲者幻灯片

　　光安全还不够，育种的核心是要让水稻种子“多产药、产好药”。团队找到了解决办法：他们用了一个只在水稻胚乳里起作用的“特异启动子”，就像给目标蛋白装了“定向导航”，让它只在种子的胚乳里表达，根、茎、叶里完全没有，这样一来，蛋白的纯度从源头就有了保障。一开始用这个启动子培育的水稻，每公斤糙米能产出2.75克溶血性白蛋白，已经是以前水平的几千倍，但团队没停下，继续改良育种技术，到现在第二代、第三代技术已经能让每公斤糙米的蛋白表达量达到30克，占种子蛋白总量的3%，而且还在往40克、50克的目标推进，完全没有瓶颈。

　　这种育种培育出的水稻种子，还有两个大优势：一是能“存住药”，水稻种子从开花到成熟有40多天，会持续合成蛋白并把它们储存在“蛋白体”里，就像给蛋白加了“保护罩”，防止被蛋白酶分解，干燥后常温下能存3-5年，蛋白的生物活性一点都不会丢；二是“好提药”，大米里8%是蛋白，其中90%是储藏蛋白，而且大部分储藏蛋白不溶于水，育种时特意保留了这个特性，提取时只要简单几步就能去掉这些杂质，纯度一下就能到70%，后续再经过三步工艺，就能拿到医药级别的产品，比传统体系的提纯成本低太多。

图片由AI生成

　　当然，生物育种不只是培育出高产的水稻品种，还得有配套的“种子管理体系”。因为水稻种子和传统的细菌、酵母这些单细胞体系不一样，它是器官形态，繁殖方式是有性繁殖，保存条件也不同，所以团队专门制定了一整套种子库方案，从育种的种子源头就开始把控。而且水稻种植和加工也有严格标准，按照中草药的GAP（良好农业规范）管理，从哪块田种的、加工过程如何，都能全程追溯，确保每一批种子都符合制药要求——毕竟要用来造药，育种的每一步都不能马虎。

　　这种通过生物育种打造的水稻体系，和传统的生物医药生产体系比，还有个独特优势：传统体系是无性繁殖，受温度、氧气、二氧化碳这些环境条件影响大，稍微变一点就会影响蛋白的结构和功能；但水稻是有性繁殖，育种培育出的品种代次稳定性好，而且种子在生长过程中，蛋白的运输、加工、折叠、修饰都很保守，不会受环境波动影响，这就保证了每次生产的药物质量都一致。唯一的小缺点是育种周期稍长，培育一个稳定的品种大概需要2年，一个品系要4个月。

现有重组蛋白表达体系与水稻胚乳体系优劣势比较。图源演讲者幻灯片

　　现在，这套生物育种技术已经落地了——团队用育种培育的水稻，已经能生产重组人血白蛋白，这种药以前全世界都靠血浆提取，我国每年需求1000多吨，69%得进口，而团队培育的水稻生产的这款药，2017年开始临床，8年就完成了二期、三期试验，今年7月获批临床应用，1个月就产出产品用到了病人身上，300多位患者用下来，安全性和有效性都很好，还能稳定缓解水肿。

图片由AI生成

　　以前水稻解决的是我们“吃饱饭”的问题，现在通过育种技术，水稻开始解决我们“吃好药、有药吃”的问题。这套技术不用复杂的发酵设备，靠种水稻就能生产药物，既环保又能无限扩大规模，以后像需要大量使用的药、治罕见病的药，都能靠它生产，不仅能让药更便宜，还能不用再依赖进口。

　　这就是生物育种的力量——让我们每天熟悉的大米，变成了守护健康的“隐形卫士”。

　　记者：李欣哲

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