肝素是世界上使用最广泛的血液稀释剂，用于从肾透析到心脏直视手术的各种手术中。目前，肝素是从猪肠中提取的，但伦斯勒理工学院的科学家已经发现了如何在实验室中制造它。他们还开发了一条生物制造工艺的途径，这可能会彻底改变世界获取这种重要药物的供应方式。

科学家的发现可以减少重要的抗血栓药物对动物的依赖

“近年来，疾病和污染问题扰乱了猪肝素的全球供应链，并可能使数百万患者面临风险，很明显，我们需要使这种药物的生产方式多样化，”乔纳森·多尔迪克博士说。，化学与生物工程研究所教授，RPI战略联盟和翻译副总裁。“我们的工作将使生产持续可用且安全的肝素成为可能。”

研究人员已与FDA合作，并已开始扩大规模以实现商业化生产，研究人员已在《PNAS》杂志上发表的一项研究中详细介绍了他们的专利工艺。

“虽然当前的研究描述了肝素的实验室规模生产，但我们也在转向商业规模的工艺，提供相同的高质量肝素，以生产用于临床研究的药物，”罗伯特·林哈特博士说。,Ann和JohnH.BroadbentJr.'59是RPI生物催化和代谢工程的高级星座名誉教授，也是该研究的合著者。多迪克和林哈特都是RPI雪莉·安·杰克逊生物技术和跨学科研究中心的成员。

RPI工程学院院长ShekharGarde博士表示：“这项多学科研究是实验室发现如何成功转化为促进全球健康的新工具的一个典型例子。”

肝素被世界卫生组织认定为基本药物，其需求量一直很高。为了满足需要，每年处理数十亿头猪的肠道，生产约100吨纯化肝素。超过70%的供应来自中国。

动物性产品很容易出现短缺，肝素也不例外。2008年的肝素污染危机、猪瘟的反复爆发以及COVID-19大流行的供应链问题都扰乱了肝素的供应，促使研究人员研究如何在没有动物的情况下制造肝素。

RPI出于对非动物肝素的追求，于2015年成立了肝素应用研究中心。在接下来的几年里，科学家团队开发了一种合成肝素的新方法，这种方法不仅与动物肝素几乎没有区别，衍生肝素，但也可以大规模生产。

“肝素在100多年前就被发现了，但直到最近我们才拥有了开始尝试在实验室中制造它的技术，”该研究的资深作者Dordick说。“与胰岛素(另一种非常重要的药物，过去来自猪，现在是人造的)不同，肝素不仅仅是一种蛋白质或分子，而是各种碳水化合物的复杂链。这使得很难以一种转化为更传统的大型制造环境的方式进行合成。”

多迪克将实验室合成肝素比作装饰圣诞树。

“我们从肝素结构的核心开始，它就像光秃秃的树。然后，使用各种酶，我们添加分子——装饰品、金属丝、灯光。正如你可以想象的那样，装饰一棵树的方法有很多种，因此如何正确地装饰以制造肝素是一项挑战，”他说。

近几十年来，世界各地的科学团队一直在尝试这样做，但没有成功。

“过去的研究使用天然酶来复制猪肠道中发生的情况来制造肝素。然而，这会产生少量的肝素，并且无法大规模生产。我们最大的成就是优化酶以提高产量和稳定性的洞察力，”RPI高级研究科学家、该研究的合著者之一ElenaPaskaleva博士说。

该研究的第一作者、RPI高级研究科学家MarcDouaisi博士说：“如此大规模地合成这些酶对于学术实验室的我们来说是未知的领域。”“整个中心需要付出巨大、协调的努力才能合成所需的体积，以合成具有与猪源药物相当的结构和生物活性的产品。最终，我们很高兴知道我们最终制造的产品符合肝素的所有标准。”

多迪克说，这一发现是大学如何推动新救生药物和技术研发的一个例子。

“我们的目标是找到一种自1935年以来就上市的药物的替代品。对于一家私营公司来说，这种项目会带来太大的风险。但一所大学，尤其是像RPI这样的大学，是开展此类项目的完美场所，”多迪克说。