老奧說 | 漫談培養基開發史（二）

前言

培養基從含血清到無血清經歷了幾十年的發展，但從無血清到化學成分確定也就用了十年不到的時間，這得益於蛋白抗體藥逐漸上市，通過培養基開發以提高產物表達水平的需求日益顯著。在1997-2013年間，前幾大培養基品牌都經歷過幾次「折騰」（併購），人員和機構發生了巨大的變化，而技術也就在這需求迅速增漲的「併購江湖」中不斷進步。

蛋白抗體藥產業化

1987年，當細胞培養科學家們還在苦心研究如何取代血清的時候，美國FDA已經批准了首個通過動物細胞培養表達的重組蛋白藥物：組織纖維蛋白溶酶原激活劑（t-PA）。兩年後FDA又批准了促紅細胞生成素（EPO），進一步拓展了細胞培養的應用空間。

自此，動物細胞特別是CHO細胞被越來越廣泛地應用於治療性蛋白抗體的生產，而培養基開發的進步也多集中於CHO細胞領域。

1997-2000年，當老奧還在華理生工實驗室研究培養基配方的時候，Rituxan、Herceptin、Remicade和Enbrel先後在美國上市。

1997年，全球抗體藥銷售僅有區區3.1億美金，但是這些後面成為「重磅炸彈（年銷售額超過10億美金）」的抗體藥物構成了培養基產業發展強勁的需求端，蓄勢待發。

2006年後，抗體藥物規模化地應用於靶向治療癌症、自免疫和感染等惡疾，培養基作為最核心的原料備受重視。

2006年，全球抗體藥銷售超過220億美金，這個數字在2019年增長到了1400億美金。

抗體藥的暢銷直接帶動了培養基產業的發展，從90年代的無血清培養基，逐步發展到無蛋白培養基，到目前的完全化學成分確定培養基。一方面培養基的性能顯著提升，更高的細胞密度和蛋白抗體表達水平成為現實；另一方面培養基品牌效應顯著，資源不斷向頭部集中，過程中一次次併購形成了現在的寡頭壟斷格局。

「英俊」故事-從買買買到被併購

回溯到80-90年代，分子生物學和基因組學研究興起，1987年在聖地牙哥Lyle Turner, Joe Fernandez和William MacConnell合夥創業，從事分子生物學研究試劑的開發和銷售，三個月後他們賣出了第一個試劑盒，收入$3,200。

兩年後William離開獨立創業，Turner在加州扶持中小企業的基金幫助下，渡過了財務上的難關。1989年公司收入200萬美金，到了1990年增長到400萬美金，員工 也從最初的3人變成了42人。這個公司名字叫Invitrogen，中文常翻譯為「英俊」。

好名字預示著Invitrogen註定不凡的一生，1990年代「人類基因組計劃」正式啟動，這項長期的國際性合作研究極大地促進分子克隆試劑盒和基因測序的需求，Invitrogen得以在90年代快速成長，把分子克隆試劑盒玩到極致，在該領域的名聲漸著。到了1997年成立十周年，Invitrogen營業收入已經超過了5500萬美金。

1999年Invitrogen在NASDAQ IPO發行（代碼IVGN），募集到4810萬美金，從此借著大舉併購「開掛」。

「英俊」上市一年多的併購手筆：

✪ 1999年8月，剛上市就豪擲5200萬美金收購了聖地牙哥的基因和蛋白分析公司Novex。

✪ 2000年2月，成功收購阿拉巴馬一家提供基於基因技術藥物發現的產品和服務的領先供應商Research Genetics，該公司在2019年的營收已達2300萬美金。

✪ 2000年6月，以1510萬美金收購以色列生物技術公司Ethrog Biotechnologies。

✪ 2000年9月，以現金加股票共19億美金收購Life Technologies (LIFE)，從而把知名品牌GIBCO和BRL收入旗下。

✪ 2002年，Invitrogen創立15周年，收購生物信息學軟體公司InforMax，作價4200萬美金。

收購LIFE是一筆令行業震驚的交易。自1983年GIBCO和BRL合併成立LIFE，到1999年LIFE的營業收入已超過4億美金，是Invitrogen四倍。這次蛇吞象的交易讓Invitrogen如虎添翼，成為分子生物學試劑領域最大的玩家之一，分子生物學和細胞培養兩大板塊的產品超過5500個，員工2300名。獲得GIBCO品牌也對培養基在近20年中的發展產生了深遠的影響

2003年Greg Lucier成為Invitrogen的CEO，帶來了GE的管理文化，本著將併購進行到底的姿態，那些年買了許多公司，包括Molecular Probes，Dynal，Panvera，BioSource，CellzDirect，Zymed和Caltag等公司，產品線發展到生物信息學、新藥研發與篩選、螢光技術等多個生命科學領域

2008年，Invitrogen進行了生命周期裡最大一次併購：買下基因測序設備公司Applied Biosystems（ABI）。那時ABI的體量是Invitrogen的兩倍，合併後新公司名字差一點叫了ABI（內部溝通郵件都發了），後來可能是因為反對聲音太多，最後重新啟用了LIFE，這對GIBCO來說是件快樂的事。

重拾LIFE名字，GIBCO品牌培養基越賣越好，市場佔有率高漲。不過利潤都用去補貼加州的基因測序研究部門了。

2013年，LIFE營收達到40億美金，生命科學領域併購巨無霸Thermo Fisher Scientific力壓群雄整體收購LIFE，價136億美金並承擔了20億的債務，從而得到GIBCO這個優質資產。

那時老奧每次出差回到美國都會聽到公司要被賣掉的小道消息，潛在買家包括GE在內著實不少，但Thermo Fisher憑藉無往不利的併購和整合能力，得到了GIBCO這個優質資產，這也對其進入生物製造領域起了關鍵作用。

整合中的技術進步

2000年Invitrogen收購前Life Technologies獲得了細胞培養業務板塊，對於地處紐約州水牛城的GIBCO而言，加州公司的文化似乎帶來了不小的衝擊，整合花了幾年時間。或許是命運的巧合，在那年老奧到水牛城讀博士，卻不知GIBCO就在驅車30分鐘之外的Grand Island上。

過去20年，因為抗體藥物市場的迅速成長，而抗體藥80%以上是由CHO細胞表達，大多數無血清培養基開發都專注於CHO細胞上，也取得了一次又一次的突破。與20年前相比，細胞培養所能達到的密度提升了幾十倍，表達量提升近百倍。

GIBCO於1997年推出CD CHO，在被併購後一度韜光養晦，直到2006終於推出了CD CD OptiCHO™，一款全新的化學成分確定培養基（Chemically-defined Medium, CDM）。相對而言，OptiCHO是營養成分比較稀的CDM。2008-2009年，GIBCO又推出了CD FortiCHO™以及後來的Dynamis™，引領潮流。那個年代，GIBCO在CDM開發上絕對是行業領先，每逢大會必講化學成分確定的優勢，而其它幾個品牌在這個方面落後了幾年。

20世紀初，CHO無血清培養基添加胰島素、生長因子和水解物是常有的事，水解物主要是大豆水解物和酵母提取物。當時大豆和酵母原料來源有較大不確定性，培養基性能表現批間差異較大，不同批次還可能影響抗體質量，頗受藥企詬病。

2006年，抗體藥物銷售超過了220億美金，提升培養基性能降低成本顯得分外重要，幾乎所有的大藥企都找到GIBCO、HyClone和Sigma等大品牌，開發高性能的CD培養基。起點培養基都是含胰島素和水解物的，目標開發CD培養基和相對應補料。

GIBCO為此特別成立了一個部門「PD-Direct™」，集中了一批藥企大咖和Grand Island科學家一道為客戶開發培養基。2007年老奧博士畢業加入GIBCO PD-Direct做一名研究員，有幸做過許多公司的CD培養基開發，比如GSK, Abbvie, Pfizer, Kyowa Hakko等等，所開發的CD培養基不論是細胞生長和抗體表達都得到顯著提升，那個時候提高表達量是核心目標，抗體質量似乎不是那麼關注。這些成果分別發布在「細胞培養工程學會」、「國際生物工藝」和「歐洲動物細胞技術學會」等學術大會和《動物細胞生物技術》教科書上，可以說是一段卓有成效且快樂的時光。

培養基開發也對實驗通量提出更高的要求，因此湧現出多個Scale-down的細胞培養模型，許多系統如曇花一現，目前還在用的可能只有ambr™、TPP搖管和深孔板了。那時最小規模的自動化細胞培養設備是SimCell™——每張晶片上有六個培養體積不超過1毫升的微罐。SimCell™是全自動的細胞培養系統，每個微罐有獨立的細胞密度、溶氧和pH傳感器，設備極為昂貴，200多萬美金一臺還不包括維護，全世界也只賣過四臺，分別是Amgen, Pfizer, Novo Nordisk和GIBCO。GIBCO是唯一成功把它用於培養基開發並取得優異結果的，可惜到了2015年，GIBCO這最後一臺也被拆除，只留下一個模塊在研發當作展品留念。

那些年也有不少藥企自主研發培養基並取得良好成績，如Genentech和Biogen。這些藥企集中了許多優秀的科學家，擁有自己特定的宿主細胞平臺，在日積月累中獲得了不俗的成就。

併購江湖

正所謂，無併購不江湖。雖說培養基是生物藥最核心的原料，但在抗體市場不夠大的情況下也只是個小而美的業務，因此國際幾個大品牌都在不同時候被併購，成為生命科學解決方案的一環，併購案例此起彼伏。

2005年，Sigma以3.78億美金收購了起源於澳大利亞的JRH Biosciences（Ex-Cell™系列產品）並在2010年左右推出CD Fusion化學成分確定培養基。

2010年，德國Merck集團收購Millipore，改名EMD Millipore。

2015年，EMD以170億美金整體收購了Sigma-Aldrich，從此Merck、Millipore和JRH在培養基方面業務得到整合。

2003年，Fisher Scientific以大約7.14億美金收購了總部位於瑞典的Perbio公司，將HyClone品牌納入旗下。2006年Thermo和Fisher Scientific合併為Thermo Fisher Scientific，當年新公司營收90億美金。HyClone品牌培養基包括SFM4CHO、CDM4CHO和Cell Boost系列補料。2013年在花了156億美金收購LIFE後，出於反壟斷的要求，Thermo Fisher將HyClone和另外兩個品牌作價10.6億美金賣給了GE Lifesciences。2018年，老奧參加美國生物工藝大會，正在和朋友討論Thermo Fisher下一個會買誰，正巧新聞出來：以4.77億美金的現金收購了BD的培養基業務，獲得了其在馬裡蘭和佛羅裡達的工廠。

GE在2011年收購了德國培養基公司PAA，幸運地獲得ActiPro培養基和配套的補料，算是從下遊走到了上遊。2014年接手HyClone後獲得了猶他州洛根和新加坡的培養基產能，把填料、一次性罐子和培養基布局齊整了。

日本公司Fujifilm不甘落後，於2018年花8億美金將加州培養基公司Irvine Scientific納入旗下，在此之前，Fujifilm已經在生物藥CDMO方面做了不少布局。

做培養基久了，看著城頭變化的旗幟，許多老人都離開了，頗有些感慨，然而對於這些大品牌，永遠是鐵打的營盤流水的兵，江湖不就那些事。

後記

國內在2000-2011年間沒有太多培養基玩家，因為市場沒有起來，僅有的清大天一也在2011年被Merck收購後淡出江湖。2011年6月，老奧第一次回國拜訪客戶，那時做抗體藥的還不多。轉眼快10年過去了，國內的抗體藥江湖已經是熱鬧非凡，大有與國際完全接軌之態勢，畢竟有市場就會有需求。