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项目可行性报告
混合型生物人工肝支持系统通过基因重组人肝细胞培养、分离、再培养组成生物反应器辅以血浆置换和血液透析滤过建立起肝细胞—血浆交换—血液透析滤过的体外混合生物人工肝支持系统从而达到重型肝炎支持治疗作。项目产品生产采先进的基因重组肝细胞技术、球肝细胞培养技术以及机电一体化自控技术为集生物技术、光机电技术、计算机技术一体的新型体外人工肝支持系统高技术医装置。
本项目产品主要是国内二甲以上医院购买后于重型肝炎患者的临床治疗。
重型肝炎是目前严重威胁我国人民健康的危重传染病发病及病死率居世界首位治疗尚无良策是临床上急待解决的问题。我国各种原因所致肝衰竭较普遍仅重型乙肝一项年发病在万例以上上其它类型肝炎如丙型、丁型、庚型肝炎引起的重型肝炎、药物性肝衰竭、外科型肝衰竭等每年发病人高达万人。由于肝移植受种条件的限制内科综合治疗方法落后致使病死率高达～8。
人工肝脏被认为是治疗肝衰竭最有效的方法之一。RGZ—2型混合生物人工肝支持仪可为肝衰竭患者肝再生康复提供条件和对等待肝移植者争时间。
据不完全统计目前我国二甲以上医院共有2万家。若以目前国内的二甲以上医院购入生物人工肝支持仪的重型肝炎患者接受本项目产品治疗按每个患者使2支生物反应器计算则年需求量可达套人工肝支持仪和万支生物反应器。因此本项目产品具有较大的市场空间。
人工肝的发展经历了余年、三次技术革命先后出现了物理型、中间型和生物型人工肝。前二者主要功能为改善患者的症状体征死亡率有所降低但不理想。生物人工肝因具有正常肝脏的功能而倍受重视。
随着现代生物技术的发展国外在近余年就异体肝、同源肝培养肝细胞和基因重组永生化肝细胞等方面进行了不少研究给生物人工肝的研究以及急性肝功能衰竭的治疗带来了希望。自987年Mrsumur等学者首次报告了兔肝细胞血液透析治疗一例肝功能衰竭病人以来人工肝支持系统的研究进展很快。近年来已基本完成使兔、猪等动物肝细胞培养系统和肝瘤来源的肝细胞进行生物人工肝支持的动物验进入早期临床研究阶段虽得一定疗效但由于种属差异肝细胞无法提供人白蛋白等特异性物质支持作并不十分理想如长期使有可能引起异性蛋白反应而肿瘤来源细胞株的远期不良反应亦不能完全排除。故上述两种肝细胞不能代替同源的人肝细胞而成为生物人工肝理想的细胞源。同时国外学者对肝细胞的分离、培养也做了大量研究工作。目前国外正在研究复合式中空纤维系统它是由聚矾和醋酸盐的中空纤维管置于同一聚碳酸盐外壳制得。
目前在血液循环领域领先的生产商主要集中在国外其中比较有代表性的有如下国家的企业及相关产品
日本企业
旭化成株式会社韶华松和
型PlsutoiQ型
功能以血液净化为主要功能。
价格约8万元。
2可乐丽株式会社日科医疗
型M-88型
PS-88Ce型
M-89型
功能以血液净化为主要功能。
价格约2万元。
尼普洛司
型NCU-型
NCU-2型
功能以血液透析为主要功能。
价格约2万元。
JMS株式会社
型SS-2型
功能以血液透析为主要功能。
价格约万元。
日机装株式会社
型BB-2型
功能以血液透析为主要功能。
价格约万元。
德国企业
（1）TERLINQ司
型MRS系统
功能以血液透析、吸附为主要功能。
价格约万元。
（2）森尤斯司
型M8TM/BMTM系统
功能以血浆分离、血浆置换为主要功能。
价格约2万元。
（3）贝朗司
型IPCT®CRRT系统
功能以血液净化为主要功能。
价格约8万元。
瑞士金宝司
型PRISMCRRT系统
9S型
2S型
2UitrS型
功能以血液净化为主要功能。
价格约8万元。
注血液净化包括血浆分离、血浆置换、血浆吸附等方法的统称。
血液透析是不同的透析液与血液之间通过透析半透膜的一种物理方法达到治疗目的。
上述国内外企业所生产的血液透析、血液净化产品基本上代表了国内外的主流产品很都名为人工肝支持系统。际上均为非生物人工肝支持系统。
为适应重型肝炎患者治疗要求改善和提高医院治疗手段水平近几年北京2医院、南昌、成都、重庆传染病医院等均先后从德国、日本引进了非生物性人工肝支持仪于重型肝炎临床治疗受到患者欢迎。国内较早引进的江西南昌传染病医院已治疗患者余人得较好疗效。
人工肝的研究一直是国外的热门课题生物性人工肝虽在美国进入临床但迄今尚无F认证通过的产品问世。
国内人工肝支持系统尚处在非生物阶段仍沿传统综合支持方法。八十年代初国内曾开展了以活性炭吸附为主的人工肝研究得了一定的经验但未能转向研究以生物料为主的新型生物人工肝支持方法。国内生产企业有如下2家
北京伟力新世纪科技发展有限司
型LXGX-888型
LXGX-8888型
功能以血液净化为主要功能。
价格约万元。
重庆泰医设备有限司
型MR-型
功能以血液透析为主要功能。
价格约2万元。
近年浙江大学也开展了人工肝研究其人工肝方法为血浆置换和选择性血浆吸附但和国外的研究水平相比仍存在一定的差距。
本项目以长期培养人肝细胞于人工肝支持系统的方法以及生物人工肝与物理肝相结合的混合生物人工肝支持系统的建立均达到国际先进水平。
本项目与国际上先进的研究在技术上的比较见表-
本项目产品RGZ—2型混合生物人工肝支持仪初步定价每台约万元。项目产品价格在引进产品价格下限范围具有较强的价格优势。人工肝支持仪无论生物性或非生物性均需消耗中空纤维管、血浆、胶管等料引进非生物性人工肝支持仪配套的耗每套约8元而本项目产品增了生物反应器耗其耗每套预计为元明显高于引进产品耗。但由于项目产品独特的生物特性治疗效果将优于引进产品因此与近年引进的非生物性人工肝支持仪相比项目产品具有一定的性价比优势。
重庆永通息工程业有限司是一个主要从事医疗器械、计算机、息网络为主的集科研、生产和贸易为一体的股份制企业。司自成立以来在全体员工的共同努力下先后开发并成功走向市场的项目有《近红外乳腺透照诊断仪》、《纤维内窥镜图像仪》、《眼底荧光图像诊断仪》、《医院管理息网络系统》、《医电影像处理系统》个系列产品深受户喜爱得了良好的经济效益。为本项目的顺利施打下了较为坚的经济基础。
司计划投资建成每年7.万支生物型反应器含生物/肝细胞和台RGZ-2型混合人工肝支持仪的生产能力。
虽然我司同德国、日本及美国的相关企业相比经济上有一定的差距但司拥有计算机、机械、光学、医电仪器、工业自动化、经营管理等专业的优秀技术人才且与重庆富进生物研究所联合组成兄弟单位并与各大科研院校如第三军医大学、重庆大学、重庆医科大学、重庆光机所、重庆市中药研究院、湖南医科大学、第二军医大学、中国药物研究所、华西医科大学、电子部所等建立良好的协作关系。况且又独一无二地开发出生物型混合人工肝支持系统所以我司仍然具备竞争优势。
本项目产品的潜在竞争主要来自于国内外同行业。目前国外的非生物性人工肝支持仪已经渗透到国内市场本项目产品虽然具有技术和价格上的优势在市场竞争中暂时处于有利地位。但广阔的市场空间带来的巨大经济利益必然会引起国内外同行业快新技术的研发企图从性价比方面赶上甚至超过本项目产品而抢占大的市场份额。所以我司在快现产品产业化的同时切掌握技术发展趋势不断完善产品性能和各项管理体制降低产品成本力求在激烈竞争中立于不败之地。
本项目产品适于与国内外所有重型肝炎患者的支持治疗所以世界范围内具备经济条件的医院都是本项目产品的销售客户。市场容量非常巨大。即便是国内市场需求对于本项目产品的设计生产能力也远远无法满足。供不应求的局面以目前国内外所有的同类产品的生产供应能力来看在年内无法得到缓解。
我司在计划设计生产能力现的基础上利生产经营积累不断扩大生产能力尽最大努力满足市场的强烈需求。
2年2月重庆赛诺生物制药司与第三军医大西南医院签订了联合开发混合生物人工肝支持系统施项目产业化的协议。之后重庆赛诺生物制药司将该项目由其控股子司重庆永通工程业有限司负责施进行RGZ-2型混合生物人工肝支持仪的产业化建设。
项目前期研究得国家科委“国家重点科技项目攻关计划”、“国家自然科学基金资助项目”、“重点科技项目攻关计划”并解放军总后勤部科技成果二等奖教育部和国务院学位委员会“999年全国优秀博士学位论”、中华医学学会“999年度中青年肝病科研论一等奖”。目前项目已完成产品样机研制、质量标准制订备案登记通过国家药监局广州医疗器械质检中心检测并在西南医院、重庆市第九人民医院、重庆医科大学第二附属医院进行了临床验证。2年月22日项目通过国家药监局在京组织的专家委员会初步评审2年2月项目产品得“中华人民共和国医疗器械注册证”,“国家医疗器械产品新产品证书”和“医疗器械生产制造许可证”。
项目技术特点
（一）项目技术内容
RGZ-2型混合生物人工肝支持仪是采先进的基因重组肝细胞技术、球肝细胞培养技术以及机电一体化自控技术首创的一种新型体外人工肝支持系统主要于肝功能衰竭患者的救治尤其是重型肝炎的治疗也可于外科型肝衰竭、药物中毒性肝衰竭以及其它严重肝病和肝移植前的辅助支持治疗。
RGZ-2型混合生物人工肝支持仪主要由以下三部分组成
1．生物反应器高活性培养的高密度人肝活细胞生长在特殊的生物反应器内发挥解毒代谢和生物合成的肝脏功能；
2．培养液循环装置和血浆循环装置驱动人体动脉插管和静脉插管引出和回输的血液流经生物反应器在系统内运行；
3．计算机控制系统对系统内的温度、肝含量、氧浓度、双循环流速、流向和肝细胞量和密度等参进行据采集、分析和处理以控制并对系统运行过程中的参进行储存。该支持仪综合应了肝细胞分离和载体培养技术、肝细胞—肝非质细胞分离和载体培养技术、高活性高密度肝细胞中空纤维培养和球形聚集技术、生物反应器、人体流体力学及计算机等高科技和手段形成一种高技术含量的医装置。
（二）项目技术基础原理
项目技术的关键部分在于肝细胞培养系统、肝细胞大量分离、培养与保存和生物反应器体外人工肝支持系统、二合一人工肝支持系统和三合一人工肝支持系统的建立。
1．肝细胞培养系统的建立
在单层培养下对MEM、F-2、L-、illim’s等培养基进行比较研究观察上述培养基在按比例混合使和处理血清时对人肝细胞长期存活的影响确定最佳基础条件培养液进一步观察可溶性物质对人肝细胞的增殖作制备出强化条件培养液。
2在细胞培养的基础上通过对培养肝细胞的生物学功能、形态学、存活时间等方面进行观察进一步比较研究肝细胞、肝非质细胞载体、球形聚集体以及胶原凝胶等培养方法的优缺点确立了生物人工肝支持系统的最佳细胞培养方法。
采中空纤维管直接培养分离肝细胞和继续培养载体球形聚集体肝细胞的技术与方法建立可直接作体外人工肝支持系统的生物反应器。患者血液经中空纤维循环培养液相同的原理进行物质交换使人工肝起到代偿肝脏解毒与生物合成两大功能。
分析肝细胞培养系统分泌上清的有效成份及其在不同培养时期的浓度变化收集、浓缩、制备辅助治疗输注液。
2．肝细胞大量培养与保存
采大型的箱式培养器代替小型的培养瓶接种培养方法辅以自动化控制自动换液和细胞收集系统以形成人工肝支持过程中所需的细胞量。
2建立细胞产品在现有细胞冻存液的基础上设计肝细胞低温保存液即建立细胞产品解决人工肝支持所需的细胞料。
．生物反应器的建立
体外人工肝支持系统
采中空纤维管生物反应器培养肝细胞置于在呈立体排列的中空纤维外置球形体或载体内肝细胞系统与血液之间可通过管壁进行双向物质交流纤维管壁可防止细胞及大分子疫球蛋白通过起到疫隔离作。血液流入中空纤维型生物人工肝支持系统通过管壁与培养肝细胞间进行双向物质交流达到人工肝支持作。
建立肝细胞、培养液循环系统循环通道增设氧控温装置以使培养肝细胞保持良好的功能状态并在生物反应器内与患者进行有效的物质交流与交换。
2二合一人工肝支持系统
将上述中空纤维型生物人工肝与非生物型的血液灌流吸附法相结合组成二合一混合生物人工肝支持系统。其方法为患者血液首先流经血浆分离器分离出血液有形成分与血浆两大部份等蓄积到一定量后泵入血浆液灌流器经吸附解毒后流入生物反应器与培养肝细胞作再回到贮池经一定次循环的血浆再以血浆分离相同的速度入血液流入患者体内。血流灌流器的应一方面本身具有解毒功能另一方面可通过预先解毒起到减轻肝细胞负担的作从而使生物人工肝的生物合成与解毒作完善。
三合一人工肝支持系统
以中空纤维型生物人工肝为中心辅以血浆置换和血液透析滤过建立肝细胞—血浆交换—血液透析滤过三合一的混合生物人工肝支持系统。其中血浆交换装置仍采膜式血浆分离器患者血液由血泵进入血浆分离器分离出含大量毒性产物的血浆被丢弃将新鲜冷冻血浆补充到血液中即完成血浆交换然后血液进入血液透析滤过装置通过高效透析滤过膜与透析缓冲液发生作去除毒性代谢产物最后再与生物反应器的肝细胞进行双向物质交换。
此外可根据不同病期和不同病情肝衰竭患者的临床特点进一步设计、构建不同组合。
混合型人工肝支持系统的建立见图-
混合培养肝细胞生物反应器辅助循环装置
体外人工肝支持系统
血浆分离器血浆灌流器
二合一混合型人工肝支持系统
血液透析滤过血浆置换
三/四合一混合型人工肝支持系统
图-混合型人工肝支持系统
三项目技术创新点
．本项目参照Seglen的基本原理以人工肝细胞为料采基因重组技术得永生化人肝细胞并在以F为基础地塞米松、胰高血糖等为剂的肝细胞强化条件培养液中进行细胞培养。该方法具有简便、、可靠等特点为肝细胞培养和物理人工肝研究的广泛开展提供了条件。
2．基因重组型永生化人肝细胞治疗重型肝炎。研究发现永生化人肝细胞的生物学功能非常活跃培养时间长其分泌上清对体外培养大鼠肝细胞有明显的刺激增殖作并对验性肝衰竭鼠有良好的保护作。其中以肝细胞—肝非质细胞混合培养上清效果佳。该结果既为以往人肝细胞移植治疗重型肝炎提供了新的验依据也为培养肝细胞于生物人工肝支持系统治疗肝衰竭提供了理论依据。
．采综合培养技术成功建立了肝细胞及肝非质细胞混合球形聚集体、载体及中空纤维管培养系统尤其是混合培养系统的建立为生物人工肝提供了理想的高密度、高活性的肝细胞培养方法较圆满地解决了生物人工肝的关键技术。
．以高密度、高活性培养的人肝细胞及分泌上清为料中空纤维管为生物反应器改装血液透析仪为辅助循环装置共同构建了体外生物人工肝支持系统。采化学药物性肝衰竭模型和“无肝”模型进行了体外生物人工肝支持系统的支持验证该系统具有代偿肝衰竭和“无肝”动物肝功能的作为系统临床应奠定了基础。
．重型肝炎患者血清在体外的生物人工肝支持系统内做模拟支持治疗验首次发现患者血清总胆红、蛋白质、氨基酸等指标明显改善它为生物人工肝治疗重型肝炎肝衰竭提供有力的验依据。
．建立了新型“血浆置换-血浆吸收-混合球形体培养人肝细胞型生物反应器”三合一混合生物人工肝支持系统并研制出支持仪使生物人工肝功能完善。
四产品性能及参
生物肝细胞反应器物理性能
1．外腔容量≥9ml；
2．中空纤维管束量2根±；
3．中空管纤维直径Φ.mm～.mm；
中空纤维透析孔径.2μm；
中空纤维总有效面积≥.m2；
中空纤维料合成聚砜膜；
消毒方式γ射线。
生物肝细胞反应器生物性能
1．肝细胞成活率≥9；
肝细胞量≥×9；
肝细胞存活期≥天；
2．反应器无急性全身毒性反应；
3．反应器无细胞毒性；
4．反应器无皮内刺激反应；
5．反应器无皮肤致敏反应。
血泵性能
1．流量有效范围ml/min～7ml/min连续可调误差±。
2．转速有效范围2r/min～2r/min连续可调误差±。
3．泵管内径φ7mm。
肝泵性能
．推进速率～ml/h连续可调；
2．行程～mm。
机监控系统性能
1．显示血泵流量转速显示误差±。
2．显示液面高度分为mm、mm、7mm、9mm四档显示误差±。
CO2培养装置
1．温度7oC±oC恒温自动控制；
2．CO2浓度±.自动控制；
3．保温层水套式。
整机噪声≤B
整机功率≤8
工作电流<2
电源C22VHZ
整机尺寸7×8×mm
四项目技术先进性和成熟性
．项目技术先进性
科学技术部西南息中心查新中心对司“混合生物人工肝支持系统的构建及其治疗重型肝炎肝衰竭的研究”进行了查新其报告结论为
涉及本项目的以基因重组永生化人肝细胞为料并在以F为基础地塞米松、胰高血糖等为剂的肝细胞强化条件培养液中进行肝细胞培养国内外均未见相关报道。国内只见以人肝细胞系肝脏肿瘤细胞国外则以猪肝细胞等动物肝细胞为料的BLSS的报道。
2涉及本项目的在BLSS中同时使培养肝细胞上清国内外均未见相关报道。
涉及本项目的建立了肝细胞—肝非质细胞混合球形培养系统国内外均未见相关报道。
涉及本项目的人肝细胞低温保存复苏细胞的存活率为8～9国内外均未见相关报道。
涉及本项目的建立新型“血浆置换—血浆吸附—混合球形培养人肝细胞型生长反应器”三合一混合物人工肝支持系统及支持仪国内外均未见相关报道。
涉及本项目的运以人肝细胞为料的HBLSS对重型病毒性肝炎患者进行辅助肝治疗的临床研究国内外均未见相关报道；国内只见BLSS治疗急暴发性肝功能衰竭的动物验国外已有采猪肝等动物肝细胞的BLSS的治疗急暴发性肝功能衰竭的早期临床验研究。
2．项目技术成熟性
项目从982年开始构思经过十余年基础理论探索、专门验室组建、人工肝系统初步构建等基础研究997年7月通过国家科委组织的“九五”攻关立项论证同年9月项目列入国家重点科技攻关计划。通过近两年技术攻关在原电子部所配套协作下999年月项目产品样机试制成功。2年月企业质量标准Q/CSN—2在重庆市技术监督局正式备案同年月样机通过国家药监局广州医疗器械质检中心检验合格2年月完成了第三军医大学西南医院、重庆市第九人民医院、重庆医科大学第二附属医院临床应。2月项目产品得了国家药监局颁发的中华人民共和国医疗器械产品注册证。
2年月～月项目产品在西南医院、重庆市第九人民医院进行临床验证选人治疗组7人对照组利RGZ—2型混合生物人工肝支持仪和内科传统方法进行对比治疗治疗组疗效结果显效率.7有效率.7总有效率8.以上总有效率明显高于传统内科治疗解毒代谢功能强治疗效果明显能满足临床使条件。重庆医科大学第二附属医院临床试结果与上述两家医院试结果基本相同项目临床试报告见附件。
近几年来产品已经现了小批量上市受到户的强烈欢迎。
因此项目施产业化建设的技术条件基本是成熟的。
一技术放大问题
项目产品生产制造涉及现代生物技术、精密机电、计算机控制等领域在从产品零星生产转变到流水线批量生产过程中建立合理的规模化生产线完善相关工序工艺及设备配套以及外协保证程度等将是项目产业化重点要解决的问题之一。
