Doxercalciferol

“ 点击蓝字 关注我们 黄鑫 中国药科大学多靶标天然药物全国重点实验室新药筛选与药效评价中心副研究员、硕士生导师。2000 年、2004 年和 2013 年分别获中国药科大学药物分析学理学学士、硕士和博士学位，2004 年留校工作至今。2015—2016年到美国加州大学旧金山分校进行博士后访问学者研究。主持3项国家自然科学基金，参与了多项国家自然科学基金和国家重大新药创制项目研究，并主持和参与多项新药开发相关的校企课题研究。现已发表文章 60 余篇。主要从事药物体内分析和中药毒效相关性研究，利用现代分析技术，多学科结合，研究机体内源性物质和外源药物的体内行为变化与毒性、药效之间的关系，揭示有毒药物的毒效相关性。 维生素 D-维生素 D 受体轴在慢性肾病中的作用PPS  孙娟，崔雪扬，王鹤霏，江振洲，黄鑫 * （中国药科大学多靶标天然药物全国重点实验室新药筛选与药效评价中心，江苏 南京 210009） [摘要]：全球超过10% 的人口受到慢性肾病（chronic kidney disease, CKD）的威胁。大量研究证据表明，低水平的维生素 D 与CKD 的进展和不良预后存在联系。随着研究的深入，维生素 D 及维生素 D 受体（vitamin D receptor, VDR）在 CKD 中的作用越来越受到关注。目前，提高 CKD 患者维生素 D 的水平或使用 VDR 激动剂成为 CKD 的治疗手段。对维生素 D 的合成与代谢，VDR 的分布、功能与调控，维生素 D 与 CKD 之间的联系以及维生素 D-VDR 轴对 CKD 的保护机制 4 个方面进行综述，以期为 CKD 的疾病预防和治疗提供一定的理论依据及研究思路。 慢性肾病（chronic kidney disease，CKD）的特点是肾功能逐渐丧失，最终导致终末期肾病（endstagerenal disease，ESRD）。CKD 是全球公共卫生问题，我国超过 1 亿人受其影响，然而目前对于CKD 产生的原因及进展机制仍不完全清楚。 CKD 的发展过程中伴随着体内维生素 D 的缺乏和矿物质代谢紊乱。近 20 年来，维生素 D 及其受体（vitamin D receptor，VDR）的研究热度呈逐年上升的趋势，约 3% 的小鼠和人类基因组直接或间接受到维生素 D 和 VDR 的调控 [1]。低水平的维生素 D 与 CKD 的进展和死亡率相关，维生素 D 缺乏成为 CKD 的独立危险因素 [2]。  维生素 D 主要通过其活性形式 1，25(OH)2D 与 VDR 结合发挥作用。维生素 D 及 VDR 通过影响蛋白尿、炎症和氧化应激等方面对 CKD 患者发挥一定的治疗作用 [3-4]。维生素 D 类似物（如骨化三醇、帕立骨化醇和度骨化醇等）已成为临床中治疗肾病的药物之一 [5]。本文就维生素 D 的合成与代谢，VDR 的分布、功能与调控，维生素 D 与 CKD 之间的联系以及维生素 D-VDR 轴对 CKD 的保护机制 4 个方面展开综述，以期为 CKD 患者的疾病预防及治疗提供参考。 1 维生素 D 的合成与代谢 维生素 D 是类固醇类激素，有 2 种主要的形式：维生素 D2 和维生素 D3。机体可以通过摄入蘑菇、牛奶和鱼等获取外源性维生素 D，但机体中约 80%的维生素 D 来源于皮肤受到的光照作用。紫外线 B 可以使存在于表皮和真皮细胞质膜中的 7-脱氢胆固醇（7-dehydrocholesterol，7-DHC）迅速转化为前维生素 D3，后者进行非酶异构化转化为维生素 D3。长时间暴露于阳光下不会导致维生素 D3 中毒，原因在于前维生素 D3 和维生素 D3 会与生物惰性甾醇（速甾醇、7-DHC、超甾醇和 5，6-反式维生素 D3 等）发生可逆光异构化 [6]。  机体内大部分维生素 D 会与维生素 D 结合蛋白（vitamin D-binding protein，VDBP）紧密结合，其中 10% ~ 15% 与白蛋白结合，游离形式的循环维生素 D 不到 1%[7]。维生素 D 首先被 VDBP 运送到肝脏，在肝脏中经 25-羟化酶代谢为 25(OH)D。由于 25(OH)D 半衰期长，其在血液中的浓度成为反映体内维生素 D 含量的标准。Cyp2r1 敲除小鼠血浆中25(OH)D 的含量相较于野生型小鼠降低了 50%，表明 CYP2R1 是生成 25(OH)D 的主要 25-羟化酶 [8]。CYP2R1 是存在于微粒体中的代谢酶，主要分布于肝脏，其次它也在肾脏、睾丸和棕色脂肪等器官或组织中表达。CYP2R1 的表达具有性别差异性，研究发现雄性小鼠中睾丸是第 2 高表达器官，而雌性小鼠中肾脏是第 2 高表达器官 [9]。  在肝脏中完成第 1 步羟化后，VDBP 将 25(OH)D 运送至肾脏进行第 2 步羟化代谢。在近端肾小管细胞内 25(OH)D 经 1α -羟化酶代谢为具有生物活性的1，25(OH)2D。CYP27B1 是负责将 25(OH)D 转化为 1，25(OH)2D 唯一的 1α -羟化酶，主要存在于肾脏近端小管线粒体中 [10]。1，25(OH)2D 通过发生慢速的基因组反应（激活或抑制含有维生素 D 反应元件的靶基因）和快速的非基因组反应（启动膜相关信号转导）参与细胞内信号转导 [11]。  在肾脏中，25(OH)D 除了通过 CYP27B1 转化为 1，25(OH)2D 外， 还可以被 CYP24A1（线粒体内膜细胞色素 P450 酶）代谢。该酶不仅可以羟基化 25(OH)D，还可以羟基化 1，25(OH)2D，但其更偏向 1，25(OH)2D 的代谢 [10]。体内 1，25(OH)2D 的水平主要由 CYP27B1 和 CYP24A1 决定，甲状旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）、成纤维细胞生长因子 23（fibroblast growth factor，FGF23）、1，25(OH)2D、钙离子、磷酸盐和一些细胞因子是CYP27B1 和 CYP24A1 的关键调节因子 [12-13] （见图 1）。 2 VDR 的分布、功能与调控 VDR 作为配体激活的转录因子，属于核受体超家族的一员。它分布在肾脏、肠道、免疫细胞、生殖器官、内分泌腺和皮肤等部位 [14]。在肾脏中，VDR 主要在近端和远端肾小管上皮细胞、足细胞和集合管上皮细胞中表达，肾小球和黄斑区的系膜细胞中也有分布 [15]。VDR 的表达在少数肾脏疾病如多囊肾 [16] 中上调，但在大多数肾脏疾病如急性肾损伤 [17]、糖尿病肾病 [18] 和狼疮性肾炎 [19] 中下调。 VDR 是分子量约 50 000 的单链多肽，由 6 个功能域组成，其中 E 域负责与配体结合 [20]。VDR编码基因定位在 12 号染色体的长臂上，包含 11 个外显子，跨度约 75 000 bp[15]。VDR 通过调节靶基因的转录介导基因组反应，在维生素 D 的生物学效应（包括钙磷稳态、细胞生长与分化和免疫调节等）中起到核心作用。配体与 VDR 结合后，VDR和维甲酸 X 受体（retinoid-X receptor，RXR）发生异二聚化，复合物发生核转位与靶基因启动子区域的维生素 D 反应元件（vitamin D response element，VDRE）的不同 DNA 序列结合，导致靶基因被反式激活或抑制 [21]（见图 2）。除经典配体维生素 D 外，胆汁酸（主要是石胆酸及其代谢物）也被证明是 VDR 的内源性配体 [20]。VDR 的表达除了受到其配体的影响外，还受到环境因素（如年龄、阳光照射、饮食等）、遗传因素、细菌代谢产物（如丁酸盐）和疾病的影响 [15, 20, 22]。 3 维生素 D 与 CKD 之间的联系 蛋白尿或肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）每 1.73 m² 低于 60  mL · min-1 达 3 个月及以上时可被诊断为 CKD。根据 GFR 将 CKD 分为5 个阶段，ESRD 也被称为肾衰竭，是 CKD 最严重的结果，该阶段的患者只能通过透析或肾移植来维持生命。维生素 D 作为多功能激素，在体内的水平与 CKD 患者的疾病进程密切相关，维生素 D 或类似物已成为治疗 CKD 的潜在药物。 3.1 CKD 患者维生素 D 缺乏的判断标准 维生素 D 缺乏是全球性的健康问题，全球超过10 亿人口受其影响。目前对于维生素 D 缺乏的标准尚未达成一致定论，但大多数学者的判断标准为血液中 25(OH)D 的质量浓度低于 20 mg · L-1 为维生素 D 缺乏，20 ~ 29 mg · L-1 为维生素 D 不足，高于 30 mg · L-1 为维生素 D 正常 [23]。若以此作为判断标准，维生素 D 缺乏和不足在 CKD 患者中很普遍，维生素 D 缺乏的 CKD 患者高达 80%[24]，并且随着疾病进程的发展维生素 D 缺乏的风险加大。CKD 患者维生素 D 缺乏原因与营养摄入不足、户外活动减少、蛋白尿、维生素 D 合成和代谢异常、尿毒症等因素有关 [2]。有报道称，接受透析的 ESRD 患者体内 CYP24A1 mRNA表达上调，但患者血清中低含量的 24，25(OH)2D 与该发现相矛盾 [25]。Dai 等 [26] 给出的解释为：1）底物25(OH)D 缺乏；2）24，25(OH)2D 的清除率增加；3）CYP24A1 的基因表达上调不代表其活性的增加。不过，这些解释尚有待进一步的研究来证实。 3.2 CKD 患者维生素 D 的补充   根据“肾脏疾病预后质量倡议（Kidney Disease Outcomes Quality Initiative，KDOQI）”发布的指南，所有血清 25(OH)D 水平低于 30 mg · L-1 的 CKD 患者应补充维生素 D[23]。临床研究数据表明，补充维生素 D 使体内 25(OH)D 的质量浓度至少保持 30 mg · L-1 对 CKD 患者的健康有益，但不宜超过 50 mg · L-1 [27]。原因是过量的维生素 D 容易引发高钙血症，早期会产生恶心、厌食、腹泻等症状，后期则引发骨痛、嗜睡、头痛、心律不齐甚至肾结石等不良反应 [28]。临床上采取的方案是每天、每周或每月补充维生素D 或维生素 D 类似物（如帕立骨化醇）以提升 CKD患者体内 25(OH)D 的水平。 4 维生素 D 及 VDR 对 CKD 的保护机制 活性维生素 D 的使用与 CKD 进展减缓和生存率提高相关 [29-30]，它能够改善 CKD 患者的蛋白尿、肾脏炎症和肾脏纤维化，具体的作用机制总结如下（见表 1）。 4.1 抗炎 受损的免疫系统和持续的炎症是导致 CKD 发生和发展的重要因素 [47]。维生素 D 在调控先天性和适应性免疫系统中起到重要作用，被称为免疫系统的调节剂。VDR 存在于 T 淋巴细胞、B 淋巴细胞、巨噬细胞、早幼粒细胞和树突状细胞等免疫细胞中 [14]，其中一些免疫细胞（如巨噬细胞、树突状细胞、T淋巴细胞）可表达 CYP27B1 以合成 1，25(OH)2D 进行下游信号转导，从而实现局部免疫反应 [48]。维生素 D 在临床应用中表现出良好的抗炎能力，体现在对银屑病、炎症性肠病、1 型糖尿病和类风湿性关节炎等炎症性疾病均有良好的治疗效果 [49]。 维生素 D 及其受体激动剂在 CKD 中同样具有潜在的抗炎能力，这部分归因于对核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号通路的调控。VDR 能够抑制核因子 κB 抑制蛋白（nuclear factor-κB inhibitory protein，IκBα）降解并阻止 p65/p50 核转位来抑制NF-κB 通路激活 [50-51]。CKD 患者使用帕立骨化醇治疗 12 周可以减少炎症因子的产生 [31]。Brito 等 [32] 将单核细胞暴露在尿毒症患者血清中，与健康个体的血清相比，尿毒症患者血清孵育的单核细胞中 Toll 样受体 4（Toll-like receptor 4，TRL4）、白细胞介素（interleukin，IL）-6、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、IL-10、抗菌肽和单核细胞趋化蛋白 -1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）的表达升高，补充维生素 D 能够降低 TRL4、抗菌肽和 MCP-1 的表达。维生素 D还能调节巨噬细胞分化，它可以促使巨噬细胞从促炎的 M1 表型向抗炎的 M2 表型转化来改善肾小球损伤 [33]。 4.2 抑制肾素-血管紧张素系统 肾素-血管紧张素系统（renin-angiotensin system，RAS）主要由肾素、血管紧张素原（angiotensinogen，AGT）、血管紧张素转化酶（angiotensin converting enzyme，ACE）、血管紧张素（angiotensin，Ang）及其相应的受体构成。RAS 能够影响 CKD 的进展，靶向 RAS 的药物如血管紧张素转换酶抑制剂（angiotensin converting enzyme inhibitors，ACEIs）和 血 管 紧 张 素 受 体 阻 滞 剂（angiotensin receptor blockers，ARBs）已被证明可以改善肾小球硬化、肾小管间质纤维化和蛋白尿 [52]。靶向 RAS 的药物与维生素 D 联用已被多项临床试验证明对 CKD 具有协同治疗效果 [3, 53]。  维生素 D 通过影响肾素、肾素受体、AGT、血管紧张素Ⅱ 1 型受体（angiotensin Ⅱ type 1 receptor，AT1R）和 ACE 的表达来负调控 CKD 期间被激活的 RAS。VDR 的缺失会导致小鼠体内肾素表达上调，维生素 D 的活性形式 1，25(OH)2D 能够激活 VDR，且与 VDR 结合后，能够抑制肾素基因启动子区域环磷酸腺苷反应元件的活性，从而直接抑制肾素基因的表达 [34, 54]。帕立骨化醇能够抑制慢性肾功能衰竭模型（chronic renal failure，CRF）大鼠体内 AGT、AT1R 和肾素受体的表达，改善肾小球和肾小管间质损伤、蛋白尿以及肾功能恶化 [35]。对2 ~ 3期CKD比格犬补充维生素D，与对照组相比，维生素 D 能够使血清中 ACE 的活性显著降低 [36]。 4.3 抑制上皮-间质转化   肾纤维化是绝大多数 CKD 患者发展至 ESRD的病理特征 [55]，主要表现为间质纤维化。上皮-间质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）被认为是肾纤维化的驱动因素。上皮细胞转分化为间充质细胞的过程称为 EMT，维生素 D 具有抑制EMT 的作用。转化生长因子 β（transforming growth factor β，TGF-β）可以诱导发生 EMT，帕立骨化醇可以显著抑制 CRF 大鼠体内升高的 TGF-β，有效地减轻了 CRF 诱导的肾间质纤维化 [37]。Chang 等 [38]发现 1，25(OH)2D3 能够通过抑制磷脂酰肌醇 3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶 B（protein kinase B，AKT）/ β -连环蛋白通路，下调硫酸吲哚酚（典型的尿毒症毒素）引起的人肾小管上皮细胞中 EMT 相关蛋白的表达。  E-钙黏蛋白是粘附连接的主要成分，它可使细胞保持固定形态和结构以使细胞粘附在一起。当发生 EMT 时，E-钙黏蛋白会丢失。Tan 等 [39] 发现帕立骨化醇通过上调 VDR 恢复单侧输尿管梗阻（unilateral ureteral obstruction，UUO）小鼠肾脏中 E 钙黏蛋白的表达，并抑制肌成纤维细胞的标志分子α平滑肌肌动蛋白（α-smoothmuscle actin，α-SMA）、转化生长因子β 受体 1（transforming growth factorβreceptor 1，TGF-βR1）及 TGF-β 的表达，表明维生素 D 靶向 EMT 对维持肾小管上皮的完整性至关重要。Snail 基因是启动 EMT 的主要基因，帕里骨化醇能够显著抑制 Snail 的表达，体现了维生素 D 在抑制 EMT 中的关键作用 [39]。  4.4 抑制肾小管上皮细胞凋亡 糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）和急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）都存在肾小管上皮细胞凋亡的病理特征，肾小管上皮细胞凋亡是触发肾小管萎缩及肾损伤的潜在机制 [40-41]。p53上调凋亡调节因子（p53 upregulated modulator of apoptosis，PUMA）和微小RNA-155（microRNA-155，miR-155）是 VDR 抑制肾小管细胞凋亡的关键靶点，其中 PUMA 抑制 B 细胞淋巴瘤 2（B-cell lymphomato-2，BCL-2） 的 活 性，miR-155 则促进BCL-2 mRNA 降解并抑制 BCL-2 的蛋白翻译。而维生素 D-VDR 轴可通过抑制 NF-κB 引起的 PUMA 和miR-155 的上调来改善 AKI[40]。此外，维生素 D-VDR轴还能抑制 p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogenactivatedprotein kinase，p38 MAPK）凋亡信号通路， 下 调 促 凋 亡 蛋 白 BCL-2 相 关 X 蛋白（BCL2-associatedX protein，BAX）和上调抗凋亡蛋白BCL-2 的表达，从而减少肾小管上皮细胞凋亡的数量 [41]。  维生素 D 还可以通过影响内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）来抑制肾小管上皮细胞凋亡 [42]。活化转录因子 4（activating transcription factor 4，ATF4）是 ERS 的关键蛋白， 它 可 以 激 活 下 游 C/EBP 同源蛋白（C/EBP homologous protein，CHOP） 的表达。CHOP 通过负调控 BCL-2 的表达，导致 BAX 从细胞质转运至线粒体，引发细胞凋亡。Tang 等 [42] 发现 VDR 通过下调 ATF4 及 CHOP 的表达减轻 AKI 小鼠的肾小管上皮细胞凋亡。  4.5 促进肾细胞自噬 自噬为溶酶体依赖的过程，通过形成双层自噬体吞噬受损的蛋白质和细胞器，之后与溶酶体融合，降解和回收营养物质，以维持细胞稳态。足细胞是构成肾小球滤过屏障的重要组成部分，足细胞损伤会引发蛋白尿并最终导致肾功能下降。维生素 D-VDR 轴通过上调自噬相关蛋白 3（autophagyrelatedprotein 3，ATG3）的表达，减少自噬降解底物 p62 的积累来增强自噬，抑制 DN 小鼠足细胞狭缝隔膜向紧密连接的转变 [43]。此外，维生素 D 还能上调自噬体关键成分自噬相关蛋白16-1（autophagyrelatedprotein 16-1，ATG16L1）的表达来恢复足细胞受损的自噬通量，减轻足细胞损伤 [44]。Li 等 [45]发现 VDR 通过激活钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶激酶 2（calcium/calmodulin dependent protein kinase kinase 2，CAMKK2）-AMP 活化蛋白激酶（AMPactivatedprotein kinase，AMPK）信号通路，显著改善 DN 小鼠肾小管上皮细胞的自噬缺陷。 4.6 修复肠道屏障 肠道屏障是阻碍致病菌和毒素的先天性屏障，一旦受损会引发细菌易位诱发全身炎症反应。CKD 期间尿素浓度的增加会改变肠道屏障，从而加速 CKD 的进程 [56]。紧密连接是细胞与细胞间接触最顶端区域的上皮细胞间连接，是液体和溶质通过细胞间隙的主要屏障。它主要由膜蛋白和胞浆蛋白组成，其中闭合蛋白、咬合蛋白和连接黏附分子构成膜蛋白，闭合小环蛋白（zonula occluden，ZO）-1 构成胞浆蛋白。 维生素 D 能直接调控多种闭合蛋白的表达，其中 Claudin-2，Claudin-5 和 Claudin-15 是 VDR 的靶基因 [57-59]。紧密连接是肠道屏障的重要组成，维生素 D 可上调 ZO-1，Occludin 和 Claudin-1 的表达改善敌草快引起的肠道屏障损伤 [46]。 5 结语 维生素 D 除了调节钙磷水平，其免疫调节、抗炎、抗氧化和抗肿瘤等骨骼外的效应也备受关注。肾脏作为产生活性形式维生素 D 的主要器官，肾功能的恶化会导致维生素 D 代谢逐渐失调。由于维生素 D 对于维持肾功能正常至关重要，维生素 D 代谢的失调会进一步加剧肾功能的恶化，从而形成恶性循环，这可能是 CKD 进展及其并发症（如血管疾病、认知障碍和全身炎症）的驱动因素之一。  最新的研究发现激活 VDR 能够抑制铁死亡 [18] 和上调谷胱甘肽过氧化物酶 3（glutathione peroxidase 3，GPX3）[60] 的表达来改善肾功能。此外，VDR 激动剂在联合用药中具有良好的临床应用前景，李明艳等 [61] 发现西那卡塞联合骨化三醇治疗慢性肾病伴甲状旁腺功能亢进患者的效果显著。临床研究发现 CKD 患者在常规治疗基础上每天补充 0.5 g 的活性维生素 D 可改善血清白蛋白和血浆甲状旁腺素的水平 [62]。虽然维生素 D 及其激动剂在临床前及临床研究中显示出对 CKD 及相关疾病的潜在保护作用，但维生素 D 的使用剂量、用药周期以及与其他药物联用的安全性等问题需进一步地深入研究。 参考文献： [1]  Bouillon R, Carmeliet G, Verlinden L, et al. 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Genzyme（健赞）是一家通过生物酶起家的biotech公司，总部位于美国马塞诸塞州的波士顿，于2011年并入赛诺菲。与众多biotech所不同的是，Genzyme并不以强大的生物技术著称，是一家靠化学技术起家、多元化的公司，业务涵盖治疗药物、精细化工品、诊断产品和诊断服务。虽然没有领先的生物技术，但Genzyme发展成为市值仅次于Genentech、Amgen和吉利德的biotech巨擘，其背后的经营策略引人深思，也值得广大初创型biotech公司参考。 一、Genzyme的诞生 Genzyme成立于1981年，由Tufts大学的生物酶学家Henry Blair、哈佛大学的化学家George Whitesides和风险投资家Sheridan Snyder联合创办，由Sheridan Snyder出任董事长兼CEO。Genzyme虽然是“基因”和“酶”的缩写，但起初并不是一家真正意义上的生物技术企业，而是一家研究酶水解和化学结构修饰的生化企业。Henry Blair基于他的专业研究，从美国独立卫生院（NIH）拿到一份研究合同——为NIH的研究人员供应葡萄糖脑苷脂酶（一种治疗戈谢病的酶）。一开始，Genzyme只供应从胎盘中提取的天然葡萄糖脑苷脂酶，但NIH研究人员发现，天然酶分子太大，几乎无法透过细胞，疗效也很差。后来，NIH决定对天然葡萄糖脑苷脂酶进行水解后化学结构修饰，并与Genzyme签下了研发合同。 在风险投资的帮助下，Genzyme在成立后不久就收购了Whatman Biochemicals，次年又兼并了Koch-Light Lab，快速地形成了精细化学品、原料药的供应能力。除了生产和销售原料药与精细化工品，Genzyme还开发了一款胆固醇氧化酶，并基于这种酶开发了一种诊断试剂，用于胆固醇检测。尽管1983年的Genzyme，估值已达1亿美元，但公司运营却差强人意。种子投资者Oak Investment Partners为了加强监管，向公司派遣了董事兼总裁Henri Termeer。Termeer虽是经济学背景，但在Baxter公司工作了10年，且职位已上升到执行副总裁。Baxter是一家主营血浆制品的公司，被称为biotech企业家的摇篮。Termeer长期与血浆制品打交道，他深知蛋白、凝血因子、酶等血浆制品的临床需求，但也清楚提取源产品的病毒风险，所以他的一大商业抱负就是通过基因工程生产这些产品。因这种商业抱负，Termeer最终决定加入这家初创公司。 Termeer刚到达公司时，Genzyme只是一个有11个雇员、办公室租住于波士顿红灯区的小公司。为了公司的长远发展，Termeer致力于引导公司的战略方向由诊断用酶向治疗用酶转变，美国《孤儿药法案》的实施，大大增加了这种战略的可行性。早期的Genzyme，虽然每年可以通过销售诊断用酶获得几百万美元的收入，但并不足以支撑公司的持续运营。为此，Termeer不得不四处找钱，就如他后来回忆的那样，他竭尽所能、并尝试用各种新方法融资。因为Termeer高超的融资技巧和高效的融资，Genzyme在行业的寒冬时节却有持续不断的资金涌入，让这家原本不被看好的“biotech”公司得以存活并发展。 1985年，Termeer被任命为CEO。作为公司的掌舵人，他的愿景是将这家初创公司打造为一家多元化的，能够同时供应多种药品、诊断产品、医疗器械和特种化学品的集团。为了发掘战略性的商业机会，Termeer建立了一个由麻省理工学院和哈佛大学科学家组成的咨询委员会，为了找到有效的融资方式，他咨询了多位著名的风险投资家。1988年，Termeer接任了Genzyme的董事长，在他的苦心经营下，这家名不见经传的小公司最终发展成为全球知名的biotech巨头。 二、成为真正的生物技术公司 在成立之初，Genzyme并没有生物技术，而是一家酶化学修饰、酶生产和销售的公司。尽管当时的热门是利用基因工程技术开发高市场潜力的酶或激素，但Termeer并不想跟Genentech、Amgen等公司抢“风头”，而是选择了利基战略——重点发展市场吸引力不高、却容易销售的产品，即治疗罕见病的酶。1986年，Genzyme首次公开募股（IPO），募集到资金2820万美元。为了将Genzyme 包装为一家令人信服的“biotech”公司，Termeer在招股书中重点强调“NIH正在利用其蛋白质水解物修饰技术生产的酶开展戈谢病和法布里病的临床试验”。然而相比那些拥有领先生物技术的biotech公司，Genzyme的股票显得有些相形见绌——Genetics Institute和Cytogen Corp与Genzyme在同一个月上市，但市值很快就说明了一切。为了与真正的“生物技术”挂钩，行业分析师建议Genzyme与Integrated Genetics (IG)合并，但这一提议遭到了IG公司的拒绝。 Ceredase（Alglucerase）是Genzyme首个与NIH联合研发的新药项目，1984年，一位NIH研究人员的孩子使用了Ceredase后显示出不错的疗效，但后来在7名受试者参与的临床试验中却以失败告终，原因是给药剂量太低。由于戈谢病在当时还没有有效的治疗方案，尽管Ceredase不被众人看好，但Genzyme和NIH都愿意继续研究。1985年3月，FDA授予了Ceredase孤儿药资格，NIH的临床研究也在持续推进。1987年1月，新的临床试验数据让Termeer看到了希望，为了支持Ceredase的临床试验开发，Termeer通过有限合伙的方式专项融资1000万美元，并为此成立了一家专门从事罕见病药物研发的子公司。 1987年下半年，美国biotech股市大跌，Genzyme为了应对寒冬而进行了业务调整，剥离了Koch-Light Lab，创始人Henry Blair也离开了公司。然而此时，IG公司陷入了财务危机，除了资本市场的周期性转冷，其产品开发也出现了问题。1988年，IG公司董事长Robert Carpenter下定了出售的决心。经过Termeer的软磨硬泡，成功说服了IG公司的董事会，仅用价值3150万美元的股票就收购了这家公司。1989年，两家公司完成合并，Genzyme因此获得了生物技术，成为了名副其实的biotech公司。 三、Genzyme的多元化 Termeer的雄心是打造一家多元化的公司，1989年，Genzyme建立了诊断业务，形成了药品（主要是克林霉素）、诊断产品（诊断酶等）、精细化工品（透明质酸等）和诊断服务四大业务，总营收3410万美元。1987-1995年是美国生物技术领域的投资低谷，大量烧钱的biotech公司变得无以为继，而多元化的Genzyme却屡屡成功融资，或许是因为该公司拥有稳定的收入来源，也或许归功于Termeer精妙的融资策略。1989年，Genzyme获得两笔重要的融资，一笔来自公开募股（融到3910万美元），一笔来自有限合伙开发透明质酸新适应症（预防术后粘连）的专项资金（融到3680万美元）。1990年，Genzyme将六款在研的医疗产品打包至Neozyme I Corp并单独IPO，实现了大规模融资，1991年，Genzyme又将诊断服务业务打包至IG lab然后单独IPO，成功募集到1410万美元，1992年，Termeer再次故技重施，通过组建Neozyme II进行了公开募股。 由于长时间的资本寒冬，越来越多的biotech公司陷入了财务危机，甚至到达破产的边缘，这为Termeer带来了大量的“捡漏”机会——通过收购优质资产迅速扩充管线和储备技术。由于Termeer精妙地融资策略，Genzyme的资金非常充裕。另外，FDA在1991年4月批准了Ceredase，这是治疗戈谢病的首个药物，虽然这种病的患者非常少，但该产品在上市后的第一个完整财年就卖出了一亿多美元。在新产品的支持下，Genzyme的销售额飞速增长，股价也水涨船高。 资金充裕、股价上升，Termeer不仅可以大兴土木（新建总部和工厂）、大规模投资研发、快速布局国际业务、还能放开手地收购廉价资产。1992-1994年间，Termeer为强化精细化工品业务而收购了Enzymatix、Sygena等公司，为了强化诊断业务而收购了Genecore、Vivigen、Virotech等公司，为配合在研透明质酸的管线建设而收购了BioSurface Technology。除此以外，Termeer还通过收购Medix Biotech、TSI Inc、Omni Res等公司而布局了全新的赛道。到90年代中期，Genzyme通过收购，新进入了单克隆抗体、细胞治疗、基因检测和基因治疗等多个领域。 虽然Ceredase的价格创下了美国的天价药纪录——人均年治疗费高达15万美元，但利润并不理想。一是Ceredase的生产成本太高，平均一个患者的年治疗剂量需要从两万个胎盘中提取，消耗原材料达27吨。二是胎盘不能无限制供应，产品的市场增长空间非常有限，尽管Genzyme努力扩大产能，但每年只能提供一两千人的治疗用药。在定价饱受质疑的情况下，通过涨价来增加利润的策略并不现实，唯一的办法就是通过基因工程技术把生产成本降下来。庆幸的是，与干扰素和红细胞生成素相比，重组Ceredase的技术难度要小很多，早在1984年，NIH的科学家就成功克隆了葡糖脑苷脂酶的基因序列。重组Ceredase（Cerezyme）很快就开发完成，并于1994年6月获得FDA批准。 90年代中后期，单抗技术基本发展成熟，美国biotech的股市也逐步回暖，但多元化的Cerezyme并不被资本市场看好。除了没有过硬的技术、研发管线储备不足、主营业务未处于热门赛道，该公司还面临着两大质疑——一是因Ceredase定价过高而遭到了媒体和民团的批评，二是Termeer花了大量融资买下一堆无法盈利的公司，虽然通过收购公司进入了多个领域，但营收却高度依赖患者总数不足两万人的戈谢病。 尽管饱受质疑，但Genzyme并没有放弃多元化，90年代后期，Termeer又收购了Peptimmune、Cell Genesys、PharmaGenics、Deknatel Snowden Pencer等多家公司。1997年，促甲状腺素α(Thyrogen)开发步入尾声，为了搭建以Thyrogen为基础的抗肿瘤管线，Termeer收购了PharmaGenics，并组建了Molecular Oncology（分子肿瘤）部门。为了强化以透明质酸为基础建立的组织修复业务，Termeer在2000年收购了BioMatrix，并整合为Biosurgery（生物外科）部门。而原有的药品、诊断性产品、诊断服务统一归到Genzyme General部门。在2000年的营收中，Genzyme General、Biosurgery和Molecular Oncology分别占83%、16%和1%。 除了多元化，Genzyme在90年代后期的另一重要战略就是加强研发，广泛合作。由于广泛的外延式研发，虽然研发投入强度远低于Genentech等技术型biotech公司，但回报却十分丰厚。1998年，Genzyme与GelTex公司联合研发的司维拉姆（Renagel）获得了FDA的批准，Termeer迎来了第二个现金牛。除了与GelTex合作，Genzyme还与BioMarin联合开发Aldurazyme，与西奈山医学院联合开发Fabrazyme，与Biogen联合开发β干扰素…… 四、Genzyme的飞速发展 Genzyme在90年代布局了大量的新技术，但回报却不理想，虽然涉足了癌症、帕金森病、心血管疾病等多个热门领域，但始终无法建立起竞争优势，相反，营收越来越依赖罕见病。司维拉姆是除酶以外，最能拿得出手的产品，为了独享司维拉姆的权益，Termeer在2000年出价10亿美元收购了GelTex。然而遗憾的是，司维拉姆的销售表现迟迟无法兑现Termeer向投资者许下的承诺，加之Fabrazyme的上市申请遇到了麻烦，股票在2002年出现了暴跌。 跨世纪的几年是制药行业资本重组的高潮，而股价暴跌的Genzyme很容易成为他人的盘中餐。Termeer为了防止被收购，开启了买买买的模式。为了强化透析产品管线，Termeer用6亿美元为代价接管了Bone Care，获得了度骨化醇（Hectorol）的销售权。为了强化抗肿瘤管线，Termeer相继吞并了SangStat、Ilex Oncology、AnorMED、Bioenvision等公司，合计交易额高达25.3亿美元，获得了兔抗人胸腺细胞免疫球蛋白（Thymoglobulin）、阿伦单抗（Campath）、普乐沙福（Mozobil）和氯法拉滨等产品的销售权。为了打造生物外科部门，Genzyme在整合Biomatrix之后又以1.5亿美元的价格收购了Novazyme。为了强化诊断业务，Termeer还拿下了Wyntek Diagnostics和IMPATH的肿瘤诊断业务，两笔交易合计约3亿美元。此外，Genzyme还收购了一家科技公司Myosix，以强化细胞治疗技术。 随着兼并企业的不断增多，Genzyme各业务的销售体量逐步扩大。2003年4月，Fabrazyme和Aldurazyme相继获得了FDA批准，虽然经历了一定挫折，但终苦尽甘来。2006年4月，Myozyme也成功获批上市，Genzyme建成了当时最强大的罕见病治疗产品管线。与此同时，Cerezyme也在不断刷新销售纪录，最高年销售额超过了12亿美元。 鉴于出色的业绩表现和清晰的战略，这家模式异类的“biotech”公司逐渐得到了资本市场的认可，股价止跌反升，2007年的市值仅次于Genentech、Amgen和吉利德，成为全球第四大biotech巨头。 五、Genzyme的瓶颈 2000-2007年是Genzyme的飞速发展期，短短7年间，总营业收入翻了4倍有余。2007年以后，Genzyme再未发动大规模的兼并，仅向拜耳先灵购买了多发性硬化药物alemtuzumab的商业权益。2010年，Termeer将基因诊断业务以9.25亿美元的价格打包出售，而剩余的业务整合为Personalized Genetic Health（个人基因健康）、Renal and Endocrinology（肾病和内分泌）、Biosurgery（生物外科）、Hematology and Oncology（血液病与肿瘤）和Multiple Sclerosis（多发性硬化）五大业务部门。 个人基因健康业务主要经营罕见遗传病的酶，产品包括Cerezyme、Fabrazyme、Myozyme和Aldurazyme，以及环太平洋地区代销Shire公司的Elaprase。这些产品在全球范围内仅有几千到几万名潜在患者，治疗市场完全依赖高昂的价格支撑。一旦出现竞争性产品而导致降价或使用者减少，销售额就会快速萎缩。事实正如此，五大酶品种在2010年的合计销售额仅为16.5亿美元，相比2008年下降了6亿多美元。肾病和内分泌业务是第二大营收来源，但司维拉姆、度骨化醇、促甲状腺素α的适用患者群也非常小，2010年的销售额为10.7亿美元，业务发展似乎也遇到了瓶颈——仅实现了6%的增幅。血液与肿瘤和生物外科是Genzyme花了大价钱打造的业务部门，2010年的销售额分别为6.8亿美元和5.8亿美元，虽然增长强劲，但发展空间非常有限。多发性硬化部门几乎名存实亡，2010年没有产生销售额。 尽管业务部门众多，Genzyme的营收和利润却高度依赖罕见病，而该业务又出现了研发管线匮乏的危机——处于晚期开发阶段的项目仅有Eliglustat和mipomersen，且mipomersen还是一个技术不成熟的产品。然而令投资者更为恼火的是，Genzyme的产品生产也出了问题——2009年，波士顿工厂因病毒污染而被迫停工。这导致大量患者被迫停药或减量用药，进而引发了用药患者的严重不满，而在此期间，FDA批准了Shire公司的Vpriv（velaglucerase alpha）。尽管Genzyme在向FDA缴纳了1.75亿美元的罚款后恢复生产，但患者大量流失导致收入和股价双重大跌，商誉也受到了严重影响。因为该事件，Termeer遭到了大量的投资者起诉，董事会内部也产生了激烈的争斗，有的人认为Termeer无法带领公司走出危机，也有的人认为Genzyme应该卖掉与罕见病无关的业务。 一方面，Genzyme没有强大的技术储备，且主营业务的发展已入瓶颈；另一方面，董事会的矛盾让Termeer失去了对公司的控制权，择机出售或许是最好的选择。2010年，赛诺菲安万特向Genzyme发来了收购邀约，2011年初，双方的交易谈成，最终以201亿美元的价格成交。 六、小结与讨论 Genzyme是为数不多的、多元化的biotech公司。因为多元化，它熬过了行业寒冬，但也因为多元化，它陷入了瓶颈。80年代末和90年代初，美国biotech公司集体被看衰——基因工程技术可发掘的商业机会越来越少，而单抗、反义寡核苷酸等技术远不能商业化，加之大量的biotech出现，行业开始内卷——股市大跌，企业融资极其困难，Genzyme却因有稳定的收入而屡屡成功融资。90年代后期，Genzyme为了防止被兼并而加大了多元化力度，但长期的多元化使得该公司并没有建立起技术优势，各个业务也没能形成统治地位，这是后来步入瓶颈的关键原因。 Genzyme是典型不依赖领先生物技术起家的biotech公司（相似的公司还有吉利德和Celgene），因为高效的融资和广泛的合作，不但熬过了资本的寒冬，而且成功找到了“出路”。就如Termeer回忆录中说的那样，没有融资经验和商业背景的科学家创办企业是非常挑战的，如果不懂得资本运作、没有清晰的融资目标、不了解融资交易结构、没有合适的融资形式、或缺乏卓越的谈判技巧，融资过程会非常困难或陷入被动。因此，对于一家将长期持续亏损的初创型biotech公司而言，技术固然重要，但融资才是决定它是否能够成功的第一要素。 Termeer掌管Genzyme长达26年，是掌舵同一家biotech公司时间最长的职业经理人之一，但Termeer也饱受争议。Termeer对Genzyme的早期成功起到了至关重要的作用，但后期的领导策略并不利于企业的进一步发展。作为一个经济学家，他的经营能力的确很强，但在技术创新和药品质量风险方面的认知存在不足，最终导致了Genzyme的发展瓶颈，这也是投资人认为他不能领导企业走出困境的主要原因。 参考文献：略 本文节选自新版《跨国药企成功启示录》（相比老版本更新了数据，增加15家biotech公司），任何媒体、公众号、网站转载本文都会被起诉侵权。作者：魏利军，北京药眼信息咨询有限公司创始人，著有《跨国药企成功启示录》、《仿制药企兴衰启示录》和《制药企业的战略与产品管线》，从事产品线规划、产品立项和战略策划相关的工作十余年，担任过多个企业的产品战略顾问。如对本文有建议或发行内容有错误，请不吝赐教，作者微信Voyager88 药事纵横征稿启事