华药药用微生物菌种资源库科研人员正在观察菌种。 周克禹 摄
□ 任富亮
-80℃超低温冰箱一打开，寒气逼人；-196℃液氮保藏设备一打开，雾气腾腾，皮肤一接触那里的液氮就会被冻伤。在这两个设备里贮存着大量装有各类菌种的玻璃管……这不是科幻电影中的画面，而是华北制药（以下简称华药）药用微生物菌种资源库的真实场景。
菌种库中藏有3000多株具备现代工业发酵生产价值的菌种，60000多株可用于微生物来源新药筛选的菌种，如此丰富而庞大的菌种资源在国内外首屈一指。对这些菌种追本溯源，其中部分菌种可追溯到上世纪五六十年代华北制药厂创建和发展的历史，它们甚至可以称作开启中国抗生素工业化时代的“功勋”。
工业底蕴：几代人60年的积淀
“菌种库最早建于上世纪五十年代，最初为车间中心实验室。库里的第一批菌种为苏联和美国的菌种，但发酵单位极低。华药人陶静之对这批菌种进行了改造育种，于1958年底成功研发出了高产菌株XP-58-01。与此同时，华药人章名春等在新菌种的保藏技术上不断探索创新，为菌种保藏积累了经验。”华药中央研究院高级工程师王耀耀说，在华药几十年的发展中，多位“菌种皇后”不断付出，成功建立起了育种技术体系和菌种保藏技术体系。
青霉素发酵菌种青杂3-25-103、链霉素XS-5902、土霉素77-1-6、洁霉素78-5-11……在菌种库泛黄的登记本上，清晰地记录着这些早已被人们遗忘的菌种名字，它们在上世纪六七十年代我国抗生素工业生产中谱写了光辉的历史。随着华药“四大素”菌种选育技术的发展，库里保存的高产菌种越来越多。华药还无私地支援了全国22个省份的抗生素生产菌种，甚至走出了国门——朝鲜、越南、蒙古国和罗马尼亚等国都接收过华药免费支援的青霉素和土霉素菌种。
1970年，华药为了寻找新的抗生素，成立了新抗组。时任华药抗生素研究所工程师的李承祯回忆道：“新抗组成立之初，华药在中国科学院微生物研究所的指导下，将从正定县城墙中发现的H-1482菌株鉴定为天兰淡红放线菌，确定为柔红霉素产生菌。”华药率先走出了探索菌种筛选的新路子，先后研发成功了争光霉素、庐山霉素、去甲万古霉素、头孢菌素C、两性霉素B等填补国内空白的新药物，菌种库菌种资源的积淀也越来越深厚。
“菌种保藏技术研究是菌种库的重点工作之一。”华药微生物所负责人任风芝介绍，各个菌种因特性不同，所需的保藏方法也有很大差异，存活率是评价方法之一。去甲万古霉素产生菌与常见的抗生素产生菌不同，孢子壁非常薄，常规的沙土保藏法、冷冻保藏法并不理想。菌种库研究人员通过保护液设计来控制降温速率，实现了液氮保藏后菌种的高活性和易复苏。
正是一代代华药人在菌种选育和保藏上前仆后继、潜心研究，积累到了现在的60000多株菌种资源。这些菌种为我国抗生素工业化生产和华药的发展立下了汗马功劳，其中去甲万古霉素、两性霉素B、维生素B12等目前仍在华药量化生产。
跋山涉水：寻觅未知菌种
每一株新菌种的发现，都是土壤样本采集者身体力行的结果。
从上世纪七十年代开始，华药最先致力于考察土壤结构与菌株的关系，在农业、地质部门的协助下，获得了石家庄周围土壤结构的详细资料，掌握了从不同类型的土壤中鉴别菌株的规律，先后获得了光神霉素、抗肉瘤素等有价值药物产生菌。运用这些规律指导挖土，抗生素研究所于1974年从江西庐山采集土样中分离得到一株能产生抗真菌的链霉菌，被称为庐山霉素，即现在华药华胜公司生产的两性霉素B。
上世纪八十年代，华药实验室技术员徐亲民赴日本北里研究所学习，师从2015年诺贝尔奖得主大村智先生。回国后，他借鉴日本的新药研究经验，带领华药抗生素研究所新抗研究团队，每年定期在全国广泛采集土壤样品，分离有用的微生物，成功得到了具有控制饭后高血糖作用的新微生物代谢产物异戊他定系列化合物，并于1999年获得国家知识产权局专利授权。
“我们目前依然坚持‘地毯式’搜集、发掘有价值的菌种。”华药新药筛选评价技术中心负责人路新华说，“菌种是微生物药物研发的源头，优质的菌种资源至关重要。为了获得这些资源，我们坚持每年采样两次。”
“上山下乡是我们的常态，为了寻找生物多样性丰富的地方，不同生境的地方我们都要去。每次‘挖菌行程’设计尽量详细，由于目的地为生物多样性好的自然保护区，行程基本都在人口稀疏的区域，吃饭、住宿通常在附近的村民家中解决。”采样虽然辛苦，但路新华团队已经走遍了四川、广西等地，深入人迹罕至的山林，徒步上千公里，每次挖菌都要采集300多份土壤样品、300多份植物组织样品，每日采集的样品重达20公斤。
由于菌种离开原生环境久了就会衰减、死亡，研究人员采样完成后必须迅速将样品寄回华药处理。新药筛选评价技术中心会对采回来的样本进行菌种分离，提取活性物质，然后再进行药效和安全性评价、临床试验等一系列研究，才有可能发现一种新药物。
潜精研思：促进创新药物研发
为了充分发挥菌种库资源的巨大潜力，华药成立了微生物药物研发技术平台和新药筛选技术评价平台，致力于选育工业微生物高产菌种和发现新药。工业微生物菌种是大生产发酵时的菌种，必须保证其活性、稳定性和高质量。菌种库的一项重要工作就是为工业生产筛选出这样的菌种。王耀耀说道：“我们交给生产环节的不仅是一株菌种，还有与这株菌种相匹配的发酵生产工艺参数。”
“我们具备以摇瓶筛选和微量化培养为主的大规模筛选技术体系，针对菌种特性设计筛选模型，可以在较短时间内大幅度提高菌种的生产性能。”任风芝介绍道，“同时，将选育出的菌种进行微生物发酵过程控制、工艺优化，从而缩短工艺开发的周期，提高工艺的准确性、一致性和精确性。”目前，华药具备现代工业发酵生产价值的菌种涵盖了免疫抑制剂类、多肽抗耐药类、维生素类、β-内酰胺类、氨基糖苷类等。
菌种库中除了部分能进行大生产的菌种，还有60000多株菌种可用于微生物来源的新药筛选。新药筛选技术评价平台的技术人员正在夜以继日地研究着。“新药的发现非常难，天然代谢物结构和药效的研究是智慧和大量试验的交叠。”路新华在这一领域已经耕耘了30多年，“我们采用高通量筛选理念和技术建立了药物研究的筛选、发现体系，通过自主研发的积累，形成了一个微生物资源、筛选活性数据以及化合物信息组成的综合管理数据库，这个数据库在仿制药和新药筛选上能起到事半功倍的作用。”
目前，新药筛选技术评价平台已发现180多个在抗肿瘤、免疫抑制、代谢性疾病等重大疾病领域具有靶向活性的化合物，成功筛选到了那他霉素、咪唑立宾、霉酚酸、夫西地酸、非达霉素、美伐他汀转化菌等10多种菌种，全部用于工业化生产和新产品开发，多个品种实现了国内首仿，填补了国内空白。
走过60多个春秋，一代代华药人秉承“忠诚担当，追求卓越”的华药精神，矢志不渝地钻研与奋斗，才构筑起数量庞大的菌种库。菌种选育、菌种保藏、工艺研究、新药筛选……多种技术精髓在传承中形成了各种体系，并不断地交互影响、融会贯通、发扬光大，凝聚成华药现在的微生物创新药物研究体系，为企业的发展和医药科技的进步发挥着重要作用。