Von der Seidenproduktion bis zur Pharmazie: Die industrielle Metamorphose einer Seidenraupe

Als das weltweit größte Verbraucherland für menschliches Serumalbumin verbraucht China jährlich etwa 1000 Tonnen, von denen über 60 % langfristig von Importen abhängen.

Hinter den Zahlen verbirgt sich die immer enger werdende Schwierigkeit des traditionellen Extraktionsmodells: Die strengere Regulierung der Plasmazentren in China hat zu einem starken Anstieg der Kosten für die Plasmagewinnung geführt. Darüber hinaus kann das auf menschlichem Plasma basierende Extraktionsmodell theoretisch niemals vollständig das Risiko der Übertragung unbekannter Viren zwischen Arten ausschließen.

Heute sind die traditionellen illegalen Blutzentren weitgehend ausgerottet, aber die illegale Bluthandelskette ist nicht verschwunden. Sie operiert stattdessen auf eine verstecktere und betrügerischere Weise. Der Markt braucht dringend eine gesetzeskonforme, sichere, kontrollierbare und massenhaft herstellbare Alternative.

Diesmal liegt die Lösung nicht beim Menschen, sondern bei einem Insekt – der Seidenraupe.

Angesichts der Tatsache, dass die Seidendrüse der Seidenraupe ein natürlicher und effizienter "Bioreaktor" ist, hat die Lianma Biotechnology Co., Ltd. in Anji durch die Aufbau eines standardisierten industriellen Fangzucht-Systems und eines Seidenraupen-Expressionssystems die kostengünstige und skalierbare Produktion von rekombinanten Proteinen erreicht.

Wu Yuqing, Gründer der Lianma Biotechnology, beschreibt es so: "Wir machen uns die Köpfe bange, um eine neue Ära einzuläuten." Eine Revolution, die die biologische Unsicherheit durch industrielle Sicherheit ersetzt, findet in den Fangzuchten der Lianma Biotechnology statt.

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Der industrielle Aufstieg einer Seidenraupe

Im Prozess der Industrialisierung von rekombinanten Proteinen sucht die Branche seit langem nach einer optimalen Lösung, die Kosten, Qualität und Skaliergeschwindigkeit gleichzeitig ausbalancieren kann. Bei der Betrachtung der gängigen technologischen Ansätze auf dem Markt stößt jeder auf ein unüberwindbares "unmögliches Dreieck".

Als die gängige Wahl für hochwertige Biopharmazeutika ist zwar das Säugetierzell-Expressionssystem (CHO) in Bezug auf die Glykosylierung am ähnlichsten dem menschlichen Körper, aber der Preis dafür ist hoch. Die Investitionen in die Bau von Fabriken in Höhe von Hunderten von Millionen und die hohen Betriebskosten machen es schwierig, eine Massenversorgung mit kostengünstigen Proteinen zu gewährleisten.

Die mikrobiologische Fermentation ist zwar schnell, aber sie hat ihre Schwächen. Bei der Herstellung von Proteinen mit komplexer Struktur ist der E. coli oft machtlos und bildet leicht Inclusion Bodies, was zu hohen Kosten für die anschließende Renaturierung führt und die Bedenken wegen der Endotoxinrückstände nicht beseitigen kann.

Das einst vielversprechende transgene Tiermammareaktor-System hat zwar großes Potenzial für die Einzelproduktion, aber die lange Zuchtperiode von Rindern und Schafen und die strenge Regulierung der Tierwohlsorgen setzen der Industrialisierung eine schwere Zeitnarbe auf, so dass es schwierig ist, eine schnelle industrielle Lieferung zu gewährleisten.

Die Pflanzenexpression, wie z. B. bei Reis, ist von Unsicherheiten geplagt. Die Feldkultur ist kostengünstig, aber dieses offene System ist einem hohen Risiko der Genverschiebung ausgesetzt und unterliegt einem großen Regulierungsdruck. Darüber hinaus hängt die landwirtschaftliche Produktion im Wesentlichen von den Wetterbedingungen ab. Die Schwankungen der Jahreszeit und des Klimas machen es schwierig, die von den Pharmakonunternehmen am meisten geschätzte "Chargenkonstanz" zu gewährleisten. Die komplexen Pflanzenbestandteile stellen auch eine große Herausforderung für die anschließende Reinigung dar.

Im Vergleich zu Rindern und Schafen hat das Seidenraupen-Expressionssystem eine extrem schnelle Zuchtzyklus. Im Vergleich zu Pflanzen kann es in eine vollkommen geschlossene Fangzucht eingebaut werden, wodurch das Problem der biologischen Sicherheit der Genflucht durch physikalische Isolation gelöst wird. Gleichzeitig sind die Kosten kontrollierbar.

In Anji hat die Lianma Biotechnology ein industrielles Seidenraupen-Zuchtmodell etabliert, das den unkontrollierbaren biologischen Prozess in eine prüf- und nachvollziehbare Präzisionsfertigung umgewandelt hat und nach der Skalierung ein hohes Kostensenkungspotenzial hat.

Betritt man die Produktionshalle der Lianma Biotechnology, sieht man eine standardisierte Fließbandstraße und gestapelte Zuchtregale. Das modulare Fangzucht-Design ermöglicht es, die Kapazitätserweiterung nicht mehr von der Verfügbarkeit von Land abhängig zu machen. Es kann effizienter modular repliziert und schneller erhöht werden. Für eine Standardkapazität von 100 Tonnen werden nur etwa 500.000 Quadratmeter Fabrikfläche benötigt. Bei der gleichen Kapazität benötigt die Pflanzenexpression Tausende von Hektar landwirtschaftlichen Landes. Die Landnutzungseffizienz des Seidenraupen-Expressionssystems hat somit eine enorme Verbesserung erfahren.

Jede Seidenraupe vollzieht ihren Lebenszyklus in der Fangzucht. Die physikalische Isolation schließt das Risiko der Genflucht aus. Gleichzeitig eliminiert die industrielle Umweltkontrolle die Auswirkungen von Klimaschwankungen und gewährleistet die Stabilität der Proteinexpression in jeder Charge.

In Wu Yuqings Vorstellung ist in der Biomanufacturbranche die echte Einschränkung nicht die "technologische Entdeckung", die nur beweist, dass etwas hergestellt werden kann. Die Stärke liegt in der "Herstellungskapazität", d. h. die Fähigkeit, eine massenhafte Lieferung mit industrieller Stabilität und Kosteneffizienz zu gewährleisten.

Seit der Gründung im März 2025 hat die Lianma Biotechnology in weniger als einem Jahr die Fabrik in Anji gebaut und in Betrieb genommen. Von der Futterverarbeitung, Kochen und Dosierung bis zur automatisierten Fütterung, Sammelung der Kokons und Reinigung ist eine vollständige, geschlossene Produktionslinie eingerichtet.

Derzeit verfügt die Fabrik über eine Grundkapazität von 2.500 Tonnen Seidenkokons pro Jahr. In Zukunft kann die Kapazität auf 5.000 Tonnen gesteigert werden, wenn die gesamte Fabrikfläche von 50.000 Quadratmetern in Betrieb genommen wird.

Dank der "Anji-Geschwindigkeit" – "Inbetriebnahme im gleichen Jahr wie der Baubeginn" – und des standardisierten Systems, das die Skalierung bewährt hat, ist die Lianma Biotechnology in der Lage, sich in China und weltweit auszudehnen und ihre Kapazität zu erweitern.

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Die Seidenraupen-Zuchtfabrik in eine Biopharmaproduktionsfabrik verwandeln

In der Biomanufacturbranche wird die Seidendrüse der Seidenraupe allgemein als ein enormes Potenzial aufweisender natürlicher Bioreaktor angesehen. Theoretisch ist es effizient und kostengünstig, aber in der praktischen Industrialisierung ist es eine große ingenieurmäßige Herausforderung.

Die Schwierigkeit liegt nicht im Prinzip, sondern in der Kontrolle. Um eine stabile Expression von rekombinanten Proteinen in lebenden Insekten zu erreichen, müssen eine Reihe von Problemen wie die komplexe Konstruktion des Vektors, die großen Schwankungen der Expressionsrate und die instabilen Eigenschaften gelöst werden.

Wu Yuqing gesteht ein: "In diesem Bereich braucht man mindestens zehn Jahre technologische Erfahrung, um überhaupt die Schwelle zur Industrialisierung zu erreichen."

In der Vision der Lianma Biotechnology geht es nicht nur darum, die Seidenraupen gut zu züchten, sondern auch darum, dass diese Seidenraupen zu präzisen Biopharmaproduktionsfabriken werden. Mit dieser Mission und Vorstellung besuchte Wu Yuqing Mitte 2024 zum ersten Mal Professor Xia Qingyou von der Südwest-Universität, Direktor des Biologieforschungszentrums des Institute for Frontier Interdisciplinary Sciences der Südwest-Universität und Chefwissenschaftler des Großwissenschaftszentrums für die Schaffung von Genressourcen im Westlichen (Chongqing) Wissenschaftsstadt.

Professor Xia Qingyou hat sich lange Zeit mit der Genomik und der Geneditierung von Seidenraupen beschäftigt und mehrere nationale Schlüsselprojekte und Plattformen geleitet. Damals sagte Professor Xia Wu Yuqing direkt: "Die Schwelle zur Biomanufactur ist sehr hoch. Nur für ein System zur Kontrolle der Temperatur und Luftfeuchtigkeit müssen vier- bis fünfzig Millionen Yuan investiert werden. Du hast nicht genug Geld. Ich rate dir, es nicht zu versuchen."

Nur zwei Monate später kehrte Wu Yuqing zurück. Diesmal brachte er ein komplettes und detailliertes Fabrikplanungs- und -entwurfschema mit. In der Branche dauert es normalerweise sechs Monate oder sogar ein Jahr, von der Konzeptentwicklung bis zur Fertigstellung des kompletten Plans. Das Team von Wu Yuqing hat jedoch alle Bauteile in nur zwei Monaten aufgelöst.

Diese außergewöhnliche Effizienz hat Professor Xia überrascht, und er begann, die Ernsthaftigkeit dieses Unternehmers neu zu bewerten.

Im Oktober desselben Jahres besuchte das Team von Professor Xia die Fabrik in Anji. Statt von PowerPoint-Präsentationen und Zeichnungen handelte es sich um eine echte Fabrik. Innerhalb von nur wenigen Monaten hatte Wu Yuqing nicht nur die Fabrikgebäude errichtet, sondern auch Produkte hergestellt.

Es war diese praktische Fähigkeit zur Industrialisierung, die das Wissenschaftlerteam überzeugt hat.

Professor Xia Qingyou hat schließlich die Position des Chefwissenschaftlers der Lianma Biotechnology übernommen und ist für die technologische Route und das Forschungs- und Entwicklungssystem verantwortlich. Dr. Wang Feng, der die Lücke in der Herstellung von rekombinantem menschlichem Serumalbumin mit Seidenraupen in China geschlossen hat, ist der Direktor des Joint Lab zwischen der Lianma Biotechnology und der Südwest-Universität. Als Leiter der Forschung und Entwicklung bringt er die Forschungsergebnisse aus den wissenschaftlichen Publikationen in die Fabrikhalle.

Mit der Unterstützung des Forschungsteams hat die Anji Lianma drei Kerntechnologieplattformen LmExp (Expression), LmHiPro (Produktion) und LmPur (Reinigung) aufgebaut und das Problem der "Instabilität in lebenden Insekten" bei der Insektenexpression gelöst.

Am Expressionsende wurde die Seidenraupenrasse über mehr als 20 Generationen selektiert, so dass die Eigenschaften hochgradig stabil sind. Das durch das Transposon-Verfahren aufgebaute Expressionssystem ermöglicht es, aus 1 kg "rHSA-Seidenraupen" etwa 2 g gereinigtes Protein zu extrahieren. Die Ausbeute der Zielprotein-Expression liegt stabil bei etwa 1 %.

Am Reinigungsende hat die Lianma Biotechnology ein standardisiertes Verfahrenspaket von der Extraktion, Trennung bis zur Konzentration etabliert. Die Daten zeigen, dass die Reinheit des rekombinanten menschlichen Serumalbumins (rHSA) in der Pilotproduktion bereits 99,19 % ± 0,72 % erreicht hat. Die Chargenproduktion beträgt etwa 120 g, was direkt den klinischen Standards entspricht. Dies bedeutet, dass die Anji Lianma nicht nur das Problem des "Vorhandenseins" gelöst hat, sondern auch das wichtigste Problem der pharmazeutischen Qualität – die "Reinheit".

Darüber hinaus beschleunigt die Einführung der KI-Technologie als Hilfsmittel die Auswahl und das Design der Gensequenzen und verkürzt weiterhin den bereits vorteilhaften Forschungs- und Entwicklungsprozess. Im Vergleich zur langen Anbauzeit von Reis hat die Seidenraupe die Fähigkeit, schnell zu reproduzieren, nachdem die Geneditierung abgeschlossen ist. Dies bietet einen Zeitvorteil für die nachfolgende Entwicklung von Medikamenten für seltene Krankheiten.

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Mit dem Geld vom Seidenverkauf lebensrettende Medikamente herstellen

Die Technologie ist cool, aber der Handel ist oft hart.

Im Kapitalwinter hat sich die Bewertungslogik des Primärmarktes grundlegend gewandelt: Die Anleger vertrauen nicht mehr in die groß angelegten Geschichten, die auf Geldverbrennung für Wachstum basieren. Stattdessen konzentrieren sie sich auf die Eigenfinanzierungsfähigkeit der Unternehmen. In den letzten Jahren sind zahlreiche hoch angesehene Biotechnologieunternehmen kurz vor dem Durchbruch gescheitert, weil sie letztendlich an einem Mangel an Kapitalflüssen, die den Geschäftszyklus überdauern können, litt.

Angesichts dieser Situation hat die Lianma Biotechnology ein anti-fragiles Geschäftsmodell aufgebaut – die Selbstfinanzierung durch Seidenkokons.

Der Ausgangspunkt dieser Logik liegt in der optimalen Nutzung der Seidenraupe. Die Seidenraupe ist ein wahrer Schatz. Neben der Verwendung als Bioreaktor zur Gewinnung von rekombinanten Proteinen ist der Seidenkokon selbst ein hochwertiges Textilrohmaterial. Insbesondere angesichts des steigenden Arbeitskräftepreises und des Rückzugs der Bauern aus der traditionellen Zucht ist der Markt für hochwertige Seidenkokons seit langem ein "Verkaufermarkt". Der Preis pro Tonne ist inzwischen auf 9.000 US-Dollar gestiegen.

Die Lianma Biotechnology rechnet wie folgt: Dank der Futter- und Zuchtbasis in Qichun, Hubei, und dem Importvorteil von Bulk-Rohstoffen an der Hafenstadt kann die Anji Lianma die Rohstoffkosten festlegen. Durch den effizienten Betrieb der Fangzuchten werden die Gesamtkosten für die Zucht von einer Tonne frischer Seidenkokons auf 40.000 bis 45.000 Yuan pro Tonne begrenzt. Die Nebenprodukte wie Seidenwatte und Seidenkokons, die nach der Proteingewinnung übrig bleiben, haben immer noch einen Marktwert von 35.000 bis 40.000 Yuan pro Tonne.

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