植物反应器在动物疫苗研究中的应用_植物反应器生产药物

　　摘要：用植物生产像疫苗这样高价值的药用产品，这一概念已经提出了２０年。直到现在为止这项技术仍不是十分成熟。最初人们都看好瞬时表达；证实了这种疫苗对人和动物是有效的；有些植物疫苗已经进入了人的Ⅰ期临床试验，还有一些正准备进行；监管的要求比以往更加严格。生产注射用产品可能会比生产可食用疫苗容易。该技术已被证明更廉价，更易于寻找生产材料。由于植物疫苗对于生产抵御引起大流行的病毒快速应答疫苗有无法替代的优势，在未来将会为人类的发展做出巨大的贡献。
　　关键词：动物疫苗；植物反应器；转基因植物；转基因表达
　　中图分类号：S852.4；Q943.2 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）16－3425-02
　　Ｐｌａｎｔ－Mａｄｅ Ｖａｃｃｉｎｅｓ ｆｏｒ Ａｎｉｍａｌｓ
　　ＷＡＮＧ Ｍｉａｏａ，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ－ｍｉｎａ，ＧＥ Ｙｕｎ－ｘｉａｂ，ＹＡＮＧ Ｙiａ，ＳＨＩ Ｚｈｅｎ－ｓｈｅｎｇｃ
　　（ａ．Cｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Aｎｉｍａｌ Sｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Vｅｔｅｒｉｎａｒｙ Mｅｄｉｃｉｎｅ； ｂ．Sｃｈｏｏｌ ｏｆ Bｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Bｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；
　　ｃ． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｏｎｏｍｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８６６，Ｃｈｉｎａ）
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｐｌａｎｔｓ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｈｉｇｈ－ｖａｌｕｅ ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｖａｃｃｉｎｅｓ ｉｓ ２０ ｙｅａｒｓ ｏｌｄ ａｎｄ ｉｓ ｏｎｌｙ ｎｏｗ ｏｎ ｔｈｅ ｂｒｉｎｋ ｏｆ ｒｅａｌｉｓａｔｉｏｎ ａｓ ａｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｒｅｌｉａｎｃｅ ｏｎ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｐｌａｎｔｓ ｈａｓ ｌａｒｇｅｌｙ ｇｉｖｅｎ ｗａｙ ｔｏ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ； ｐｒｏｏｆｓ ｏｆ ｃｏｎｃｅｐｔ ｆｏｒ ｈｕｍａｎ ａｎｄ ａｎｉｍａｌ ｖａｃｃｉｎｅｓ ａｎｄ ｏｆ ｅｆfiｃａｃｙ ｆｏｒ ａｎｉｍａｌ ｖａｃｃｉｎｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ； ｓｅｖｅｒａｌ ｐｌａｎｔ－ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｖａｃｃｉｎｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐｈａｓｅ Ⅰ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｔｒｉａｌｓ ｉｎ ｈｕｍａｎｓ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｒｅ ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ； ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｍｏｒｅ ｃｌｅａｒ ｔｈａｎ ｅｖｅｒ． Ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｃｈｅａｐ ｅｄｉｂｌｅ ｖａｃｃｉｎｅｓ ｈａｓ ｇｉｖｅｎ ｗａｙ ｔｏ ａ ｒｅａｌｉｓａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｒｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｗｅｌｌ ｂｅ ｉｎｊｅｃｔａｂｌｅ． Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｐｒｏｖｅｎ ｉｔｓ ｗｏｒｔｈ ａｓ ａ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｃｈｅａｐ， ｅａｓｉｌｙ ｓｃａｌａｂｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｉｔ ｎｏｗ ｎｅｅｄｓ ｔｏ fiｎｄ ｉｔｓ ｎｉｃｈｅ ｉｎ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ． Ｔｈｅ ｒｅａｌｉｓｅｄ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ fiｅｌｄ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｎｅｗ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ was ｒｅｖｉｅｗｅｄ， ｓｕｃｈ ａｓ ｒａｐｉｄ－ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｖａｃｃｉｎｅｓ ｆｏｒ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｖｉｒｕｓｅｓ ｗｉｔｈ ｐａｎｄｅｍｉｃ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ｂｉｏｔｅｒｒｏｒ ａｇｅｎｔｓ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖａｃｃｉｎｅ； ｐｌａｎｔ； ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｐｌａｎｔ； ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
　　用植物反应器大批量生产廉价疫苗在这２０年里一直是科研工作者的努力方向，现在用来做植物疫苗的植物和系统有很多［１］，包括烟草、拟南芥、苜蓿、菠菜、马铃薯、微藻、草莓、胡萝卜、番茄、芦荟和单细胞藻类等。外源蛋白已经成功地在玉米、水稻、大豆和烟草的种子，马铃薯、番茄和草莓的果实，烟草和玉米的悬浮细胞，发根培养物还有多种植物的叶绿体中表达。本文将从表达宿主的角度对植物疫苗近些年来的研究成果进行总结，并对未来进行展望。
　　１ 果实和根茎
　　在对可使用果实和根茎类植物的研究中，番茄是较为合适的选择。Ｐａｚ等［２］在转基因番茄中表达了人乳头瘤病毒嵌合蛋白１６Ｌ１（ＨＰＶ－１６Ｌ１），将ＨＰＶ－１６ Ｅ６和Ｅ７两个蛋白进行串联表达，试验表明，这种有预防和治疗作用的重组疫苗可以从植物获得，尽管植物表达的病毒样颗粒可以同时刺激机体产生抗体和Ｔ细胞应答，遗憾的是表达量特别低，只占可溶性总蛋白的０．０５％～０．１０％。Ｔｈａｎａｖａｌａ等［３］利用马铃薯表达ＨｂｓＡｇ，临床试验中对志愿者进行常规免疫，可以产生免疫反应，但表达量不高。Ｃｏｍｐａｎｊｅｎ等［４，５］在鲤鱼饲料里加入转基因马铃薯提取物，结果在肠道里检测出了含有绿色荧光蛋白的ＬＴ－Ｂ，同时引起了特异性的全身免疫反应。
　　２ 可食用多叶作物
　　现在，苜蓿、菠菜、羽扇豆、莴苣这一类的可食用多叶作物已经成功地用来生产抗原。最值得瞩目的是Ｗｅｂｓｔｅｒ等［６］的研究，他们成功地在转基因生菜中表达了麻疹病毒血凝素（ＭＶ－Ｈ）蛋白，并激发了小鼠的免疫反应。这是首次证明植物来源的ＭＶ－Ｈ可以诱导小鼠产生中和抗体；其次，这种ＤＮＡ介导的麻疹免疫可能会极大地推动口服植物来源麻疹病毒疫苗的发展。
　　３ 种子