植物生物反应器生产口服疫苗的研究进展

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1、植物生物反应器生产口服疫苗的研究进展摘要随着基因工程技术的快速发展、植物转基因技术的日趋成熟，植物已成为基因重组生物制品的重耍农达载体。利用转基凶技术构建植物生物反应器生产口服疫苗是冃前新兴的研究领域。综述了亚单位抗原在转基因植物中的表达系统、转基因植物生产的重组疫苗、转基因植物疫苗存在的问题及解决方法等，并展槊了其研究趋势和应用前景。关键词植物生物反应器;U服疫苗;转基因植物随着分了生物学技术的发展，植物生物反应器生产口服疫苗的研究界常活跃。从1983年首次获得转基凶植物至今，植物基因工程的研究取得了飞速的发展。以转基因植物作为生物反应器来生产药用蛋门，如抗体、疫苗等也成为国际上植物基

2、因工程一个新的发展趋势。迄今为止，在转基因植物小表达的抗原基因约有20多种，随着研究的深入,转基因植物疫苗以其可食性、廉价性，成为应用广泛而有发展潜力的疫苗。1植物生产口服疫苗的不同表达系统利用植物生物反应器生产口服疫苗的过程包括目的基因的克隆、高效表达载体的构建、植物细胞的遗传转化、受体细胞的组织培养与植株再生、转化植株的栽培、口标产品分离纯化与纯度鉴定等。其载体表达系统为:稳定表达系统与瞬时表达系统。1」稳定衣达系统稳定转化是将ri的基因整合到转基因植物的核基因组或叶绿体基因组屮，能够稳定表达目的蛋白的转基因植株称为稳定表达系统。1.1.1核表达系统。通过根癌农杆菌(Agrobact

3、eriumtumefaci-ens)介导。农杆菌Ti质粒中含一段T-DNA,能与植物核基因组DNA发生同源重组，在T-DNA两侧插入外源基因，外源基因就能与T-DNA一起随机整合到植物核基因组小。Mason等将乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)基因转入马铃薯中并获得表达，并用箸块饲养小鼠，在小鼠体内检测到保护性抗原包括黏膜抗体,以抵御细菌的侵染。另外，在一些农业经济作物中，如大豆、水稻等不易进行农杆菌转化，在这类植物中,基因枪法被广泛应用，外源基I大I可能整合到植物核基因组中。与农杆菌法相比，基因枪法具有更高的整合率。1.1.2叶绿体表达系统。用基因枪法把外源基因打入叶绿体中,外源基因可

4、能在叶绿体中整合。叶绿体转化体系只应用于几种植物，但是叶绿体的基因拷贝数很多，利丁增强目的蛋白的表达量，具冇很大的潜力;叶绿体基因是严格的母系遗传,可避免植物传粉过程中的基因污染，而且不会出现基因沉默问题。1.2瞬时表达系统通过整合外源基因的重组病毒感染植物,外源基因随病毒的复制而得到高水平的表达，这样的植物就成了生产疫苗的“绿色工厂二最常用的2种宿主:病毒表达系统是烟草和烟草花叶病毒(TMV)及或豆和更豆花叶病毒(CPMV)。瞬吋表达系统病毒复制拷贝数多可提高表达量。然而，病毒表达系统不稳定,外源基因容易丢失。此外，每株植物都要接种病毒,大大增加了工作量。2植物生产口服疫苗的研究现状2

5、」植物生物反应器生产口服疫苗的优势除了转基因植物,能够生产重组疫苗的系统有细菌、酵母、动物病毒、植物病毒和转基因动物等。植物表达系统与上述疫苗生产系统相比，具冇较人的优势。植物生物反应器貝有如下优点:一是植物生产系统具有廉价性。植物表达系统最吸引人Z处是它能廉价地生产高价值、供不应求的蛋白。在获得传基因阳性植株后，生产转基因口服疫苗工艺简单，不需要昂贵的培养基和复杂的纯化过程，也不需要严格的无菌生产和冷藏保存，只需增加耕种面积就能扩大其产量并易于栽培管理。二是植物细胞的全能性。植物的组织培养、细胞或者原生质体在适当培养条件卜•均能再生出完整的植物个体。药用基因转化到植物细胞后可培育出药用

6、植物品种，并可稳定遗传。三是安全性。动物细胞生产传基因疫苗，常用动物病毒作为载体导入抗原基因，生产过程可能被动物病毒污染,这些病毒对人类健康具有潜在的危害性。而在植物屮,外源蛋白的牛产或通过重组植物病毒载体的侵染，或通过外源基因稳定地整合进植物基因组中來实现，避免了转基因动物带來的伦理问题。植物病毒不能感染人类，表达产物无毒性和副作用，安全可靠,无残存DNA和潜在的致病性、致癌性。四是植物具冇完整的真核细胞表达系统。表达产物可糖基化、酰胺化、磷酸化，可完成对亚基的正确装配等翻译后加工过程，使表达产物具有与高等动物细胞一致的免疫原性和生物活性。2.2利用转基因植物生产的重组疫苗从20卅:纪

7、90年代初提出口服疫苗的概念，利用转基因植物生产人口服疫苗就成为研究热点。表1为2000〜2007年利用植物生物反应器生产的重组疫苗和药用蛋白。3转基因植物疫苗存在的问题和解决方法利用转基因植物生产口服疫苗是近10年的事情,尽管利用转基因植物生产疫苗有很多优点，但就目前的技术而言，仍然存在一些急需解决的问题，主要表现为以下几点。3」重组蛋口的表达问题重组蛋口的表达量低，表达效率不稳定，在己报道的研究中，外源基因所表达的重组抗原蛋白，