利用植物生产疫苗研究进展.docx

1、综述-利用植物生产疫苗研究进展罗雯，刘瑞琪（西安文理学院生物技术学院，陕西西安710065）要：利用植物生产疫苗已成为当今的研究热点。本文从植物转基因的原理、方法、优点及存在问题等方面收稿日期：2013-08-05基金项目：陕西省教歼厅专项科研计划资助，No.11JKO615：西安市科技局发展引导计划资助.No.NCH18（3）i国家级大学生创新创业训练计划项目资助.No.20121）080003.第一作者简介：罗雯（1974->.江西南昌人.教授博士.分子微生物学。通信作者：刘瑞琪.摘综述了转基因楂物疫苗的研完进展°关键词：疫苗；转基因植物；生物反应器；研完进展Mason等于

2、1992首次提出用植物生产可食性疫苗，即利用植物基因工程技术构建出可表达特异性抗原的植株，生产出能刺激机体产生特异性免疫应答从而获得特异抗病能力的疫苗。利用转基因植物作为生物反应器生产疫苗已成为疫苗研制的热点领域，目前利用转基因植物生产的疫苗已达十几种。利用转基因植物研制疫苗的研究主要包含两类：一类是借助植物生物反应器大最产生蛋白质抗原，后经分离纯化制备疫苗；另一类是直接构建转基因植株，将整株或某一部分直接食用，制备成口服疫苗，不需对抗原蛋白进行分离纯化。1转基因植物疫苗的制备原理和方法1.1转基因植物疫苗研制的一般过程（1）目的基因的克隆；（2）把基因连接入可在植物中表达的载体上，构建高效植

3、物表达载体；（3）通过一定的转基因方法将外源基因导入植物.使植株携带特定抗原的编码基因，实现植物细胞的遗传转化；（4）受体细胞的组织培养与植株再生；（5）检测抗原蛋白基因在植物中的表达，并对目的产品进行分离纯化与纯度鉴定；（6）植物表达产物的抗原性及免疫原性检测。1.2转基因植物表达系统植物载体表达系统主要分为瞬时表达和稳定表达两类：（1）瞬时表达系统,由病毒介导外源DNA侵染植物，其表达量较高，但因外源DNA未整合到植物核基因内不能随植物传代不稳定.工作量大.且外源基因易丢失。（2）稳定表达系统，有以下两种方式：一是将目的基因整合到核基因组；二是将目的基因整合到叶绿体基因组。这种方法有利于外

4、源基因定位整合，表达量高，安全性好，但目前只能应用于几种植物中。1.3转基因植物疫苗受体植物选择与疫苗的用途相适应，所选择的受体植物通常应具备的特点包括：高表达、酎储藏、可宜接口服等。需根据所表达抗原的类型和疫苗的免疫对象来选择适宜的植物。国内外实验室研究常用植物有烟草、谷物类植物、各种蔬菜水果等。K前应用藻类生产疫苗是研究热点。2利用植物生产的疫苗目前，在转基因植物中表达的主要有乙型肝炎病毒表面抗原、口蹄疫病毒、死犬病病毒糖蛋白、结核杆曲、轮状病毒等io多种疫苗。2.1乙型肝炎病毒乙型肝炎是由乙型肝炎病毒（HBV）感染引起的传染病.是当前威胁人类健康的重要传染病。编码乙型肝炎病毒表面抗原（H

5、BsAg）基因已经在烟草、番茄、马铃曹、羽扇豆和茵苣等植物中成功表达。近年来，对乙型肝炎疫苗的研究更加深入。中国研究者成功将HBsAg基因导入樱桃、苹果和番茄，获得转基因植株并表达出有活性的乙型肝炎病毒表面抗原蛋白。Shulga等构建了含HBsAg基因的植物表达载体，并成功转化马铃磬，表达出抗原蛋白。目前，HBsAg在马铃薯中表达量最高。2.2口蹄疫病毒口蹄疫病毒（FMDV）是口蹄疫的病原体，口蹄疫是一种急性、接触性传染病，主要感染偶蹄类动物，如牛，羊等家畜及野生动物。口蹄疫结构蛋白VP1含有主要的抗原位点，能诱生机体的保护性免疫应答，包括抗FMDV中和抗体和细胞免疫应答，因此成为基因工程亚单

6、位疫苗研究的首选抗原。在马铃落、烟草、番茄、苜蓿、百脉根、玉米、水稻和胡萝卜植株或叶绿体中表达FMDV病毒VP1衣壳蛋白已取得重要进展。DusSantos等（2002）将FMDVVP1主要抗原表位的肽段和GUS拼接获得融合基因，将此基因导入苜蓿并成功，免疫小鼠后诱生了特异性抗体应答.该抗体不仅可以与VP1主要抗原表位多肽结合，还可以与VP1蛋白以及FMDV完整病毒颗粒发生特异性免疫结合反应。随后该研究团队又将编码FMDV衣壳蛋白前体的P1基因和蛋白酶3C基因同时转入紫花苜蓿，免疫小鼠后产生了很强的抗体应答，并能够完全抵抗强病毒攻击。2011年，宋东光等3：将FMDV-VP1片段克隆于class

7、Ipatain基因5,区，转化马铃薯块茎中，获得了高水平表达的VP1转基因马铃磐植株。2.3狂犬病病毒狂犬病是由狂犬病病毒（RV）引起的急性中枢神经系统传染病，主要是通过感染动物唾液进行传播。狂犬病病毒糖蛋白构成病毒表面突起，是RV与细胞受体相结合的部位，又是有效的保护性抗原，能诱导产生中和抗体并刺激细胞免疫。目前，狂犬病病毒糖蛋白已在不同植物中得到表达。多个研究小组“°都探索构建了含狂犬病病毒G蛋白基因的转基因番茄，对转基因番茄植株的分析测试表明，转基因番茄的植株和果实中都转录出正确的RNA和能与特异抗血清反应的狂犬病毒抗原蛋白。以波菜为受体植物，Models-ka等皿】用含有狂犬

8、病抗原基因的重组植物病毒颗粒感染叶片，从叶片中提取病毒颗粒对小鼠进行腹膜内免疫，或直接用含有重组病毒颗粒的菠菜叶片口服免疫小鼠，被测小鼠产生了特异IgG和IgA抗体。Ashraf利用烟草作为载体，高效表达了狂犬病病毒糖蛋白，有望构建狂犬病基因工程亚单位疫苗。2.4结核杆菌结核病是由结核分枝杆菌感染引起的传染病，是危害人类健康的主要传染病之一。以结核杆菌分泌蛋白构建转基因植物亚单位疫苗，通过口服免疫诱发黏膜免疫应答，有望增强卡介苗的免疫效果，并具有较高的安全性。我国研究者*对ESAT-6基因进行修饰改造，在基因两侧分别添加Kozak序列和内质网滞留信号序列，将其最终整合入植物表达载体PCAMBI

9、A1300中，通过叶盘法转化热带水果番木瓜，成功获得了转基因植株。Rigano等将ESAT-6与大肠杆菌不耐热肠毒素B亚单位在拟南芥中融合表达，饲喂小鼠后检测到Thl型免疫应答。2.5轮状病毒轮状病毒是一种危害人类健康的腹泻病毒，目前尚缺乏可控性药物。VP6蛋白是病毒的糖蛋白，VP7蛋白是病毒的主要外壳糖蛋白，决定病毒的血清型，并可诱导中和抗体。目前，已有研究将优化部分密码子的轮状病毒VP7基因整合到胡萝卜植株中，检测转VP7基因的胡萝卜植株，证明在蛋白水平上有目的抗原的表达，并旦可在一定程度增加其表达量：*）Dong等利用人工合成的方法获得了人A组轮状病毒VP6基因，并进行了密码子优化，构建

10、的转基因苜蓿可表达轮状病毒VP6抗原。3转基因植物疫苗的优点及存在的问题3.1转基因植物疫苗的优点与传统疫苗相比，利用转基因植物生产疫苗具有多种优势：生产成本低廉；可口服，有效诱导黏膜免疫反应；安全无毒性；易于保存和运输；可快速的大量生产。3.2目前现存问题转基因植物疫苗现已取得了重要的研究进展，但依旧存在许多问题有待解决。植物疫苗的安全性。不仅仅只指生态安全性问题川、而且还有食用安全性问题。转基因疫苗的在植物体内的表达量低，效率低。疫苗的耐受性问题。口服疫苗易被消化。虽然细胞壁、细胞膜、次生壁可保护抗原至小肠处再释放，但其中细节问题仍需研究5】。转基因植物疫苗的优点使得其具有一定的优势及光明

11、的前景。相信随着人们对转基因植物疫苗的不断研究，现存为题终会被解决，将其应用于各方面的研究。相信在不远的将来，转基因植物疫苗将成为重要的一种疫苗.造福于人类。参考文献：MASONHS.LAMDMK,ARNTZENCJ.etal.ExpressionofhepatitisBsurfaceantigenintransgenicplantsJj.ProNatlAcadsciUSA.1992.89：11745-11749.2SmithG,WalmsleyA,PolkinghomeI.Plant-derivedimmunocontraceptivevaccinesfJj.ReprodEertilDev.

12、1997,9(1):85-89.3TaeGeumKim.Moon-SikYang.CurrenttrendsinediblevaccinedevelopmentusingtransgenicplantsJ.BiotechnologyandBioproccssEngineering.2012.15(l)：61-65.4 冬晚鸣，章镇，姚良洪等.乙肝表面抗原大蛋白(S1S2S)基因在捋巷因苹果中表达J.果树学报，2005,22(6):601-605.5 GaoY.MaY,LiM,etal.Oralimmunizationofanimalswithtransgeniccherrytomatoexpr

13、essingHBsAg7JZ-WorldJournalofGastroenterology.2003.9(5):996-1002.6ShulgaNY.RukavisovaEB,KrymskyMA,etal.ExpressionandcharacterizationofhepatitisBsurfaceantigenintransgenicpotatoplantsJBiochemistry(Mose),2004,69(10)：1158-1164.7DusSantosMJ,WigdorovitzA,TronoKetal.Anovelmethodologytodevelopafootandmouth

14、diseasevirus(FMDV)peptidebasedvaccineintransgenicplantsEJ.Vaccine.2002.2(7-8)；1141-1147.8 DusSantosMJ,CarrilloC.ArdiJaF,etal.DevelopmentoftransgenenicalfalfaplantscontainingthefootandmouthdiseasevirusstructuralployproteingenePlanditsutilizationasanexperimentalexperimentalimmunogenJ!.Vaccine,2005,23(

15、15)：1838-1843.9 宋东光，张焊松，茂呈荣等.口蹄夜病*VP1基因转化马伴薯及其块茎专一性表达口.生物技术通报.2011.(2)J07-109.A»,».».».A.A-A.AXJ,A,AAA*->.AAAAAAAA八AA.t*tr<Vv»'rVW,r'rvV*wy<,rr"r*vVir»yyyyr(上接第85页)3结论四种压榨方法对出油率影响很大，唯冷榨法出油率最高，其工艺简便，可用于生产。目前，于猫屎瓜籽油压榨方法的研究资料尚少见，本项研究成为广泛开发利用猫屎瓜资源的急需弥补

16、了这方面的空白.为猫屎瓜籽油的提取提供了一定的技术参考。_10_.McGarveyPB,HammondJ,DicneltMM,clal.ExpressionoftherabiesvirusglycoproteinintransgenictomatoesJ.Biotechnology(NY).1995；13(13):1484-1487.I1PereaArangoI.LozaRubioE.RojasAnayaE.etal.Expressionoftherabiesvirusnucleoproteininplantsathigh-levelsandevaluationofimmuneresponse

17、sinmiceJj.PlantCellRep.2008j27(4)：677-685.12HuR.ZhangS,FooksAR.etal.Preventionofrabiesvirusinfectionindogsbyarecombinantcanineadenovirustype2encodingtherabiesvirusglycoproteinJMicrobesInfect.2006；8(4)：1090-1097.13 AshrafS,SinghPK,YadavDK,etal.Highlevelexpressionofsurfaceglycoproteinofrabiesvirusinto

18、baccoleavesanditsimmunoprotectiveactivityinmiceJ.JBiotechnol.2005j119(1):1-14.14 张更林.周鹏，郭安平等樗基因番木瓜作为抗姑核植物口服疫苗的初步研究J.云南植物研究.2003j25(2):223-229.(152RiganoMM,DreitzS,KipnisAP.etal.Oralimmunogenicityofaplant-made,subunit,tuberculosisvaccincJ.Vaccine.2006124(5)：691-695.16 刘满杏，李霓，刘荣堂等.轮状病*VP7U基因在胡萝卜中表达的免疫原性分析J.草业科学.2012,29(12),18271831DongJL,LiangEG,JinYS,etal.OralimmunizationwithpBsVp6-transgcnicalfalfaprotectsmiceagainstrotavirusinfectionJ.Virology.2005,339(2):153-163.17 江晚玲,贺竹梅.命守义等.转基因植物口服疫苗的安全性问题所引发的思考J.医学与社会.2004,17(2)；17-18,GuanZJ,GuoB*HuoYL.etal.Recentadvancesa