国外植物生物反应器的研究
目前,通过接种疫苗,天花已被彻底根除,脊髓灰质炎、狂犬病、破伤风、白喉、百日咳和流行性乙型脑炎等病毒和细菌传染病的发生和传播已在世界范围内得到基本控制。疫苗的形式也从细菌疫苗发展到亚单位疫苗,甚至出现了DNA疫苗。然而,目前人们使用的疫苗主要是通过微生物发酵或动物细胞组织培养获得的,这需要复杂的生产设备,复杂的生产程序,生产成本高,不便于储存和运输。因此,这些疫苗在经济落后的发展中国家很难普及,普通人也不容易接受。此外,一些疫苗还存在安全性和不方便性的问题。1992年,美国人C.J.Arntzen和H.S.Mason首先提出了用转基因植物生产疫苗的新思路。此后,国内外许多实验室先后在烟草、马铃薯、番茄、苜蓿和莴苣中表达了乙肝表面抗原、大肠杆菌热敏毒素B亚单位、霍乱毒素B亚单位、诺沃克病毒外壳蛋白和狂犬病病毒G蛋白,并用植物表达的抗原进行了动物和人体免疫实验,获得了大量有价值的研究数据,为今后利用转基因植物生产疫苗奠定了良好的基础(见附件2)。
位于美国加州的PlanetBiotechnology,Inc .报道了第一个来自植物的重组药用蛋白的临床应用研究。该公司利用转基因烟草中表达的抗体sIgA,生产出一种新药CaroRxTM,其主要目的是预防和治疗细菌引起的龋齿。临床实验证实,CaroRxTM能有效清除人体口腔中的变形链球菌,预防志愿者龋齿。该公司还在设计和开发一些新的sIgA抗体,以有效防止口腔、呼吸道、消化道、生殖和尿道等粘膜系统和皮肤受到一些传染性细菌和毒性因子的感染。
美国著名公司孟山都培育出一种转基因玉米,每公顷可生产3.7公斤达到药用蛋白标准的人体抗体。如果玉米每公顷产量能达到8.6吨,重组蛋白产量还有相当大的提升空间。临床医学研究人员计划给每位癌症患者注射250毫克这种来自玉米种子的抗体蛋白药物。孟山都公司也在种植转基因大豆,这种大豆可以产生抗单纯疱疹病毒2型(HSV-2)的人源化抗体。动物实验表明,这种抗体能阻止HSV-2在小鼠阴道内的传播。植物来源抗体的体外稳定性和体内生物活性与动物细胞培养的抗体相同。利用它,将开发出一种低成本的治疗方法来预防和治疗一些性传播疾病。美国ProdiGene公司和epicytepharmedicals公司正计划合作开发玉米生产抗体,主要是生产一些用于被动免疫治疗的人粘膜抗体,因为ProdiGene公司在蛋白质表达和提取方面有丰富的经验,而epicytepharmedicals公司拥有多项相关专利。
LargeScaleBiology和斯坦福大学联合开发了一种肿瘤特异性疫苗,可用于阻止细胞的恶性生长。他们使用植物病毒作为瞬时表达系统。使用修饰的烟草花叶病毒作为瞬时表达载体,研究人员可以表达来自38C13小鼠B细胞淋巴瘤的类型特异性单链抗体。重组病毒感染本氏血吸虫后,单链抗体蛋白可在细胞外基质中高水平积累。该抗体片段可与一种亚型特异性抗抗体反应,说明植物产生的38C13单链抗体已正确折叠,用亲和层析纯化的38C13单链抗体免疫小鼠,可产生10ug/ml以上的类型特异性抗抗体。这些小鼠能抵抗致死剂量的38C13肿瘤攻击试验,其保护作用与38c 13免疫后的效果相似。这种产生肿瘤特异性蛋白疫苗的病毒快速表达系统为非霍奇金淋巴瘤的治疗提供了可靠的方法。治疗的目的是在患者体内产生特殊的抗体,可以特异性识别恶性B细胞表面的特定位点,使靶细胞最终被破坏,而正常细胞不受影响。
另一项引起全球关注的研究成果是瑞士联邦理工学院的IngoPotrykus教授和他的同事得到了洛克菲勒基金会和欧洲农业研究计划的资助。2000年将水仙的八氢番茄红素合成酶和番茄红素环化酶基因导入水稻,培育出富含β胡萝卜素(维生素A的前体)的水稻。品种名称为T309,每克大米含胡萝卜素1.6mgb。因其色泽金黄,被称为“黄金大米”。目前,发展中国家约有250-654.38+0亿人患有维生素A缺乏症,而正是因为这种疾病,这些国家每年有654.38+0,000-2000万儿童死亡。食用这种富含铁和维生素A的转基因大米将大大降低发展中国家儿童贫血和维生素A缺乏症的发病率。目前,该技术已被免费授权给菲律宾国际水稻研究所和印度的一个水稻研究中心,以培育适合当地种植的水稻品种,大规模种植可能在2005年左右开始。