小中大海藻中生产出可能性疟疾疫苗
来自加州大学的生物学家通过生物工程技术成功地从海藻中分离得到可能性的疟疾疫苗,理论验证实验的结果表明这种疫苗能阻止疟原虫的传播。疟疾是世界范围内最严重的衰竭性疾病之一,全球有数十亿人遭受着疟疾病害。这项研究成果将为实现疟疾的低成本治疗提供了条件。相关研究结果于2012年5月16日发表在PLoS ONE期刊上。
疟疾是由疟原虫引起的一种以蚊子为传播媒介的疾病,能引起发烧,头痛等症状,严重者将出现昏厥或死亡。在热带与亚热带地区,超过225百万人遭受该病的影响。在这些疫区,游客可购买各种类型的抗疟药物来预防感染,然而这些药物通常比较昂贵。迄今为止,仍未研制出针对该传染病有效的疫苗。
在小鼠实验中,利用海藻产生的蛋白能诱导恶性疟原虫抗体蛋白的产生。这项研究进展来自美国加州大学的2个研究组——其中一个来自生物科学部及海藻技术中心,另一个来自热带医学中心及新兴传染病医学院。
疟疾疫苗研发的难题是需要一个能产生复杂的,具有三维结构的蛋白系统。该系统产生的蛋白类似于疟原虫的产物,因此能诱导阻止疟原虫传播的抗体的产生。由细菌产生的疫苗大多数属于结构简单的蛋白,能引起体内免疫系统产生抗体以抵抗细菌的侵染。哺乳动物细胞培养的抗体结构较为复杂,而且这些抗体都会被糖基化。
该项目负责人Stephen Mayfield说:"引起疟疾产生的疟原虫能产生复杂的蛋白,然而这种蛋白却不会被糖基化。如果将糖基化的蛋白作为疫苗注入到体内,诱导产生的抗体将针对这些糖基起作用,而不是针对氨基酸骨架。研究者已经从细菌中获得了不被糖基化的蛋白,正努力将这些蛋白按照正确构象进行重折叠,但是这种方法费用高,效果却不理想。"
相反地,生物学家希望能利用一种海藻Chlamydomonas reinhardtii来生产这种蛋白。2年前,Mayfield领导的研究小组的发现证实了许多复杂的治疗性蛋白,如单克隆抗体以及生长激素,都能通过 Chlamydomonas产生,成为该研究领域的一个里程碑。
这一结果的发现促使Mayfield研究室的一位博士后研究人员James Gregory设想是否能通过Chlamydomonas来产生疟疾疫苗。疟疾疫区有两千亿的人口,这使得疫苗的配送成为高成本,高难度的工作,尤其是当疫苗的研制费用较高的时候。通过海藻生产复杂蛋白是一项低成本工作,因此加州大学的生物学家们正着手于确定海藻是否适合用于生产能抑制疟疾传播的疟原虫蛋白的产生。
Mayfield说:"用当前的技术来解决两千亿人的疟疾问题是一项高成本工作。事实上,只有降低成本才能疟疾疫苗得到长久使用。海藻具有这种潜质,因为它能在任何地方生长。"
Gregory说:"很难说这些蛋白是完美的,但是由我们的海藻产生的蛋白能在蚊子体内识别疟原虫的内源蛋白,终止疟原虫的生长,使其不能通过蚊子传播。"
Mayfield告诉我们:"这篇文章说明了2个问题：一是我们所获得的蛋白很有可能是可行的疟疾候选疫苗,二是我们至少获得了生产这种有可能接种于两千亿人体的疫苗的机会,这是在任何其它系统中都无法实现的。"
申请这项专利的科学家说下一步的工作计划是看这些蛋白是否作用于人体,然后确定是否能对该蛋白进行修饰,希望能通过食用海藻的方式来达到相同的治疗效果。
