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植物瞬时表达系统在疫苗制备的研究

一些医药研发机构提供的重组蛋白表达服务中常含有瞬时表达服务这一项，瞬时表达指的是将外源基因导入到植物细胞后，作为基因组外的遗传位置转录和翻译一定时间，并在转化细胞内积累表达特定产物。该系统的最大优势是生产目标蛋白的速度快，简便易操作，通常在几天或几周内可以产生，因此瞬时表达系统在启动子分析、基因功能分析和生产重组蛋白方面用途广泛。
一些生物医药公司提供重组蛋白表达服务，其哺乳动物蛋白表达系统基于无血清培养体系，提供基因表达优化、瞬时表达、稳定表达及抗体生产等多种真核蛋白服务项目。除了哺乳动物瞬时表达系统之外，植物瞬时表达系统也被陆续应用到生物学的许多研究中来，如利用该系统表达外源基因生产重组蛋白，为疫苗、抗体、生物制药的研发开辟了捷径。
植物疫苗技术的实现通常借助瞬时表达系统或者稳定表达系统，将抗原基因导入植物，使其表达出具有免疫学活性的抗原蛋白。当携带有抗原蛋白的植物疫苗以口服或者注射的方式进入人体，会经过抗原呈递、诱导粘膜或体液免疫响应过程，实现防治疾病的目的。
植物疫苗有两种制剂类型，包括注射和口服。其中口服型植物疫苗避免了疫苗冷冻环节，通过激活粘膜免疫，适用于治疗胃癌、结直肠癌等胃肠道癌症。相比于传统疫苗，以植物为载体的疫苗有着成本低、稳定性强、易获得多价疫苗、安全等优势。
1、植物瞬时表达系统在HPV疫苗制备的研究
作为首个癌症疫苗，HPV疫苗被称为抗癌史上的一次重大突破。它以HPV病毒的特异性蛋白为抗原，刺激机体免疫系统产生抗体。目前，研究人员也已经研发出表达HPV蛋白的多种植物系统，并在小鼠体内对这些类病毒颗粒进行了相关试验，例如植物表达的类病毒颗粒能够诱导小鼠免疫防御，且能够抑制患癌小鼠体内的肿瘤生长（57%）。如研究者将人乳头瘤病毒16L2型与马铃薯X病毒融合后，瞬时表达验证了植物是生长肽抗原的良好场所。
2、植物瞬时表达系统在乙肝疫苗制备的研究
目前，乙肝预防疫苗采用的抗原主要是病毒表面抗原（(S-HBsAg）和病毒核心抗原（HBcAg）。已有动物试验证实，由表达于烟草的乙肝病毒表面抗原制成的疫苗，能够激活小鼠体内的免疫细胞，并表达出高浓度的抗体。如我国有研究者利用病毒载体在烟草中的瞬时表达，快速评估了外源基因HBsAG重组蛋白的免疫活性。已有研究表明，以植物为载体而制成的乙肝注射性疫苗能够作为传统乙肝疫苗的替代品。
除了注射性疫苗，口服型植物乙肝疫苗也取得了一定进展。科学家们已经研发出在细胞核内稳定表达HBsAg的玉米，而且来源于该转基因玉米的脱脂胚芽粉含有具有免疫活性的抗原，这意味着脱脂胚芽粉可以作为制备口服疫苗的材料。研究人员选取传统的乙肝疫苗（Recombivax）和口服型植物疫苗进行对照试验，结果证实服用植物疫苗的小鼠，其粪便和血液中的免疫球蛋白水平均高于注射传统乙肝疫苗的小鼠。更重要的是，小鼠体内的免疫球蛋白在1年后依然维持着稳定的表达水平。口服型植物疫苗能够长期运输且不需要冷冻储藏。
3、植物抗癌疫苗的工作原理
植物细胞借助稳定和瞬时表达系统表达重组的肿瘤相关抗原（TAAs）。其中稳定表达系统为研制口服疫苗提供了可能，而瞬时表达系统需要纯化步骤提取疫苗抗原，便于胃肠道输送。
疫苗进入机体后，肿瘤抗原会被树突状免疫细胞吞噬。树突状免疫细胞会通过抗原呈递唤醒免疫系统，从而靶向带有这种表面抗原的肿瘤细胞。其中，1型和2型辅助性T细胞（Th1/Th2）会分泌细胞因子刺激免疫防御，细胞毒性T淋巴细胞（CTL）诱导癌细胞凋亡、浆细胞分泌抗体、自然杀伤细胞（NK）和巨噬细胞消灭癌细胞。
研究表明以植物为载体合成的抗原具有实现癌症免疫治疗的效果，但是距离临床应用依然有很多问题需要解决。瞬时表达系统由于不产生可稳定遗传的后代，离现实产业化还有一定的距离。而且该表达系统的基因表达的时间短，常在两、三天后表达会停止，其具体原因及机制目前还为清楚，有待于进一步研究。



[ 本帖最后由 medicilon 于 2019-1-9 16:44 编辑 ]