利用植物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物蛋白及疫苗的研究進(jìn)展doc(已修改)
2025-07-27 04:51 本頁面
【正文】 植物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的研究進(jìn)展李世成現(xiàn)代基因工程技術(shù)最初是建立在結(jié)構(gòu)簡單的微生物，尤其是以大腸桿菌為受體表達(dá)外源蛋白，用植物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的思路出于偶然。二十世紀(jì)八十年代，比利時(shí)PGS公司的科學(xué)家將一個(gè)神經(jīng)肽（enkephalin，腦啡肽）編碼基因轉(zhuǎn)入煙草中表達(dá)，用意在于讓癮君子們不用抽煙，只需拿煙葉聞一聞或放在口中嚼一嚼即可過煙癮，以此減少尼古丁對人體的危害及減少空氣污染。他們在這個(gè)小肽基因兩端設(shè)計(jì)了兩個(gè)蛋白酶的酶切位點(diǎn)，將改造后的基因串聯(lián)導(dǎo)入煙草細(xì)胞并成功獲得再生植株，結(jié)果小肽以多聚體的形式表達(dá)存在，用胰蛋白酶和羧肽酶作用后獲得了神經(jīng)肽，每粒種子在200nmol。雖然，他們的目的最終沒能達(dá)到，因?yàn)樯窠?jīng)肽要經(jīng)血液運(yùn)輸而起作用，在口腔及消化道內(nèi)會(huì)被降解掉，但他們卻意外地找到了一條利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)藥用蛋白的途徑，引起人們對此領(lǐng)域的關(guān)注。尤其是轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器的研究和開發(fā)使植物能以極低的費(fèi)用大量生產(chǎn)藥用蛋白,具有極大的商業(yè)價(jià)值。植物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的優(yōu)點(diǎn)利用植物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白已成為制藥產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)開發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。通過植物基因工程技術(shù)，在轉(zhuǎn)基因植物中生產(chǎn)藥用蛋白及多肽疫苗，具有微生物或動(dòng)物反應(yīng)器不可替代的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)（見表1）。它們不僅可以對真核生物蛋白進(jìn)行準(zhǔn)確的糖基化、酰氨化、磷酸化、亞基的正確裝配等翻譯后加工，使表達(dá)產(chǎn)物具有良好的生物活性和較低的免疫原性，而且也不像細(xì)菌在發(fā)酵過程中那樣由于產(chǎn)生不溶聚合物—包涵體，而需要將它們重新溶解并折疊成天然蛋白質(zhì)，這一過程所需要的成本很高；不僅如此，植物反應(yīng)器也不會(huì)像動(dòng)物反應(yīng)器那樣含有人類的潛在病原或其他污染等潛在的威脅；另外利用植物反應(yīng)器，來源廣，可進(jìn)行大量田間栽培；轉(zhuǎn)化植株系的種子易于儲(chǔ)存，有利于重組蛋白的生產(chǎn)和運(yùn)輸；投資小，成本低。據(jù)推算，利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)藥用重組蛋白的成本，僅為利用大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)成本的 1／10～ 1／50。表1 微生物、動(dòng)物和植物反應(yīng)器的比較原核微生物反應(yīng)器植物反應(yīng)器動(dòng)物反應(yīng)器真核蛋白翻譯后加工的能力有限；上游生產(chǎn)成本較低；細(xì)胞培養(yǎng)需要用胎牛血清作為生長培養(yǎng)基，以及從培養(yǎng)上清中提取，成本昂貴；細(xì)菌發(fā)酵常形成不溶聚合物或回收率低；基因轉(zhuǎn)化容易、成功率高、周期短、表達(dá)量高、提純?nèi)菀?、收效快（少于兩年）；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長繁殖、飼養(yǎng)條件及營養(yǎng)要求高；宿主菌的表達(dá)藥物種類及表達(dá)量有限；轉(zhuǎn)基因植物自交后得到的同質(zhì)后代的遺傳性狀穩(wěn)定；進(jìn)而在植物體內(nèi)積累多基因；基因轉(zhuǎn)化難度大、轉(zhuǎn)化成功率低、生產(chǎn)藥物等待周期長（牛需要7年，羊需要3年）；噬菌體等污染造成倒灌的威脅；不存在噬菌體污染造成倒灌的威脅；動(dòng)物反應(yīng)器的污染問題；下游加工復(fù)雜、成本高；發(fā)酵常常需龐大的設(shè)備投資。可食藥物節(jié)省下游加工開支；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物易產(chǎn)生社會(huì)和倫理問題。植物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白研究進(jìn)展近20年來，隨著植物基因工程的迅速發(fā)展，在植物抗蟲、抗病毒和品質(zhì)改良等方面
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