轉(zhuǎn)基因植物疫苗研究進(jìn)展

主要內(nèi)容1轉(zhuǎn)基因植物疫苗的概念及其發(fā)展歷史2

利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗的原理及基本方法3

轉(zhuǎn)基因植物疫苗種類及應(yīng)用4轉(zhuǎn)基因植物疫苗的優(yōu)點(diǎn)5

轉(zhuǎn)基因植物疫苗研究中的問題及解決辦法6轉(zhuǎn)基因植物疫苗研究進(jìn)展及展望1.轉(zhuǎn)基因植物疫苗的概念及其發(fā)展歷史

轉(zhuǎn)基因植物疫苗：利用基因工程技術(shù)，將病原微生物的抗原編碼基因進(jìn)行克隆重組,導(dǎo)入植物細(xì)胞生成轉(zhuǎn)基因植物,進(jìn)而表達(dá)產(chǎn)物，它能激發(fā)粘膜免疫,使機(jī)體產(chǎn)生特異性抗病能力。發(fā)展史1989，Hiat首次在Nature發(fā)表了轉(zhuǎn)基因植物疫苗的研究；1990年,Curtiss等人在煙草種子中表達(dá)了具抗原性的變異鏈球菌表面蛋白獲得成功。1992年,Ｍason等人在煙草中又表達(dá)了乙肝表面抗原(ＨBsAg);至今，有70多篇研究論文發(fā)表，有的進(jìn)入臨床階段。

世界第一種口服植物疫苗2.植物疫苗基本原理及方法

原理：轉(zhuǎn)基因植物疫苗或植物疫苗是把植物基因工程技術(shù)與機(jī)體免疫機(jī)理相結(jié)合,生產(chǎn)出能使機(jī)體獲得特異性抗病能力的疫苗。動(dòng)物試驗(yàn)已證實(shí)，轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)的抗原蛋白經(jīng)純化后仍保留了免疫學(xué)活性，注入動(dòng)物體內(nèi)則能產(chǎn)生特異性抗體。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化原理農(nóng)桿菌是從土壤中分離出來的革蘭氏陰性細(xì)菌，根據(jù)宿主范圍和致病癥狀可分為五種。其中研究最多也最透徹的是根癌農(nóng)桿菌，農(nóng)桿菌通過侵染植物傷口進(jìn)入細(xì)胞后能將自身Tumor-inducing(Ti)質(zhì)粒的一段DNA（T-DNA）插入到植物基因組中，并且可以通過減數(shù)分裂穩(wěn)定的遺傳給后代。科研人員將目的基因插入到經(jīng)過改造的T-DNA區(qū)，借助農(nóng)桿菌的感染實(shí)現(xiàn)外源基因向植物細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與整合，然后通過細(xì)胞核組織培養(yǎng)技術(shù)，再生出轉(zhuǎn)基因植株。農(nóng)桿菌介導(dǎo)法起初只被用于雙子葉植物，近年來，農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化在一些單子葉植物（尤其是水稻）中也得到了廣泛應(yīng)用。1、獲取目的基因2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建：將目的基因與載體用DNA連接酶連接起來。3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：將含目的基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌。4、目的基因的檢測(cè)與鑒定5、將成功表達(dá)的細(xì)胞導(dǎo)入植物體內(nèi)。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化原理加入乙肝疫苗的轉(zhuǎn)基因土豆2.1利用植物生產(chǎn)疫苗的程序2.1利用植物生產(chǎn)疫苗的程序疫苗目的基因的克隆;高效植物表達(dá)載體系統(tǒng)的構(gòu)建;植物細(xì)胞的遺傳轉(zhuǎn)化;受體細(xì)胞的組織培養(yǎng)及植株再生;抗性植株的篩選和分子鑒定;轉(zhuǎn)化植株栽培及種植;目標(biāo)產(chǎn)品的提取、分離和純化及免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)等。2.2主要表達(dá)系統(tǒng)(1)穩(wěn)定的整合表達(dá)系統(tǒng)：一般以根癌農(nóng)桿菌環(huán)狀Ti質(zhì)粒上的DNA片斷為載體,把編碼結(jié)構(gòu)性抗原決定簇參與誘導(dǎo)保護(hù)性免疫應(yīng)答的病原體DNA序列導(dǎo)入植物細(xì)胞內(nèi),并整合到染色體上,整合了外源基因的植物細(xì)胞在一定的條件下長成新植株,這些植株在生長過程中可表達(dá)出疫苗,并把這些性狀遺傳給子代,形成表達(dá)疫苗的植物品系。(2)瞬時(shí)表達(dá)系統(tǒng)：主要是利用基因工程植物病毒(如煙草花葉病毒、豇豆花葉病毒)為載體,將編碼疫苗抗原決定簇基因序列插入植物病毒基因組中,再用此重組病毒感染植物,抗原基因隨病毒在植物體內(nèi)復(fù)制、裝配而得以高效表達(dá)。利用穩(wěn)定表達(dá)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1能夠獲得大量穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因株系；2獲得的轉(zhuǎn)基因植株可以通過無性或有性繁殖方式獲得大量后代；3可以選擇外源抗原的表達(dá)器官,調(diào)節(jié)外源蛋白的組織特異性,有利于蛋白純化；4可以同時(shí)將多個(gè)外源基因與植物基因組重組,從而獲得多基因復(fù)合疫苗產(chǎn)品。利用植物病毒作為表達(dá)載體優(yōu)點(diǎn)

1病毒增殖水平較高,可使外源基因有高水平表達(dá);2病毒繁殖速度快,外源基因在接種后1～2周內(nèi)就可達(dá)到最大量的積累;3植物病毒的基因組小,易于進(jìn)行遺傳操作;4植物病毒可以感染單子葉等非農(nóng)桿菌寄生植物,擴(kuò)大了適用植物的范圍。3轉(zhuǎn)基因植物疫苗種類及應(yīng)用

1990年,在轉(zhuǎn)基因煙草中用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法表達(dá)出約占煙草蛋白0.02%的變異鏈球菌表面蛋白(spaA);Mason(1992)提出了利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)可食用疫苗的概念;在短短10年左右的時(shí)間里,已經(jīng)有十幾種病毒或細(xì)菌的抗原基因在轉(zhuǎn)基因植物中獲得表達(dá),且基本保留了其天然免疫原性。

乙型肝炎疫苗等基因已在轉(zhuǎn)基因植物中報(bào)道的植物疫苗主要種類(1)細(xì)菌疫苗:主要有大腸桿菌熱不穩(wěn)定毒素B亞單位疫苗和霍亂毒素B亞單位疫苗。(2)病毒疫苗:目前研制出的病毒疫苗有乙型肝炎疫苗、免出血癥病毒疫苗、口蹄疫病毒疫苗、傳染性胃腸炎冠狀病毒疫苗、狂犬病病毒疫苗、諾沃克病毒疫苗、傳染性胃腸炎病毒疫苗、呼吸道合胞病毒疫苗等。(3)寄生蟲疫苗:李霞等將瘧原蟲多表位抗原(AWTE)基因與CT-B基因融合構(gòu)建植物表達(dá)載體轉(zhuǎn)化煙草,經(jīng)PCR檢驗(yàn)證實(shí)成功,經(jīng)Westernblotting等分析表明特異表達(dá)的融合蛋白是CT-B和AWTE基因的結(jié)合,具有二者的抗原活性。(4)避孕疫苗:哺乳動(dòng)物受精過程中精卵結(jié)合是具有種屬特異性的,這種特異性是由精子表面的特異蛋白與卵細(xì)胞透明帶ZP3糖蛋白通過受體配體模式進(jìn)行的。Fitchen等將小鼠ZP3蛋白的一個(gè)抗原決定簇融合表達(dá)在TMV的衣殼蛋白中,在感染的植物中產(chǎn)生高水平的融合蛋白,用該蛋白免疫小鼠,小鼠體內(nèi)產(chǎn)生了抗ZP3的特異性血清抗體,能識(shí)別ZP3的合成肽。4轉(zhuǎn)基因植物疫苗的優(yōu)點(diǎn)成本低廉；疫苗易于口服，安全方便；口服疫苗比傳統(tǒng)疫苗更有效；它能對(duì)真核蛋白質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的翻譯后加工修飾,使三維空間結(jié)構(gòu)更趨于自然狀態(tài)；易于存儲(chǔ)和分發(fā),無需冷藏設(shè)備,可長期隨時(shí)供給。傳統(tǒng)疫苗經(jīng)典疫苗制備的基本過程包括：選擇適宜的培養(yǎng)基或細(xì)胞進(jìn)行茵、毒株大量繁殖，收集培養(yǎng)物，提純，半成品撿定，稀釋，分裝，成品檢定；疫苗的基本成分包抗原、佐劑、防