全 文 ：植物生理学通讯 第 45卷 第 10期，2009年 10月 1033
收稿 2009-07-06 修定 　2009-09-04
资助 国家 “863”计划(2007AA100503)和国家自然科学基金
(3 0 8 71 7 2 2 )。
* 共同通讯作者(E-mail: xfyan@nefu.edu.cn, Tel: 0451-
821 9005 2; E-mai l: lxzhao@sjtu .edu.cn , Tel: 0 21-
3 4 2 0 5 7 7 5 )。
谈谈植物疫苗问题
张巍 1,2, 阎秀峰 1,*, 赵凌侠 2,*
1东北林业大学生命科学学院, 林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室, 哈尔滨 150040; 2上海交通大学农业与生物学
院, 植物生物技术研究中心, 上海 200240
Talking about Plant-Derived Vaccines
ZHANG Wei1,2, YAN Xiu-Feng1,*, ZHAO Ling-Xia2,*
1Key Laboratory of Forest Tree Genetic Improvement and Biotechnology, Ministry of Education, College of Life Sciences, Northeast
Forestry University, Harbin 150040, China; 2Plant Biotechnology Research Center, School of Agriculture and Biology, Shanghai
Jiaotong University, Shanghai 200240, China
提要: 本文对植物疫苗的研究现状和问题进行了介绍和讨论。
关键词: 植物疫苗; 转基因; 植物表达系统; 生物安全
疫苗(vaccine)是所有能够诱发机体产生保护性
抗体或激发机体产生特异免疫应答的生物制剂总
称。从 1796年 Jenner用牛痘(cowpox)预防天花
(smallpox)以及 1880年前后Pasteur研制预防霍乱、
炭疽热和狂犬病的生物制剂(Barquet和Domingo
1997; Eyler 2003)至今, 疫苗已成为人类控制传染病
的有效策略之一。
目前临床使用的疫苗主要是来源于受接种动
物组织或细胞提取物的灭活或减毒疫苗, 近年来基
因疫苗和基因工程疫苗也相继研制成功并取得了长
足的发展。传统的减毒或灭活疫苗由于灭菌不足
或标准掌握的差异, 时有病原微生物(细菌、病毒
或立克次氏体)致病事件发生, 基因疫苗和基因工程
疫苗存在免疫原性差、易被污染以及生产设备复
杂和成本高等缺陷(Donnelly等 1997)。
用植物表达重组蛋白在生产成本、规模化和
产品安全方面具有优势(Warzecha和Mason 2003;
Lal等2007), 用植物表达某些抗原基因从而产生特
异的抗原蛋白即可获得植物疫苗, 属于基因工程疫
苗范畴, 是植物生物反应器的一种。有关植物疫苗
的研究已有大量报道, 用烟草(Nicotiana tabacum L.)
表达的变异链球菌表面蛋白(surface protein antigen
A, SpaA)防治龋齿是第一例植物疫苗(Curtiss和
Cardineau 1990), 其后乙肝表面抗原(hepatitis B sur-
face antigen, HBsAg) (Mason等 1992)、大肠杆菌
热敏肠毒素B亚基(LT-B) (Kang等 2006)、霍乱弧
菌毒素B亚基(CT-B) (Jiang等 2007)、口蹄疫病毒
(Pan等 2008)和狂犬病病毒(Perea Arango等 2008)
等疫苗也相继在植物中成功表达, 有的已进入 I期
或 II期临床(Streatfield 2006)。本文就植物疫苗的
最近研究进展和存在问题加以介绍和评述。
1 植物疫苗表达系统
植物疫苗生产系统可分为稳定转基因表达系
统和瞬时表达系统(Marillonnet等 2005; Rybicki
2009)。
1.1 稳定表达系统(stable expression system) 将抗
原或含抗原决定基的亚基、肽的编码序列通过转
基因技术整合到受体植物的细胞核或叶绿体基因
组, 使之在植物中高效表达, 是目前植物疫苗生产
的主要表达系统之一。稳定转基因表达系统包括
植物全株、根、茎(包括块茎)、叶、花、果实、
种子和油体以及细胞和叶绿体等组织和细胞器。
1 . 1 . 1 全株或组织器官表达系统 烟草、莴苣
(Lactuca sativa L.)和菠菜(Spinacia oleracea L.)是叶
片表达系统的代表植物。烟草是表达重组蛋白的
模式植物之一, 但由于含有尼古丁等有害生物碱, 无
植物生理学与农业及生产应用 Plant Physiology and Agriculture and Application
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法直接食用(Marusic等 2007; Wang等 2008)。菠
菜和可生食的莴苣是叶菜, 营养丰富, 是植物疫苗
(特别是口服疫苗)生产中应优先考虑的植物种类
(Karasev等 2005; Webster等 2006), 缺点是叶片蛋
白含量低且不便贮存和运输, 若靶蛋白需要纯化则
会由于生物量大和表达量低而增加纯化成本。
相对于叶片表达系统而言, 块茎和块根在贮存
和运输中具有一定的优势。在马铃薯(Solanum
tuberosum L.)块茎和胡萝卜(Daucus carota L.)块根
中已成功表达了 HBsAg糖蛋白和麻疹亚基疫苗
(Bouche等 2003; Youm等 2007), 二者可以直接作
为动物生食饲料, 用于开发动物可食疫苗具有较大
优势。另外, 发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)
所介导的转基因植物发根, 由于靶蛋白可以直接分
泌到培养基中而简化下游加工程序并节约生产成
本, 也是可供选择的植物疫苗表达系统之一(Komar-
nytsky等2004), Kumar等(2006)曾用转基因马铃薯
发根成功地表达了HBsAg。
通过启动子选择实现靶蛋白组织特异表达(如
富含蛋白的种子), 是植物系统提高靶蛋白表达水平
和简化纯化程序常采用的策略之一。种子适于在
常温下长距离运输和长期贮存, 也是常用的饲料添
加剂 , 因而是比较理想的植物疫苗表达器官
(Streatfield 2006)。Yang等(2008)用种子特异表达
启动子(glutelin B1 promoter, GluB1)在水稻中成功
表达了粉尘螨(Dermatophagoides farinae H.)过敏原
D er p1。用植物泛素启动子( p l a n t ub i q u i t i n
promoter, Ubi)在玉米(Zea mays L.)种子中表达新城
疫病毒(newcastle disease virus, NDV)疫苗, 在实验
动物中可以诱导产生相应抗体(Guerrero-Andrade等
2006)。但是, 农作物通常生长在较为开放的环境
中, 常存在着生物安全(食用和环境)隐患问题。
在植物疫苗生产过程中, 下游加工纯化约占总
成本的 80%, 决定其产业化的前景(Schillberg等
2003), 因此靶蛋白易于分离纯化的植物常是表达系
统中优先考虑的。用植物油体系统表达重组蛋白,
在下游加工和纯化中具有优势。油体蛋白(oleosin)
占植物种子总可溶性蛋白的2%~10%, 其两端(N端
和C端)亲水和中间区域有疏水的特性, 因此仅需简
单的纯化加工步骤就可以实现与其他种子蛋白的分
离(Tzen和Huang 1992)。靶蛋白通过与油体蛋白
融合, 也可以简化其下游加工程序和节约纯化成本
(Parmenter等 1995; Schryvers等 2006)。有人用植
物油体系统已成功表达了水蛭素和胰岛素等药用蛋
白(Parmenter等 1995; Nykiforuk等 2006)。但迄今
为止, 除了美国已有人申请用油体系统表达疫苗专
利以外(http://www.thefreelibrary.com/SemBioSys+
receives+United+States+patent+ for+vaccine+
production-a0125884776), 尚未见有用油体系统表
达疫苗的报道。不过, 用油菜(Brassica napus L.)、
花生(Arachis hypogaea L.)、芝麻(Sesamum indicum
L.)和向日葵(Helianthus annuus L.)等油料作物的油
体系统表达疫苗可能具有一定的优势和应用前景。
基于节约纯化成本和患者(特别是儿童)能否接
受角度考虑, 用可以鲜食的水果和蔬菜(如香蕉和番
茄)表达疫苗也可能是一种很好的选择(Mason等
1998; Lou等 2007)。香蕉(Musa paradisiaca L.)是
最早用于植物口服疫苗研究的水果之一(Kumar等
2005; Mason等1998), 但存在遗传转化技术不够成
熟、周期长(2~3年)、成熟果实易腐烂和重组蛋
白表达量低等缺陷。与香蕉相比, 番茄(Solanum
lycopersicum L.)是遗传工程操作中的模式植物之一,
有较成熟的转化系统, 而且番茄种植区域广、产量
高、富含营养和可以鲜食, 是比较理想的植物疫苗
表达系统(Lal等 2007)。至今, HBsAg等多种植物
疫苗已在番茄中成功表达(Lou等 2007; Jiang等
2007; Webster等 2006)。
1.1.2 悬浮细胞表达系统 用植物全株或组织、器
官表达疫苗与传统的细菌和转基因动物系统相比具
有一定的优势, 但转基因植物的田间生长条件难以
精确控制导致产品批次间差异和难以达到药品生产
质量管理规范(good manufacturing practice, GMP)
的要求, 再加上目前的技术瓶颈(表达量低、糖基
修饰和下游纯化加工)和生物安全(生物和食用)的问
题, 某些投资公司和研究者有放弃该系统而寻求新
途径的趋势(Kaiser 2008)。植物细胞悬浮培养聚集
了植物、动物和微生物表达系统的优点, 弥补了植
物全株或组织、器官系统无法达到GMP要求的缺
陷, 在可控的环境内生产(相对安全), 并且积累了
利用该系统生产某些重要次生代谢物的成功经验,
是目前植物疫苗中的主要表达系统之一(Hellwig等
2004; Rigano和Walmsley 2005)。HBsAg在烟草
和大豆悬浮细胞中已获成功表达, 在大豆悬浮细胞
中的表达量是鲜重的 0.007%, 而烟草仅为大豆的
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1/10 (Smith等 2002; Sojikul等 2003; Streatfield
2005a)。在培养基中添加一些物质可以提高植物
悬浮细胞中靶蛋白的表达量 , 聚乙烯吡咯烷
(polyvinylpyrrolidone, PVP)、牛血清白蛋白(bovine
serium albumin, BSA)、NaCl、布雷菲德菌素 A
( b r e f e l d i n A )、明胶( g e l a t i n )和聚乙二醇
(polyethylene glycol, PEG)等可促进靶蛋白的表达
水平, 提高 1.5~35倍(Hellwig等 2004)。目前, 用
于植物细胞悬浮培养的材料多为低尼古丁含量和生
长同步性高的烟草细胞株系NY-1和BY-2, 这两者
可以提高靶蛋白的表达量和简化加工纯化的程序
(Kumagai-Sano等 2006; Nocarova 和 Fischer
2009)。
单细胞的低等植物如藻类具有光合自养能力,
在适宜条件下可以快速和大量繁殖, 适于重组蛋白
规模化生产和符合GMP标准, 近年来也被用于药
用蛋白的表达系统(Walker等 2005)。有人已用盐
藻(Dunalliena salino)成功地表达了HBsAg (Geng等
2003)。不过, 藻类转基因后代稳定性差, 而且对
蛋白加工(修饰或折叠)的能力有限, 易导致靶蛋白
生物活性低或无活性(Walker等 2005)。同时, 植
物悬浮细胞和藻类作为药用蛋白生产系统还需要必
要的设备、可控的培养条件、价格高昂的培养基
投入和有一定水平的技术人员, 都限制了其在生产
中的应用。
1.1.3 叶绿体表达系统 重组蛋白(包括疫苗)表达量
低是植物系统(整株和细胞)的主要瓶颈之一。虽
然通过基因改造、启动子选择、与信号肽融合表
达等手段使靶蛋白表达水平有所提高并实现了组织
特异和定向表达(Ni等 1995; Sojikul等 2003; Chen
等2009), 但靶基因的平均表达水平仍然很低, 约占
总可溶蛋白(total soluble protein, TSP)的0.1%, 仅相
当于叶绿体系统的 1% (Gray等 2009)。
每个叶肉细胞约有100 (20~200)个叶绿体, 每
个叶绿体含有约100个基因组, 外源基因在叶绿体
系统中的表达不存在位置效应和沉默现象。由于
叶绿体属于母系遗传, 不会由于花粉漂流带来环境
或生态安全问题(Daniell等2002; Gleba等2005), 近
年来植物叶绿体表达系统倍受关注。迄今为止, 用
叶绿体系统已成功表达了炭疽热(anthrax) (Koya等
2005)、非典型肺炎(severe acute respi ra tory
syndromes, SARS) (Li等 2006)、肠毒素大肠杆菌
(enterotoxigenic Escherichia coli, ETEC) (Garg等
2007)、莱姆病(lyme) (Hennig等 2007)、人乳头
瘤病毒(human papillomavirus, HPV) (Maclean等
2007)和阿米巴病(amoebiasis) (Chebolu和Daniell
2007)等疫苗。在此之前一直认为叶绿体与原核细
胞类似, 不具有蛋白糖基修饰和正确折叠能力
(Kamarajugadda和Daniell 2006), 但最近的研究发
现, 叶绿体也可以在转录水平上进行调控和蛋白修
饰。因而认为, 叶绿体有可能成为今后很有前景的
植物疫苗表达系统(Daniell等 2005, Vidi等 2007)。
1.2 瞬时表达系统(transient expression system) 迄
今为止, 稳定表达系统是植物疫苗(也包括药用蛋
白)中最常用、也是研究最深入的表达系统, 不过
这些系统存在周期长、靶蛋白表达量低和生物安
全等固有的缺陷(Gleba等 2005)。针对传染病或生
物武器使用等突发事件, 为满足临床中大量疫苗或
药用蛋白的需求, 仍需要开发高效和快速的表达系
统。最近 , 德国 I c o n G e n e t i c s 公司采用
Deconstructed Virus策略开发的集病毒(繁殖速度快
和高效表达)、农杆菌(转化效率高)和植物(低成本
和较高级蛋白修饰能力) 3种生物优势于一体的
Magnifection (Marillonnet等 2004, 2005; Gleba等
2007; Kaiser 2008), 是一个快速(生产毫克或克级重
组蛋白只需 2周)、高效(外源蛋白表达量可提高
100倍)、低成本(未纯化重组蛋白每克 1美元, 符
合GMP重组蛋白每克50美元要求)和相对安全(外
源蛋白表达量高, 可以在相对可控的环境内进行)的
表达系统(Hiatt和Pauly 2006; Gleba等2007; Kaiser
2008)。Magnifection克服了第一代完整植物病毒
载体的靶蛋白小(20~30个氨基酸)、侵染能力差和
宿主范围窄等缺点(Gleba等2005, 2007), 也弥补了
稳定转基因系统周期长和表达量低的缺陷。
Brodzik等(2008)用Magnifection在烟草和甜菜(Beta
vulgaris L.)中高水平地表达了结肠癌抗原(plant-
derived gastrointestinal carcinoma-associated antigen,
pGA733), 并成功诱导了BALB/c鼠免疫, 免疫鼠血
清可以抑制移植结肠癌SW948裸鼠肿瘤细胞的生
长。Golovkin等(2007)用Magnifection在烟草和羽
衣甘蓝(Brassica oleracea cv. Morris Headin)中所表
达的天花重组B5亚基疫苗, 具有提高鼠和猪对B5
的特异免疫功能。Magnifection已成功用于 50余
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种药用蛋白的表达(Hiatt和 Pauly 2006; Gleba等
2007; Kaiser 2008), 被认为是一种很有发展前景的
植物表达系统。
2 植物疫苗的研究和问题
据不完全统计, 针对近30种疾病, 迄今用植物
系统已成功表达了约 40种抗原。植物疫苗所涉及
的植物有20余种, 包括番茄(Zhang等2006; Ramírez
等 2007)、莴苣(Webster等 2006)、甘蓝(Brassica
oleracea L.) (Golovkin等 2007)、菠菜(Karasev等
2005)、羽衣甘蓝(Brassica oleracea cv. Morris
Headin) (Golovkin等 2007)、豇豆(Vigna unguiculata
L.) (Mechtcheriakova等 2006)、马铃薯(Youm等
2007)、胡萝卜(Rosales-Mendoza等 2008)、甜菜
(Brodzik等 2008)、花生(Khandelwal等 2003)、烟
草(Mishra等 2006)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)
(Walker等 2005)、香蕉(Kumar等 2005)、番木瓜
(Carica papaya L.) (Hernández等 2007)、樱桃
(Cerasus pseudocerasus L.) (Gao等 2003)、苹果
(Malus pumila M.) (Sandhu等 1999)、大豆(Glycine
max L.) (Moravec等 2007)、水稻(Oryza sativa L.)
(Yang等 2008)、玉米(Zea mays L.) (Lamphear等
2002; Guerrero-Andrade等2006)和藻类等低等植物
(Geng等 2003) (表 1)。
迄今为止, 痢疾、腹泻、乙肝、狂犬病和
猪肠胃炎等疾病至少已有 11种植物疫苗, 如 LTB
(Escherichia coli heat-labile enterotoxin B subunit)、
NVCP (norwalk virus capsid protein)抗原、HBsAg、
狂犬病疫苗、猪肠胃疫苗等, 并已进入 I期临床。
用植物表达龋齿疫苗和家禽新城疫疫苗也分别在欧
盟和美国获得批准(Streatfield 2006; Kaiser 2008;
Tiwari等 2009)。特别值得一提的是, 2006年世界
上第一个植物源药用蛋白——乙肝抗体已在古巴
研制成功并进入商业化生产(Kaiser 2008)。但是,
植物疫苗研究中的问题仍很多, 有以下几个方面。
(1)靶蛋白表达量低是植物疫苗研制中的主要
技术瓶颈。优化基因(Lienard等 2007; Chen等
2009)、选择启动子(Nykiforuk等 2006; Yang等
2008)、靶向表达(Sojikul等 2003; Doran 2006)、
选用叶绿体表达系统和瞬时表达系统(Hennig等
2007; Maclean等2007; Brodzik等2008)等技术均可
提高靶蛋白的表达水平(可提高 100倍) (Kaiser
2008)。不过, 此前的研究多仅从提高靶蛋白表达
量入手, 从 “收支平衡 ”角度考虑较少(Michaud等
2005; Rivard等 2006)。
(2)蛋白纯化约占植物表达系统总生产成本的
80% (Daniell等2005; Streatfield 2006), 靶蛋白纯化
成本高是植物疫苗应用中的另一个技术问题。将
靶蛋白与组氨酸标签(histidine tag)或植物油体蛋白
融合表达, 可以大幅度降低纯化成本(高达 90%)
(Daniell等2002; Kamarajugadda和Daniell 2006), 但
融合蛋白纯化后还需要考虑非靶蛋白剔除问题。
口服植物疫苗可以绕开纯化环节, 因此口服植物疫
苗的研制更具有吸引力(Lou等 2007; Perea Arango
等 2008)。
(3)植物源重组蛋白的糖基修饰与动物的存在
微小差异, 植物疫苗应用于人类或动物, 其免疫活
性可能会受到影响(Chargelegue等2001), 还有可能
导致免疫原性。因此, 植物疫苗去糖基化或糖基修
饰人源化也可能会成为今后一段时间内植物疫苗研
究的热点之一(Larr ick和 Thomas 2001; Ma等
2005)。
(4)植物系统表达疫苗比传统的细菌发酵或转
基因动物系统(可能带有内毒素或癌原序列)要相对
安全一些(Streatfield和Howard 2003), 不过基于转
基因技术的植物表达系统也存在着靶基因或标记基
因随着种子或花粉传播的安全隐患(St reat field
2005b)。对此可采用雄性不育技术以抑制花粉传
播和无选择标记(marker free)表达系统, 这可能是
提高生物安全性的一种有效手段(Daniell等 2001;
Warzecha和Mason 2003)。
(5)转基因植物一般多种植在难以控制的开放
环境中, 同时靶蛋白在不同种类植物、不同批次、
不同个体乃至不同生育期植物中的表达量也会有差
异, 因而难以达到GMP标准和通过 FAD审批, 这
给包括植物疫苗在内的植物药用蛋白研究增加了难
度(Kaiser 2008)。因此符合GMP标准的植物悬浮
细胞培养和藻类系统就成了一个很好的选择。
3 结语
植物疫苗虽然存在上述靶蛋白表达量低、纯
化成本高和植物特异糖基修饰等技术问题, 但由于
植物表达系统有其特有的优势, 所以植物疫苗仍然
有其广阔的应用和开发前景。植物细胞壁作为天
然的生物胶囊可促使细胞内疫苗能最大限度地抵抗
消化道中的酸性环境和免受各种酶类对其降解
植物生理学通讯 第 45卷 第 10期，2009年 10月 1037
表 1 植物系统表达的疫苗
疾病 病原菌 抗病蛋白 表达量或组织 植物 /器官 免疫实验 参考文献
肠胃炎 newcastle disease NV-CP 64 mg rNV / 番茄 / 果实、 喂食小鼠, 抗 Zhang等 2006
(gastroenteritis) virus (NDV) 0.4 g (果实) 马铃薯 /块茎 体反应>80%
rotavirus(rv) pBsVP6 0.28%/TSP* 紫花苜蓿 / 口服小鼠, 具 Dong等 2005
叶片 有免疫性
口蹄疫病 foot and mouth P1-2A3C - 番茄 /果实 豚鼠肌肉免疫, Pan等 2008
(FMD) disease virus 产生特异性抗体
(FMDV)
狂犬病 Rabies virus nucleoprotein 1%~5%/TSP 番茄 /果实 腹腔、口服小鼠, Perea Arango
(Rabies) (番茄) 腹腔产生抗体 等 2008
45%/TSP 烟草 /叶片
(烟草)
麻疹病毒 measles virus MV-H - 莴苣 /叶片 腹腔注射, 鼻内 Webster等 2006
(measles) 接种小鼠, IgG
抗体滴度增加
10倍
天花 vaccinia virus Pb5 - 羽衣甘蓝、 静脉注射小鼠、 Golovkin等 2007
(smallpox) 烟草 小猪
囊虫病 taenia solium KETc - 番木瓜 /果实 免疫小鼠 Hernández等 2007
(cysticercosis)
肝炎 hepatitis B viruse HBsAg 38 ng (抗原)/g 香蕉 /果实 - Kumar等 2005
(hepatitis) (HBV) (叶片干重)
HBsAg 0.02%/TSP 番茄 /果实 - Lou等 2007
SS1 31.5 ng/g (种子) 水稻 /种子 免疫小鼠 Qian等 2008
HBsAg 300 ng/g (叶)、 樱桃 /叶和 口服小鼠, 具 Gao等 2003
10 ng/g (果实) 果实 有免疫性
新城疫病 newcastle disease NDV-F - 玉米 /胚胎 口服喂食鸡, Guerrero-Andrade
(ND) virus (NDV) 产生抗体 等 2006
- 水稻 /种子 腹腔免疫小鼠, Yang等 2007
产生特异性抗体
艾滋病 human HIV-Tat 番茄 /果实 黏膜免疫小鼠 Webster等 2006
(AIDS) immunodeficiency HIV-NEF 0.7%/TSP 烟草 /叶片 Marusic等 2007
virus (HIV)
霍乱 Vibrio cholerae CTB 0.081%/TSP 番茄 /果实 罐胃免疫小鼠, Jiang等 2007
(cholera) 血清、黏膜
产生抗体
0.9%/TSP (叶) 烟草 /叶片 Mishra等 2006
腹泻 Escherichia coli ETEC-LTB 2.4%/TSP 大豆 /种子 罐胃免疫小鼠, Moravec等 2007
(diarrhea) 产生黏膜抗体
抗性
C T B、L T B - 胡萝卜 /根 口服免疫小鼠, Rosales-Mendoza
血清、肠道产 等 2008
生抗体反应
LTB 0.36%/TSP 西伯利亚人 Kang等 2006
参 /体细胞胚
疟疾 Plasmodium pymsp4/5 0.25%/TSP 烟草 /叶片 口服小鼠, 产生 Wang等 2008
(malaria) falciparum 特异性抗体
慢性呼吸疾病 ARV ARV-C 0.008%/TSP 紫花苜蓿 / Huang等 2006
(respiratory 叶片
disease)
牙龈病 Porphyromonas CTB-FimA 0.33%/TSP 马铃薯 /块茎 Shin等 2006
(periodontal gingivalis
diseases)
植物生理学通讯 第 45卷 第 10期，2009年 10月1038
(Streatfield 2006; Kamarajugadda和Daniell 2006), 用
番茄或香蕉等植物系统表达疫苗毋需纯化, 可以直
接食用而实现黏膜免疫, 这对口服植物疫苗的研发
提供了方便。古巴成功研制的第一个植物源药用
蛋白——乙肝抗体的商业化(Kaiser 2008), 已为植
物疫苗研究带来了希望。可以预见, 口服植物疫苗
有可能作为植物生物反应器的产品而进入商业化生
产, 其在动物中的应用可能会早于人类中的应用。
转基因植物的安全性问题在欧、美争议最多, 但在
全球经济最困难时期欧美政府仍然大量投资开展这
一领域开发和基础研究。2008年, 欧盟拨款 1 200
万欧元资助在玉米和烟草中表达抗HIV抗原的研
制工作, 预计 2009年可以进入田间实验。美国政
府也拨款1 400万美元用于炭疽热和温疫的植物疫
苗研制(Kaiser 2008), 我国似乎也应对此给予关注,
并尽早进行研究。
表 1 植物系统表达的疫苗
疾病 病原菌 抗病蛋白 表达量或组织 植物 /器官 免疫实验 参考文献
炭疽病 Bacillus anthracis protective 14.2%/TSP 烟草 /叶绿体 免疫小鼠, 产生 Koya等 2005
(anthrax) antigen (PA) 免疫反应
兔病毒性出血症 rabbit haemorrhagic VP60 - 拟南芥 /叶片 口服小鼠, 具有 Gil等 2001
(rabbit hemorrhagic disease virus (RHDV) 免疫性
syndrome)
肠胃炎、心肌炎 canine parvovirus CTB–2L21 - 烟草 /叶绿体 口服小鼠, 具有 Molina等 2004
(gastroenteritis, 免疫性
myocarditis)
肺结核 Mycobacterium Ag85B, 800 mg (抗原)/ 烟草 /叶片 - Dorokhov等 2007
(tuberculosis) tuberculosis ESAT-6 kg (鲜叶)
宫颈癌 human papilloma HPV-16 L1 11%/TSP 烟草 /叶绿体 免疫小鼠, 产生 Maclean等 2007
(cervical cancer) virus type 16 (HPV) 免疫反应
肺炎、鼠疫 Yersinia pestis F1-V 0.9%~4.6%/TSP 番茄 /果实 口服小鼠, 具有 Alvarez等 2006
(pneumonic/ 免疫性
bubonic plague)
呼吸道感染 respiratory syncytial RSV G - 烟草 /叶片 - Yusibov等 2005
(respiratory virus RSV F - 苹果 /叶片 - Sandhu等 1999
tract illness)
牛瘟 rinderpest virus RPV-H - 花生 /叶片 口服免疫牛, 产 Khandelwal等
(rinderpest) (RPV) 生免疫反应 2003
破伤风 Clostridium tetani TetC - 烟草 /叶片 口服小鼠, 具有 Tregoning等 2005
(tetanus) 免疫性
禽流感 avian influenza influenza virus - 烟草 /叶片 免疫小鼠, 产生 Shoji等 2009
(avian influenza) virus H5N1 haemagglutinin 免疫反应
antigen (HA)
肺癌 growth factor scFv-HER2 - 烟草 /叶片 Galeffi等 2005
(lung cancer) receptor
非典型肺炎 severe acute S1 0.06%/TSP 烟草 /叶片, 免疫小鼠, 产生 Pogrebnyak等 2005
(SARS) respiratory 番茄 /果实 免疫反应
syndrome SARS-CoV S - 烟草 /叶片, 口服小鼠, 产生 Li等 2006
番茄 /果实 黏膜免疫反应
阿米巴病 Entamoeba LecA 6.3%/TSP 烟草 /叶绿体 免疫小鼠, 免疫 Chebolu和Daniell
(amoebiasis) histolytica 球蛋白G滴度 2007
变高
莱姆病 Borrelia burgdorferi OspA 10%/TSP 烟草 /叶绿体 Hennig等 2007
(lyme)
结肠癌 human Pga733 - 甜菜、烟草 / 免疫小鼠, 产生 Brodzik等 2008
(colorectal cancer) cytomegalovirus 叶片 免疫反应
　　*TSP: 总可溶蛋白(total soluble protein)。
续表
植物生理学通讯 第 45卷 第 10期，2009年 10月 1039
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