利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的研究

摘要：隨著分子農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，植物生物反應(yīng)器應(yīng)用日益廣泛。本文就現(xiàn)階段利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)蛋白制劑的現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，并對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：植物生物反應(yīng)器；疫苗；藥用蛋白

中圖分類號(hào)： TQ464.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.21.037

植物生物反應(yīng)器即利用植物懸浮細(xì)胞或整株植物，生產(chǎn)各類活性蛋白。例如具有重要藥用價(jià)值的人或動(dòng)物的疫苗、抗體和氨基酸或各種植物次生代謝產(chǎn)物等[1]。

上世紀(jì)90年代，植物分子農(nóng)業(yè)引起廣泛關(guān)注，植物生物反應(yīng)器越來越受到科研工作者的青睞。其最大優(yōu)點(diǎn)是規(guī)模大成本低。植物是非常良好的蛋白表達(dá)系統(tǒng)，作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白，具有生產(chǎn)成本低廉，有完整的真核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)，使蛋白產(chǎn)物具有較強(qiáng)的生物活性的優(yōu)點(diǎn)。

常見的植物，如擬南芥、亞麻芥、紅花、水稻、煙草、馬鈴薯、番茄、大豆、玉米、大麥、小麥、油菜、豌豆等都可以用作制備植物生物反應(yīng)器。

1利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白

在植物生物反應(yīng)器的應(yīng)用中，最廣泛的應(yīng)屬生產(chǎn)各種疫苗用的抗原蛋白。自從Cardineau等[2]報(bào)道利用植物生物反應(yīng)器制備疫苗以來，很多種病原體的抗原蛋白都在植物中獲得成功表達(dá)，見表1。

生產(chǎn)藥用蛋白或治療性蛋白是植物生物反應(yīng)器的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，其中包括：各種替代性蛋白，第八因子、胰島素等；用于診斷的各種抗體和酶類；用于免疫調(diào)節(jié)的白介素、干擾素和一些生長(zhǎng)因子等。

2利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)成分

隨著植物分子農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，人們已經(jīng)可以利用基因工程技術(shù)來提高植物中某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量或利用植物生產(chǎn)某種目標(biāo)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。如利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)β-胡蘿卜素[3]、類黃酮[4]、番茄紅素[5]和各種氨基酸[6]等。

3植物生物反應(yīng)器的發(fā)展前景

植物生物反應(yīng)器在應(yīng)用過程中還存在一些問題，例如產(chǎn)品表達(dá)量低，近年來科研人員試圖通過在載體中插入強(qiáng)啟動(dòng)子、優(yōu)化密碼子、克服基因沉默及對(duì)蛋白進(jìn)行特定部位的定位表達(dá)等措施來克服這一缺點(diǎn)。另外，植物生物反應(yīng)器同其他轉(zhuǎn)基因技術(shù)一樣，存在生物安全性問題。針對(duì)這一問題，科研人員采取很多行之有效的措施，例如在培育帶有明顯表型的標(biāo)記基因的藥用轉(zhuǎn)基因植物的，從而有效避免外源基因逃逸，保證其生物安全性。

在未來的暢銷藥物中，蛋白藥物將占主要地位，植物生物反應(yīng)器因其具有廉價(jià)、安全、易于存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，將會(huì)成為藥用蛋白主要的生產(chǎn)系統(tǒng)。隨著科研人員的不懈努力，利用植物生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白的技術(shù)也將迅猛發(fā)展，植物生物反應(yīng)器有望成為21世紀(jì)人類藥物的“生產(chǎn)車間”，必將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[5]Fraser PD， Romer S， Shipton CA， Mills PB， Kiano JW， Misawa N， et al. Evaluation of transgenic tomato plants expressing an additional phytoene synthase in a fruitspecific manner. Proc Natl Acad Sci USA 2002（99）：1092-7.

[6]Dancs G， Kondrak M， Banfalvi Z. The effects of enhanced methionine synthesis on amino acid and anthocyanin content of potato tubers. BMC Plant Biol 2008（8）：65.

作者簡(jiǎn)介：楊賀，本科學(xué)歷，長(zhǎng)春醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，講師，研究方向：生物工程。