我们可以对植物进行编程以生长生物分子。 养殖疫苗的未来吗? | 地平线:《欧盟研究与创新》杂志

分子耕作的基本思想是对植物进行基因改造,以使它们与所有常见的生物化学物质一起,产生对我们有用的生物分子。 这不是一个新主意。

该领域始于1989年,当时研究人员 固定烟草植物,使其产生概念证明抗体蛋白。 在随后的十年左右的时间里大量宣传。 早期的想法之一是,这可能产生 食用药物 –例如,香蕉在其细胞中表达疫苗。 分子农业似乎是一个改变世界的想法,能够为数十亿人提供廉价而廉价的药物。

英国伦敦大学圣乔治分校的朱利安·马(Julian Ma)教授说,这种疫苗未能起飞的原因之一是很难控制食用疫苗的剂量:“如何阻止某人食用20根香蕉,因为他们认为这很好为了他们? 有一瞬间,每个人都变得非常兴奋。 然后意识到–哦,不,实际上不会那么简单。

生物具有使用核酸代码作为构建蛋白质的说明手册的生物机械。 分子耕作劫持了这种机器,并使其利用合成的指示来生产新的蛋白质。 但是细菌和其他哺乳动物细胞,例如中国仓鼠卵巢(CHO)细胞,也可以做到这一点。 实际上,CHO细胞是培养蛋白质的最常见方法。 培养的蛋白质主要用作药物,用于治疗糖尿病和血液凝结问题。 与分子耕作相比,耕种方法更昂贵,更耗时,但是所涉及的过程已得到充分确立并经过安全性验证-分子耕作尚未实现。 但是它开始追赶。

植物

几年前,马教授进行了概念验证研究,以证明可以在植物中产生抗体并使用简单的分离技术从植物中分离出抗体,并且所得的蛋白质可以纯度很高,因此可以安全用于医学用途。

另一个有用的因素是称为瞬时表达的基因修饰技术的兴起。 这是一项涉及使细胞暂时表达某些DNA的技术。 至关重要的是,在植物中很容易。 它涉及将它们浸入特殊的解决方案中,然后使其成长。 这意味着在某些情况下,植物科学家可以从基因改造植物转变为让植物在两周或更短的时间内表达新蛋白质的过程。

分子农业设施越来越普遍。 欧文斯伯勒的那个农场属于肯塔基生物加工公司,这是一家历史悠久的公司,曾在2015年爆发期间帮助生产ZMapp抗体来帮助治疗埃博拉病毒。 另一大型设施正在加拿大魁北克兴建。 马教授说,巴西也宣布打算建造一座。 “我认为这有点突破。 这是南半球的第一个。”

在这种背景下,西班牙巴伦西亚植物分子和细胞生物学研究所的迭戈·奥尔扎斯博士正在开展 Newcotiana项目。 Orzáez博士说,尽管存在许多大型农场,但没有人在繁育他们用来提高生产力的植物上付出很大的努力-他和他的团队正在这样做。

他们正在两家密切相关的工厂工作。 首先是 烟草,是烟草植物的一种脆弱,矮小的表亲,它是大多数商业分子农场中种植的物种,因为它很容易进行基因修饰。 第二个是 烟草,用于烟草种植的较大的耐寒植物。 计划是同时优化两者。

烟草

Orzáez博士想要与之合作的特殊原因 烟草。 他说,欧洲各地都有传统上种植烟草用于卷烟的社区,但这样做却面临一定的耻辱。 例如,在西班牙埃斯特雷马杜拉地区的拉维拉相对潮湿的地区可以找到一些这样的社区。 Orzáez博士说,这些社区中的许多社区都渴望转而种植可以更好利用的烟草-提供药物而不是烟草。

诚然,该计划存在一个缺陷,因为由于转基因生物的规定,在欧盟范围内,转基因植物无法合法地在户外种植。 不过,奥尔扎斯博士说,他希望说服当局这应该改变。 这是因为在他的项目中,被正式归类为转基因生物的植物是通过基因编辑产生的,并且它们不像大多数转基因生物那样包含来自其他生物的基因。

同时,他说他的项目取得了一些令人鼓舞的成果。 他产生了一个品种 烟草 不会开花的植物,这意味着它不能传播种子或花粉,因此应该可以安全地在室外生长-单独生产可以产生抗炎化合物的品种。 下一步是将它们组合成一条生产线。 他还改进了 烟草 在现场试验中。

在Orzáez博士的所有工作中,蛋白质都在植物的叶子中表达。 但是,出于某些原因,在植物的其他部分表达它们很方便。

马教授说,例如,如果您想储存(一种疫苗),种子将是光辉的。 他们是天然的蛋白质储存器官,并且非常稳定。 您可以生产一个充满种子的谷仓,并将其永远保存下来。

马教授协调了一个名为 制药厂,它正在开发新的农业平台,因此蛋白质不仅可以在叶子中表达,而且可以在种子,根和藻类中表达。 该项目包括五个小公司,计划将开发几种蛋白质治疗剂,其中包括一种HIV中和抗体,并将其开发到可以商业化的程度。

“例如,如果您想储存(一种疫苗),种子将是光辉的。”

英国伦敦大学圣乔治朱利安教授

新冠病毒

那么冠状病毒呢? 几家大型分子农业公司已经在研发疫苗。 例如,总部位于魁北克的Medicago成功地指导了植物产生可以组装成病毒样颗粒的蛋白质,该颗粒本质上是SARS-CoV-2病毒的蛋白质壳,里面没有任何东西。 该公司表示,小鼠测试的结果启动了抗体的产生, 预计今年夏天将开始在人体中进行I期临床试验

就Newcotiana团队而言 释放了 烟草 在准备将其正式发表在学术期刊上之前。 Orzáez博士说:“通过这种基因组,尽可能多地了解植物本身,将使很多公司和学者受益。”

Orzáez博士还说,他的团队致力于研究冠状病毒,对他们的一些植物进行了修饰,以便它们从SARS-CoV-2病毒中产生刺突蛋白。 这种刺突蛋白是血清学测试中的重要试剂,可以确定人是否已开发出Covid-19抗体。 在植物中,它可以在蛋白质供应不足的地方快速而轻松地生产。 该团队仍然需要努力确保所生产的蛋白质经过安全性验证-但是,如果这样的话,分子耕作可能是帮助进行大规模检测的一种方法。

自1980年代以来,分子农业的基本吸引力就没有改变:它便宜,安全并且可以轻松快速地扩大规模。 随着冠状病毒大流行的继续以及开发有效疫苗的竞赛不断,最后事实可能证明是极具吸引力的,尤其是在世界贫困地区。

本文中的研究由欧盟资助。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。


Source: Horizon, the EU Research and Innovation magazine

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