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水果里种出疫苗

来源:成都商报
摘要:感谢各种疫苗的出现,我们这一代人不用担心古时的皇帝都听天由命的疾病如天花之类。但是所有的小孩子都不喜欢打针,所以小时候对科幻故事里能够吃的疫苗就格外渴望。总是想,打疫苗的时候老师不是领着一个背药箱的护士进教室,而是发给每个人一个苹果或者一根香蕉,将是多么美丽的事情。分子生物学的发展让人们可以很容易......

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  感谢各种疫苗的出现,我们这一代人不用担心古时的皇帝都听天由命的疾病如天花之类。但是所有的小孩子都不喜欢打针,所以小时候对科幻故事里能够吃的疫苗就格外渴望。总是想,打疫苗的时候老师不是领着一个背药箱的护士进教室,而是发给每个人一个苹果或者一根香蕉,将是多么美丽的事情!



  传统的病原体往往只能通过注射才能起作用,如果吃进肚子里,就会被消化分解而起不了作用。分子生物学的发展让人们可以很容易地获得病原基因,所以疫苗就可以是那段基因合成的蛋白质,这样的蛋白质被称为“抗原”。口服疫苗的关键就是产生的抗原吃进肚子里能够躲过消化液的进攻,到达人体的黏膜,激发人体防御机制而产生抗体。



  生产途径



  方法一转基因植物生产疫苗



  因为植物细胞外有一层细胞壁,可以在一定程度上保护其中的蛋白,所以如果把病原基因转入植物体内,那么植物组织中就会产生相应的蛋白质。而这些蛋白质随着植物被人吃下,就可能成为抗原而对人体“接种”。



  上面的图是通过转基因植物生产疫苗的示意图。病原体中导致人体得病的基因(称为“致病基因”)被分离出来,插入到某个载体中。然后这个载体被融合进某种细菌(常用的是土壤杆菌),然后拿这样的细菌去感染某种植物细胞比如西红柿,那段致病基因会被插入到西红柿的基因序列中。把这样的植物细胞培养成完整的植物,就成了转基因西红柿,其中就会含有那段基因所形成的蛋白。当我们把西红柿吃下去,如果这个抗原蛋白没有被消化分解而到达了胃肠黏膜,就可能导致抗体蛋白的产生从而实现“接种”。这个过程看起来很高深,不过在现代的生物实验室里,跟厨师做大餐一样,虽然繁复但是有章可循,并不是特别困难。



  这种转基因植物一旦形成,就可以使用种子一代代的生长,很容易实现大规模生产。但是它有一个最大的缺陷就是产生的病原蛋白含量比较低,不容易达到足以引发抗体产生的浓度。



  方法二融合植物病毒生产疫苗



  下面这种方法则是利用植物病毒的感染能力。



  在致病基因中,往往只有其中的一小段序列负责引发抗体形成,而其它的氨基酸序列只是凑热闹以壮声势。如果人们辨认出了那段干活的序列,就可以把它切下融合到植物病毒中。病毒的繁殖能力超强,到了植物上就以星火燎原之势大量产生病毒颗粒。这些病毒颗粒的蛋白质中含有我们想要的那段氨基酸序列,进入人体之后同样能够引发抗体产生而实现“接种”。这种方式产生的蛋白质浓度要高得多,所得的抗原(或者说“疫苗”)可以进行纯化以后使用,也可以直接食用。因为植物病毒只在植物上繁殖,在动物体中完全没有作恶能力,所以人们也不用担心这些“病毒”的危害。



  进展与希望



  11个被试者10个产生抗体



  九十年代初,人们把一些抗原转入土豆,在得到的转基因土豆中获得了一定浓度的抗原蛋白。把这种生土豆喂老鼠一段时间之后,在老鼠血液中检测到了相应的抗体蛋白,从而证实了用植物生产口服疫苗的可行性。



  从那以后,乙肝、诺瓦克病毒等病原在植物中的表达得到了大量研究。除了土豆,还在西红柿、香蕉、水稻、玉米和烟草等植物中进行了尝试。通常这些研究都能获得一定量的抗原,把这些抗原蛋白或者植物病毒颗粒喂给老鼠吃上一段时间,能够在老鼠体内检测到相应的抗体。



  不过,这些疫苗进行了临床实验的并不多见。第一个进行临床实验的是导致拉稀的大肠杆菌疫苗。这项发表于1998年的研究是双盲对照实验,11个被试者服用了生的含有疫苗的转基因土豆,结果有10个产生了明显的抗体信号。虽然这项临床实验样本量不大,但是证明了转基因生物产生的疫苗可以通过口服实现接种,因而被认为在这一领域的研究中具有里程碑的意义。



  面临的问题



  商业化运作路还很远



  虽然临床实验还不多,规模也很小,已经足以表明用植物来生产口服疫苗完全可行并且具有很大的潜力。不过,要进行商业化的生产,还有很远的路要走。比如说,目前研究比较多的这些植物,也都各有利弊,还没有一个完美的答案。烟草很容易操作,抗原产生效率也高,但是烟草叶子毕竟不能当作蔬菜水果来吃;土豆价格便宜量又足,转基因操作也很成熟,但是生吃土豆也是一件很难的事情;香蕉、西红柿生吃倒是没有任何问题,但是香蕉的转基因操作研究还很有限,而西红柿本身的蛋白含量就低,酸性环境更有可能和抗原不兼容……



  除此以外,还有许多其它的问题没有解决。比如说:如何选择抗原?疫苗生产的效率是否够高?如何服用以及服用量多大?安全性如何保障?公众的接受程度如何?如何进行质量控制?法律如何监管?……



  目前的研究说明这条路是可行的,而将来的研究是要清除路上的障碍。我们的孩子还得通过打针来接种疫苗,但他们的孩子或许就可以“吃”上疫苗了。
作者: 2009-4-13
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