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科学家“劫持”植物造疫苗,可靶向多种棘手病毒

2017/08/17 来源:生物探索
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导读
科学家通过“劫持”植物,使脊髓灰质炎疫苗获得了突破性进展,制作了一种病毒类粒子的脊髓灰质炎病毒,具备训练免疫系统所需的所有功能,但没有一种武器能引起感染,这有可能改变疫苗生产。

一种烟草属已经变成了一个小儿麻痹症疫苗“工厂”(JOHN INNES CENTRE

近日,BBC报道了一项研究:来自诺福克的约翰·英纳斯中心(John Innes Centre, in Norfolk)的团队“劫持”了一批类似烟草的植物,使脊髓灰质炎疫苗获得了突破性进展,并有可能改变疫苗生产。

据悉,这种疫苗是一种“真实的模拟”(authentic mimic)脊髓灰质炎病毒,称为病毒类粒子。表面上看,它和脊髓灰质炎病毒几乎是一样的,但就像人体模型和人的区别一样,前者里面是空的。这种病毒类粒子具备训练免疫系统所需的所有功能,但没有一种武器能引起感染。

专家表示,这一成就不仅令人印象深刻(impressive),而且极其重要(important)。除了帮助消除小儿麻痹症,还有望帮助世界应对诸如寨卡病毒或埃博拉等意想不到的威胁。

疫苗工厂

据悉,科学家们“劫持”了这种烟草属植物新陈代谢的一部分,把它的叶子变成了脊髓灰质炎疫苗“工厂”。

首先,他们需要创造全新的指导方针,使得“植物工厂”顺利运行。

起始物质是用于制造脊髓灰质炎病毒的外表面的遗传密码;它与天然感染植物的病毒结合在一起以增强其功能;随后,它将跟随新的指令被放入土壤细菌中,这些细菌被用来感染烟草;感染发生后,植物识别了遗传指令,开始制造类似病毒的粒子;被感染的叶片加入水中、混合,再提取脊髓灰质炎疫苗。

动物实验显示:这种病毒样的粒子阻止了小儿麻痹症,对其3D结构的分析表明其与脊髓灰质炎病毒几乎完全相同。

该病毒样颗粒图像,由 Diamond Light Source电子生物成像中心提供

来自约翰·英纳斯中心(John Innes Centre)George Lomonossoff教授认为,这是一个很有前途的技术,他希望能在不远的将来可以在植物中生产的疫苗。

据悉,这项研究作为寻找脊髓灰质炎疫苗替代品的一部分,由世界卫生组织(World Health Organization)资助。脊髓灰质炎,又称“小儿麻痹症”,或导致永久性瘫痪。尽管在世界上大部分地区这都是过去的事,但感染还没有根除。

在目前的疫苗中使用减弱的脊髓灰质炎病毒会使病毒重新获得一些危险的特性,即疫苗衍生脊髓灰质炎病毒。

英国国家生物标准与控制研究所( UK's National Institute for Biological Standards and Control)的首席科学家Andrew Macadam博士告诉BBC,目前的脊髓灰质炎疫苗是由大量的活病毒产生的,这种病毒带有意外逃逸和再引种的威胁。在他看来,这项研究让我们更接近于替换目前的脊髓灰质炎疫苗,这为我们制造病毒式的颗粒疫苗提供了一种廉价可行的方法。

巨大的潜力

研究者还表示,这种技术并不局限于脊髓灰质炎,甚至不仅局限于疫苗。只要研究人员有正确的遗传密码序列,他们就可以研制出针对大多数病毒的疫苗。他们还用植物制造抗体,就像癌症治疗中的抗体一样。

目前,冬季流感疫苗生长在鸡蛋中,需要几个月的时间才能发育。因此,植物也被作为冬季流感疫苗的候选来源。

Lomonossoff教授补充道,在一个加拿大公司的实验中,他们证明能够识别出一种新的病毒株,并在3到4周内生产出一种候选疫苗。这种方式或可制造出针对新出现的流行病的疫苗,包括寨卡病毒及埃博拉病毒。反应灵敏是这项技术的一大吸引力。此外,这些植物有生长迅速的优势,只需要阳光、土壤、水和二氧化碳才能生长。这意味着植物造疫苗或成为疫苗开发的廉价和低技术的解决方案。

但仍有一些问题需要解决,包括大规模生产疫苗。另一个问题是,使用植物制造疫苗是否有风险——用烟草相关的植物制造的疫苗中含有尼古丁吗?

伦敦大学(University College London)疫苗开发学院的讲师Tarit Mukhopadhyay博士表示,最初的结果令人印象深刻。然而,几乎没有植物性疫苗制造商,几乎没有在植物中生产人类疫苗的执照。

南威尔士大学(University of South Wales)的生物技术教授Denis Murphy表示,这是一个重要的成就,现在的挑战是优化植物表达系统,并转向新疫苗的临床试验。

参考资料:

Plants 'hijacked' to make polio vaccine

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