科學家修飾植物代謝路徑,讓葉片生產疫苗

一種煙草的親緣植物被用來生產脊髓灰質炎疫苗(圖:JOHN INNES CENTRE)

英國科學家近日報道了一項發明,讓一種煙草親緣植物的葉片產生脊髓灰質炎疫苗。在動物實驗中,葉片中產生的疫苗,成功阻止了俗稱小兒麻痺症的脊髓灰質炎發生,疫苗的三維結構也與脊髓灰質炎病毒幾乎相同。

科學家認為,這種生產疫苗的方法將幫助人們更好地應對突發性病毒威脅,如此前的寨卡病毒和埃博拉病毒。

「葉子」工廠

為了讓植物葉片生產脊髓灰質炎疫苗,科學家使用了兩種關鍵訊息:其一是脊髓灰質炎病毒外殼的基因編碼,其二是天然情況下可以感染植物的病毒信息。

科學家將這兩種信息結合起來,轉入土壤細菌中,讓它去感染植物。隨後,植物接收到細菌內的遺傳信息指令,開始製造病毒類似顆粒,即脊髓灰質炎疫苗。

收集葉片後,與水混合,就可以從中提取出疫苗。在動物實驗中,葉片生產的疫苗阻止了小兒麻痹症的發生。三維結構分析顯示,疫苗結構與病毒幾乎一模一樣。但它的內核是空的。換言之,這種疫苗具備所有免疫系統可以識別的特徵,但實際上卻沒有絲毫可以引發疾病的武器。

同行評價

這項研究由英國的約翰·英納斯中心(John Innes Centre)完成,得到了世界衛生組織的資助,用於研究脊髓灰質炎疫苗的替代方法。

該中心 George Lomonossoff 教授稱,這是一項很有前景的技術。「我希望在不久的將來,我們可以獲得植物生產的疫苗。」

脊髓灰質炎又稱小兒麻痹症,可以引發永久性癱瘓,雖然在世界上大部分地區這疾病已受疫苗控制,但目前仍然並沒有徹底根除。

現行使用的疫苗是減弱的脊髓灰質炎病毒,有一定的風險。英國國家生物學標準與控制研究院首席科學家 Andrew Macadam 博士說,現在的脊髓灰質炎疫苗是用大量活病毒製造的,可能有活病毒偶然逃逸或再引入的風險。這項研究在疫苗替換的路上又前進了一步,讓我們可以用更經濟的方法獲得類病毒顆粒疫苗。

應用前景

實際上,利用植物生產抗體的技術並不僅限於脊髓灰質炎,甚至並不僅限於疫苗。理論上,只要研究人員能夠獲得正確的基因編碼,就可以讓植物製造出大部分病毒疫苗。

研究人員還讓植物生產癌症治療中用到的抗體。

植物生長較快,只需要陽光,土壤,水和二氧化碳。因此,這可能是生產疫苗的一種經濟簡便的方法。不過仍有問題需要解決,包括如何大規模生產疫苗,用植物生產疫苗是否有副作用——例如,用煙草葉片製造的疫苗是否含有尼古丁?

雖然現在很少有用植物生產疫苗的公司,獲批用於人體的更是一家都沒有,但至少就目前來看,初期結果非常好。接下來的挑戰是優化植物的表達系統,並進行臨床實驗。

 

參考資料:

BBC News, Plants ‘hijacked’ to make polio vaccine, By James Gallagher, 15 August 2017.

舒超
明日科學編輯,科大生命科學學院研究生,目前努力畢業中。做實驗之餘,喜歡讀書寫字,學習語言。鐘情中國古典文學。希望有朝一日走遍天下,增廣見聞。