植物口服疫苗的研究進(jìn)展

張俊霞 王利

摘要：植物口服疫苗是通過(guò)轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)，通過(guò)口服的方式預(yù)防疾病的生物制品。作為一種新型疫苗，其研究開始于三十幾年前。由于植物口服疫苗可以最大程度地降低傳統(tǒng)疫苗的潛在風(fēng)險(xiǎn)，在疫苗生產(chǎn)中具有優(yōu)勢(shì)，因此擁有良好的商業(yè)生產(chǎn)前景。植物疫苗價(jià)格低廉，生產(chǎn)過(guò)程安全，可產(chǎn)生與注射疫苗相似效價(jià)效果，無(wú)論是在控制養(yǎng)殖業(yè)抗生素濫用的情況下作為替代方法，還是在某些經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高、衛(wèi)生條件較差的發(fā)展中國(guó)家用于預(yù)防和控制某些傳染病，都是十分理想的。該文對(duì)植物口服疫苗生產(chǎn)方法、候選生物反應(yīng)器、疫苗有效性、適用范圍和發(fā)展前景進(jìn)行了概述。此外，還著重對(duì)目前開展的植物口服疫苗在病毒、細(xì)菌、寄生蟲引起的人畜共患病中的應(yīng)用研究，以及其在人類腫瘤預(yù)防中所開展的應(yīng)用研究進(jìn)行了較為詳細(xì)的綜述。雖然植物疫苗的研究及應(yīng)用在植物外源基因表達(dá)量、免疫劑量、免疫接種途徑等方面還存在很多挑戰(zhàn)，但依然為傳統(tǒng)疫苗學(xué)的研發(fā)提供了一條充滿希望的新途徑。

關(guān)鍵詞： 人畜共患病， 植物疫苗， 口服疫苗， 免疫

中圖分類號(hào)：Q943.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：10003142（2021）02031809

Abstract：Plant oral vaccines are biological productsproduced by genetically modified plants， and are taken orally to prevent disease. As a new kind of vaccine， its research originated about 30 years ago. Plant oral vaccines can avoid the potential risks of traditional vaccines to the greatest extent， and have advantages in vaccine production with good commercial production prospects. The price of plant vaccine is low， and the production is safety and effective. It is very ideal vaccine to prevent and control the certain infectious diseases， so as alternative to the breeding of antibiotics abuse cases， and suit for the low economic development areas， where have poor sanitation. In this review， the production methods， candidate bioreactors， vaccine effectiveness， application scope and development prospect of plant oral vaccine are summarized. In addition， the application of oral plantbased vaccines in zoonoses caused by viruses， bacteria or parasites， and the application in human tumor prevention are also reviewed in detail. Although there are challenges with plant vaccines in the amount of exogenous gene expression， immune dose， and immunization pathway and so on， plant vaccines still open up a promising new field for traditional vaccinology.

Key words： zoonosis， plant vaccines， oral vaccine， immune

人畜共患疾病日益成為公共衛(wèi)生的重大威脅（Shahid et al.， 2016），但針對(duì)人畜共患的病原體濫用抗生素，會(huì)造成病原體對(duì)抗生素的耐藥性（Topp et al.， 2016）。接種疫苗和注射抗體成為了優(yōu)先選擇，但家禽和水產(chǎn)類品種繁多，數(shù)量巨大，如何接種疫苗的難題很多（Joseph， 2018）。植物疫苗的概念涉及使用基因工程的植物細(xì)胞作為生產(chǎn)重組抗原的生物工廠，在理想情況下植物被作為口服疫苗輸送的載體。在該概念被提出的三十年里，研究者不斷嘗試在各種模式植物中表達(dá)病原微生物以及腫瘤重組抗原。雖然在植物口服疫苗的研究中，由于目標(biāo)的復(fù)雜性，使得植物疫苗存在一些需要攻克的缺陷，如植物生物量中抗原積累水平的提高，黏膜相關(guān)免疫系統(tǒng)的調(diào)控，轉(zhuǎn)基因植物的穩(wěn)定性等，但是植物疫苗依然為傳統(tǒng)疫苗學(xué)開辟了一個(gè)充滿希望的新領(lǐng)域。最近，SARSCoV2引起的肺炎以及在西非爆發(fā)的埃博拉病毒疾病使得公眾的注意力集中在植物源藥物上（Sack et al.， 2015）。植物疫苗因其生產(chǎn)安全性、基礎(chǔ)設(shè)施所需資本較少、易于擴(kuò)大規(guī)模等優(yōu)點(diǎn)而成為最佳選擇（Topp et al.， 2016）。植物來(lái)源的抗原無(wú)需純化及加工，具有熱穩(wěn)定性、不受動(dòng)物病原體或細(xì)菌外毒素污染等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是醫(yī)用還是在家禽家畜養(yǎng)殖業(yè)作為藥用，植物作為疫苗載體都十分理想（Clemente et al.， 2014）。本文綜述了植物口服疫苗在有效性方面的最新進(jìn)展及其適用范圍和發(fā)展前景。

1植物口服疫苗的有效性

近年來(lái)，隨著遺傳分子生物學(xué)和植物生物技術(shù)的發(fā)展，疫苗接種（如基因工程亞單位疫苗、活載體疫苗、核酸疫苗）項(xiàng)目正蓬勃發(fā)展，特別是利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)人類或動(dòng)物治療性疫苗的技術(shù)日益受到關(guān)注。植物疫苗是重組蛋白亞基疫苗。理想情況下，用于生產(chǎn)所選抗原的植物種類的選擇應(yīng)該允許口服可食用疫苗的形式。這些疫苗非常適用于有明確抗原候選的疾病和目前有些疫苗的生產(chǎn)或交付成本都令人望而卻步的疾病。在蔬菜和水果中表達(dá)候選疫苗為生產(chǎn)口服疫苗開辟了新途徑（Han et al.， 2006）。由于一些產(chǎn)物聚集在可食用組織中，因此無(wú)需分離和純化即可直接食用。到目前為止，許多轉(zhuǎn)基因植物疫苗產(chǎn)品已經(jīng)被研究和開發(fā)。

植物可以通過(guò)病毒載體的瞬時(shí)表達(dá)、葉綠體轉(zhuǎn)化、靶向亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄后基因沉默抑制子的使用來(lái)提高外源基因的表達(dá)（Topp et al.， 2016）。植物口服疫苗因可以引起廣泛的黏膜免疫而受到了許多關(guān)注，其沒(méi)有注射針頭的風(fēng)險(xiǎn)，也不會(huì)帶來(lái)不必要的疼痛和不適，可以不經(jīng)純化或加工，直接給動(dòng)物投喂或是供人類食用（Chan et al.， 2015），它們對(duì)胃腸道的消化酶有一定的抵抗力（Kashima et al.， 2016）。大腸桿菌不耐熱腸毒素B亞單位（LTB）的表達(dá)首次證明了獸用相關(guān)抗原可在植物中產(chǎn)生，也首次證明了食用疫苗可通過(guò)腸道引起黏膜免疫（Rybicki， 2018; Edgar et al.， 2020）。在轉(zhuǎn)基因煙草或土豆中產(chǎn)生的LTB在特定檢測(cè)中與大腸桿菌產(chǎn)生的蛋白在功能上相同，并具有免疫原性，用植物材料口服免疫小鼠可誘導(dǎo)系統(tǒng)和黏膜免疫產(chǎn)生抗體中和毒素。疫苗有效性的第一個(gè)證據(jù)是使用表達(dá)整個(gè)VP1的轉(zhuǎn)基因擬南芥，在口服或非腸道接種表達(dá)VP1的轉(zhuǎn)基因苜蓿提取物后，小鼠可以免受口蹄疫病毒的攻擊（Macdonaild， 2018）。

多克隆動(dòng)物血清抗體和雞蛋產(chǎn)生的多克隆抗體具有抗體組成在批次之間變化的固有缺點(diǎn)，而植物可以生產(chǎn)特定的單克隆抗體，其結(jié)合效率、糖基化和組分等特征可以進(jìn)行特殊的工程設(shè)計(jì)，以滿足治療需要。到目前為止，針對(duì)獸醫(yī)病原體的各種工程抗體和抗體片段已經(jīng)在植物葉片或種子中表達(dá)，包括scFv、VHHIgG、VHHIgA和分泌型IgA（Topp et al.， 2016）。植物產(chǎn)生的蛋白質(zhì)和治療藥物與真核生物中產(chǎn)生的重組蛋白質(zhì)非常相似，以植物為基礎(chǔ)的疫苗或治療性蛋白可以進(jìn)行翻譯后修飾?？墒秤靡呙缫驯蛔C明可以誘導(dǎo)粘膜和全身免疫（Sohrab et al.， 2017）。攜帶SHBsAg的植物凍干劑作為抗乙肝病毒的口服強(qiáng)化疫苗效果很好（Pniewski et al.， 2018）。動(dòng)物研究表明，這些疫苗通過(guò)生物封裝獲得胃內(nèi)消化酶的保護(hù)，使其不被降解，經(jīng)免疫后可對(duì)病原體產(chǎn)生保護(hù)性免疫反應(yīng)。當(dāng)動(dòng)物食用可食用疫苗形式的轉(zhuǎn)基因種子、果實(shí)或塊莖時(shí)，會(huì)產(chǎn)生黏膜特異性抗體和血清特異性抗體。雖然最適合食用疫苗的植物是蔬菜和水果，如土豆、西紅柿、胡蘿卜、玉米、香蕉、生菜、煙草、大米和大豆，但是鮮果和蔬菜的抗原量很難控制，因此可以將植物材料凍干以控制劑量（Shahid et al.， 2016）。針對(duì)流感、結(jié)核病、呼吸道合胞病毒、肺炎、炭疽和哮喘的幾種候選疫苗經(jīng)過(guò)臨床前和臨床評(píng)估，取得了良好的效果?？傊参镆呙绲哪康氖菍⒏信d趣的基因轉(zhuǎn)化到植物中，在植物產(chǎn)品中表達(dá)特定的抗原，供人類或動(dòng)物食用。因此，植物可以作為生產(chǎn)可食用疫苗的生物反應(yīng)器或生物工廠（Shakoor et al.， 2019）。

一旦選擇的抗原在植物反應(yīng)器中高水平表達(dá)，就可采用適當(dāng)?shù)募庸ぜ夹g(shù)來(lái)生產(chǎn)最終的疫苗。但是，必須通過(guò)適當(dāng)?shù)膭?dòng)物安全和有效性試驗(yàn)對(duì)候選疫苗進(jìn)行評(píng)估（表1）。如果疫苗是用于人體，它就要進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，還必須評(píng)估儲(chǔ)存和分發(fā)期間的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

對(duì)于許多牲畜疾病，目前沒(méi)有合適的候選疫苗，部分原因是疫苗開發(fā)的成本太高。在這些情況下，基于植物的疫苗生產(chǎn)是開發(fā)具有低成本效益疫苗的另一種方法。以植物為基礎(chǔ)的可食用疫苗特別適合于給注射非常困難和費(fèi)時(shí)的動(dòng)物（如水生物種）接種。

2植物口服疫苗的適用范圍

植物、微藻、酵母和細(xì)菌是研究的重點(diǎn)探索對(duì)象，在糧食作物和非糧食作物中，煙草已經(jīng)成功被用于多種抗原的表達(dá)和免疫學(xué)評(píng)估。除植物以外，絲狀真菌也是能夠便捷產(chǎn)生重組蛋白的系統(tǒng)之一，但針對(duì)絲狀真菌目前的研究仍然不多（Reyes et al.， 2019）。其中，植物多糖作為佐劑和疫苗輸送載體，可以通過(guò)與抗原提呈細(xì)胞（APC）表達(dá)的模式識(shí)別受體（PRRs）結(jié)合來(lái)增強(qiáng)體液和細(xì)胞免疫并發(fā)揮佐劑活性，因?yàn)槠渚哂惺荏w識(shí)別的病原相關(guān)分子模式（PAMPs），所以基于植物多糖的化合物有能力通過(guò)APC刺激隨后的T細(xì)胞反應(yīng)來(lái)增強(qiáng)抗原的處理和呈遞，在對(duì)抗腸道疾病方面具有重要意義（Reyes et al.， 2019）。

目前有文獻(xiàn)記載的植物性口服疫苗有針對(duì)如下疾病的：反芻動(dòng)物的志賀菌植物性口服疫苗（Miletic et al.， 2015）、乙肝植物口服疫苗（Pyrski et al.， 2019; Young et al.， 2016）、囊蟲病植物口服型疫苗（Edda et al.， 2018），通過(guò)水稻表達(dá)的霍亂口服疫苗（Kashima et al.， 2016）、針對(duì)家禽（主要是雞）的壞死性腸炎疫苗（Joseph， 2018）和呼腸孤病毒疫苗（Chang & Liu， 2018）、在植物中表達(dá)的HIV抗體（Orellana et al.， 2015）、對(duì)小鼠有免疫作用的抗弓形蟲疫苗（Merlin et al.， 2017）、可以提升魚類免疫參數(shù)的玉米黑穗病CTB口服疫苗（Reyes et al.， 2019）。已在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物模型中測(cè)試的候選疫苗包括針對(duì)大腸桿菌、沙門氏菌、鼠疫耶爾森氏菌、口蹄疫病毒、兔出血癥病毒、兔和犬及牛乳頭瘤病、水貂腸炎和豬圓環(huán)病毒以及藍(lán)舌病毒等（Rybicki， 2018）。

2.1 病毒性疾病

植物細(xì)胞可用作表達(dá)亞單位疫苗的宿主，該亞單位疫苗既可用作口服制劑，也可用作非腸道制劑。就安全性和接受性而言，口服制劑是最具吸引力的免疫方法。植物細(xì)胞也可以在純化程序后用作非腸道制劑，植物制成的疫苗已經(jīng)顯示出很好的誘導(dǎo)Th1反應(yīng)的潛力，這與對(duì)狂犬病病毒的免疫保護(hù)有關(guān)（RosalesMendoza， 2015）。在番茄毛狀根中將蓖麻毒素B鏈（RGPrtxB）與狂犬病糖蛋白融合，可在粘膜內(nèi)免疫后產(chǎn)生免疫應(yīng)答。在菠菜中瞬時(shí)表達(dá)的植物性狂犬病疫苗正處于I期臨床試驗(yàn)，9名志愿者中有5名產(chǎn)生了針對(duì)狂犬病病毒的中和抗體（Yusibov et al.， 2002）。

甲型H1N1流感病毒會(huì)引起豬的傳染性甲型H1N1流感，是畜牧業(yè)的主要負(fù)擔(dān)?？刂萍仔虷1N1流感的疫苗策略很多， 包括減毒活疫苗， 但活疫苗存在生產(chǎn)成本高、病毒倒置、需要低溫儲(chǔ)存等缺點(diǎn)，口服植物性疫苗提供了替代解決方案?？诜磉_(dá)甲型流感病毒蛋白的新型減毒沙門氏菌疫苗可保護(hù)小鼠免受H5N1和H1N1病毒感染（Pei et al.， 2015）。

禽流感是一種高度傳染性疾病。由于這種疾病通常在大型農(nóng)場(chǎng)傳播，因此需要大量接種疫苗來(lái)控制禽類和動(dòng)物的疾病。以植物為基礎(chǔ)的疫苗提供了在大型動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)控制該疾病的最佳解決方案。禽流感病毒HPA1在擬南芥內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中高效表達(dá)HA，口服免疫小鼠證實(shí)了轉(zhuǎn)基因擬南芥的免疫原性，Th1反應(yīng)和IgG2b的產(chǎn)生都很強(qiáng)，72%的免疫小鼠在病毒攻擊后獲得保護(hù)?；贖5N1瞬時(shí)表達(dá)的疫苗已經(jīng)完成了第一階段和第二階段的臨床試驗(yàn)（RosalesMendoza， 2015）。

寨卡病毒是一種新出現(xiàn)的病原體，最初發(fā)現(xiàn)于東非，目前傳播到印度洋群島、東南亞許多地區(qū)及美洲。目前還沒(méi)有針對(duì)這種病原體的特異疫苗，探索不同抗原設(shè)計(jì)和表達(dá)方式的植物疫苗是一種有效的可行辦法（Salazar et al.， 2015）。

脊髓灰質(zhì)炎病毒（PV）是脊髓灰質(zhì)炎的病原體。PV有兩種截然不同的抗原形式，即D和C，其中D形式能引起強(qiáng)烈的神經(jīng)反應(yīng)。開發(fā)一種人工合成的具有D抗原性的穩(wěn)定病毒樣顆粒疫苗，且不存在現(xiàn)有疫苗的缺點(diǎn)，將是最終根除脊髓灰質(zhì)炎病毒的重要一步。這樣的SVLP保留了原始病毒顆粒的天然抗原構(gòu)象和重復(fù)結(jié)構(gòu)，缺乏具有感染性的基因組物質(zhì)。有研究證明，攜帶人類PV受體基因的小鼠在用植物制成的PV sVLP免疫時(shí)，可以保護(hù)自己免受野生型PV的侵襲（Marsian et al.， 2017）。低成本、無(wú)冷鏈的植物制成病毒蛋白1（VP1）亞單位口服強(qiáng)化疫苗是目前疫苗研發(fā)的新策略。密碼子優(yōu)化使VP1基因在葉綠體中的表達(dá)提高了50倍，表達(dá)VP1的凍干植物細(xì)胞可在室溫下儲(chǔ)存，保持了效力，并無(wú)限期地保存了抗原折疊和組裝，從而取代了目前所有疫苗所需的冷鏈（Chan et al， 2016）。

到目前為止，有一種植物制成的疫苗被開發(fā)出來(lái)作為候選疫苗對(duì)抗埃博拉病毒，開發(fā)其他針對(duì)埃博拉病毒的植物制成的疫苗原型，成為預(yù)防埃博拉病毒的有效策略（RosalesMendoza et al.， 2017）。

2.2 細(xì)菌性疾病

炭疽病是由炭疽芽孢桿菌傳播的最常見的人畜共患病，屬于我國(guó)乙類傳染病。目前的人和動(dòng)物炭疽疫苗是從炭疽芽孢桿菌培養(yǎng)濾液中獲得的可注射保護(hù)性抗原。這種疫苗有幾個(gè)限制，包括需要加強(qiáng)劑（最多8個(gè)），以及培養(yǎng)濾液中的毒素污染（Jones et al.， 2017）。用轉(zhuǎn)基因植物疫苗口服后，采用炭疽芽孢桿菌致死劑量攻擊，證實(shí)可以產(chǎn)生有效性的保護(hù)性免疫應(yīng)答?？诜庖叩男∈螽a(chǎn)生IgA、IgG1、IgG2a效價(jià)，并在攻擊后顯示60%～80%的保護(hù)率（Shahid et al.， 2016）。

鼠疫耶爾森氏菌是一種細(xì)菌性和人畜共患病的病原體，是人類傳染性鼠疫的病原體。鼠疫感染可表現(xiàn)為淋巴腺感染（淋巴結(jié)感染）、敗血癥（血管感染）或肺炎（肺部感染）。動(dòng)物，特別是嚙齒動(dòng)物是鼠疫耶爾森氏菌的主要宿主。鼠疫可在人類中造成嚴(yán)重感染，死亡率可達(dá)90%，目前可使用的疫苗有減毒或滅活疫苗（Rosenzweig et al.， 2011）。在煙草葉綠體和口服小鼠中高水平表達(dá)的F1V具有很強(qiáng)的免疫原性，在鼠疫致死攻擊后表現(xiàn)出88%的保護(hù)率;而在生菜葉綠體中表達(dá)的F1V產(chǎn)生的抗原水平卻要低得多，但也具有免疫原性（Del Prete et al.， 2009）。

結(jié)核病是一種動(dòng)物和人類的細(xì)菌性人畜共患傳染病。在發(fā)達(dá)國(guó)家，結(jié)核病已基本消除，但在大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家結(jié)核病仍是一個(gè)問(wèn)題。結(jié)核分枝桿菌是人類結(jié)核病的病原體，而牛則通過(guò)結(jié)核分枝桿菌感染結(jié)核病。牛分枝桿菌在人類中是一種危險(xiǎn)的人畜共患病?？ń槊缡俏ㄒ豢捎玫慕Y(jié)核病疫苗，但它有一些使用限制，而耐藥結(jié)核病是另一個(gè)新出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。植物性疫苗可以提供潛在的解決方案。含有結(jié)核分枝桿菌fp10、esat6和dIFN的轉(zhuǎn)基因修飾胡蘿卜產(chǎn)生的抗原水平雖然低（0.035%TSP），但口服轉(zhuǎn)基因胡蘿卜免疫的小鼠產(chǎn)生了細(xì)胞和體液免疫反應(yīng)（Uvarova et al.， 2013）。CTB融合的ESAT6和Mtb72F在煙草和生菜葉片中的葉綠體轉(zhuǎn)化可產(chǎn)生較高的表達(dá)水平（7.5%的TSP），凍干的植物細(xì)胞可以在環(huán)境溫度下儲(chǔ)存幾個(gè)月，可以避免冷鏈產(chǎn)生的費(fèi)用，這可以促進(jìn)廉價(jià)疫苗的開發(fā)（Rosales et al.， 2015）。此外，還有李斯特菌、氏桿菌病等植物口服疫苗的研發(fā)與應(yīng)用。

2.3 寄生蟲相關(guān)疾病

弓形蟲寄生蟲病在鳥類、人類和哺乳動(dòng)物中引起先天性、神經(jīng)和眼部弓形蟲病，它是一種人畜共患寄生性病原體，通過(guò)受污染的食物或直接暴露于受污染的土壤傳播給人類，孕婦和免疫受損個(gè)體的感染后果可能很嚴(yán)重。弓形蟲GRA4抗原在葉綠體中表達(dá)后，經(jīng)轉(zhuǎn)基因葉片口服免疫小鼠后，可以產(chǎn)生細(xì)胞和粘膜免疫應(yīng)答，感染弓形蟲后小鼠腦內(nèi)包囊負(fù)荷降低60%（Del et al.， 2012）。在另一項(xiàng)研究中，將LiHSP83的熱休克蛋白融合到SAG1后，提高了煙草葉綠體中SAG1的表達(dá)，也降低了口服免疫小鼠的胞囊負(fù)荷（Albarracin et al.， 2015）。

瘧疾是一種由惡性瘧原蟲傳播的破壞性疾病，造成5億人患病，每年有100萬(wàn)人死于瘧疾。目前針對(duì)瘧疾雖然沒(méi)有獲得許可的疫苗，但以植物為基礎(chǔ)的瘧疾疫苗正在開發(fā)中，結(jié)果令人振奮，實(shí)驗(yàn)中融合霍亂弧菌與瘧疾疫苗抗原頂膜抗原1（AMA1）和裂殖子表面蛋白1（MSP1），他們觀察到CTBAMA1和CTBMSP1在生菜和煙草葉綠體中存在高水平表達(dá)（14% TSP）（Chichester et al.， 2018）。用融合的AMA1和MSP1口服免疫的小鼠產(chǎn)生抗原特異性抗體，并顯示出抵御瘧疾寄生蟲和霍亂毒素攻擊的保護(hù)作用（Chichester et al.， 2018）。

2.4 腫瘤及腫瘤相關(guān)疾病

2.4.1 肝癌預(yù)防乙型肝炎病毒是人類最常見和最危險(xiǎn)的病毒性疾病之一。鑒于缺乏適當(dāng)?shù)囊呙缃臃N覆蓋面，迫切需要可獲得疫苗的替代來(lái)源。用植物源HBcAg進(jìn)行低劑量的腸外口免疫可以引起特異性和高效的反應(yīng)（Hayden， 2014）。生產(chǎn)HBcAg的轉(zhuǎn)基因生菜被凍干并用作口服制劑，植物產(chǎn)生的HBcAg在細(xì)胞內(nèi)的位置意味著在重組蛋白口服免疫期間在消化道可獲得額外的保護(hù)（Pyrski et al.， 2019）。

2.4.2 宮頸癌預(yù)防HPV是宮頸癌的病原體，宮頸癌是全球女性第二大常見的癌癥。2008年，估計(jì)有529 000例新病例和274 000例死亡，接種HPV疫苗構(gòu)成了一種預(yù)防和治療方法（Jemal et al.， 2011）。到目前為止，已經(jīng)報(bào)道了幾種植物制成的HPV疫苗，并對(duì)其進(jìn)行了表征分析。最先進(jìn)的模型是基于VLP的，VLP由不同植物系統(tǒng)中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)HPV蛋白組成。其中一些候選分子的免疫原性和免疫保護(hù)作用已經(jīng)在小鼠身上進(jìn)行了評(píng)估?；贚1蛋白與一系列表位C端的融合，通過(guò)穩(wěn)定的核轉(zhuǎn)化獲得了表達(dá)嵌合HPV16VLP的番茄植株可介導(dǎo)T細(xì)胞對(duì)HPV的殺傷活性。這些植物制成的cVLP在腹腔內(nèi)誘導(dǎo)了顯著的體液反應(yīng)（Massa et al.， 2019）。

此外，植物口服疫苗在胃癌的預(yù)防、戈謝病患者的治療等方面有重要作用（Wong et al.， 2017）。腸外制劑將是抗癌治療的主要方法之一，這意味著疫苗需要進(jìn)行純化。雖然純化增加了疫苗生產(chǎn)成本，但與其他技術(shù)相比，植物原料的低成本、獲得蛋白質(zhì)的高質(zhì)量以及缺乏哺乳動(dòng)物病原體也是非常具有吸引力的優(yōu)勢(shì)。植物蛋白療法和生物制品在產(chǎn)品安全性和潛在成本效益方面的主要好處將進(jìn)一步促進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的公共衛(wèi)生發(fā)展。綜上所述，植物疫苗為腫瘤防治提供了一種獨(dú)特的抗癌新技術(shù)。

3植物性口服疫苗的研發(fā)前景

不斷增長(zhǎng)的世界人口和不斷出現(xiàn)的疾病促使人們開發(fā)出針對(duì)一系列疾病的更有效的新疫苗。雖然傳統(tǒng)疫苗在世界上被廣泛使用，但是它們的生產(chǎn)需要更高的成本、更多的時(shí)間和更好的基礎(chǔ)設(shè)施。基于植物的可食用疫苗技術(shù)，顯示出對(duì)許多疾病具有強(qiáng)有力和有效保護(hù)的結(jié)果。目前，作為可食用疫苗的許多藥物蛋白已在不同的植物表達(dá)系統(tǒng)中被開發(fā)出來(lái)，并對(duì)其在各種危及生命的疾病進(jìn)行了評(píng)估，其中一些已進(jìn)入臨床試驗(yàn)并顯示出良好的效果（Sayed al.， 2017）。使用植物生產(chǎn)直接口服生物藥物的主要限制之一可能是商業(yè)化的監(jiān)管障礙（Merlin et al.， 2017）。以植物為基礎(chǔ)的系統(tǒng)可以用來(lái)生產(chǎn)其他亞單位疫苗，每劑成本很低，有利于人類或動(dòng)物的健康。盡管針對(duì)傳染病的傳統(tǒng)疫苗已經(jīng)使用了多年，但基于植物的口服疫苗的發(fā)現(xiàn)有可能在未來(lái)完全取代它們。人類和動(dòng)物將不再依賴于局部或系統(tǒng)性的疫苗注射，而會(huì)將疫苗作為日常食物。

植物疫苗開發(fā)平臺(tái)基于冷凍干燥植物生物量的方式具有非常低的生產(chǎn)成本和較低的物流成本。其易于應(yīng)用且不需要凈化、冷鏈、無(wú)菌設(shè)備或受過(guò)培訓(xùn)的人員來(lái)指導(dǎo)，這些特點(diǎn)使得疫苗更穩(wěn)定且更容易操作。此外，納米技術(shù)時(shí)代的新進(jìn)展推動(dòng)了藥物和植物疫苗安全納米輸送載體的開發(fā)（Rosales et al.， 2016）。

動(dòng)物和人類之間的共同疾病稱為人畜共患病，在人畜之間傳播傳染病。人畜共患病不僅是畜牧業(yè)的主要負(fù)擔(dān)，而且還威脅人類健康，約75%的人類新發(fā)傳染病源自人畜共患病原體（Naila & Henry， 2016 ）。植物為動(dòng)物疾病疫苗提供了一個(gè)有吸引力和負(fù)擔(dān)得起的平臺(tái)。植物的疫苗是理想的增強(qiáng)疫苗，可以消除減毒細(xì)菌或病毒的多重增強(qiáng)劑，但對(duì)佐劑的注射要求是目前的限制。因此，需要采用口服疫苗這一方法來(lái)克服這一挑戰(zhàn)。

在過(guò)去的三十多年里，植物分子領(lǐng)域?qū)墒秤靡呙绲膽?yīng)用研發(fā)一直在不斷探索中。高效高產(chǎn)地生產(chǎn)生物制品所需的技術(shù)都已經(jīng)到位，一些符合GMP標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)施已經(jīng)很好地制定了下游加工方式，針對(duì)各種病原體的許多候選疫苗已經(jīng)過(guò)測(cè)試，用于獸醫(yī)的治療性生物制品現(xiàn)在是可行的，部分醫(yī)用疫苗已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段（Rybicki， 2018）。使用植物制成的產(chǎn)品，優(yōu)勢(shì)在于較短的監(jiān)管路徑，對(duì)純化產(chǎn)品要求不高，以及良好的實(shí)用性和療法，對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)人員具有很大的吸引力。

植物是生產(chǎn)重組抗體的新興系統(tǒng)。盡管植物可以作為抗體表達(dá)系統(tǒng)提供所具有的優(yōu)點(diǎn)，但到目前為止，很少有抗體進(jìn)入到臨床試驗(yàn)（Juarez et al.， 2016）。然而，植物表達(dá)系統(tǒng)在不斷改進(jìn)，并發(fā)現(xiàn)它們與其他已建立的表達(dá)系統(tǒng)是互補(bǔ)的。因此，植物口服疫苗的研制對(duì)于負(fù)擔(dān)不起某些傳染病的昂貴治療或預(yù)防的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，這將是一種有利的選擇。

植物性可食用疫苗的技術(shù)發(fā)展迅速，將抗原表達(dá)量提高到有效的實(shí)際口服劑量水平的關(guān)鍵技術(shù)已取得重大進(jìn)展。從臨床前期動(dòng)物試驗(yàn)和臨床試驗(yàn)提供的療效數(shù)據(jù)來(lái)看，植物疫苗不存在安全問(wèn)題。新型致病性病毒毒株不斷出現(xiàn)，對(duì)全球健康構(gòu)成持續(xù)威脅，新冠病毒COVID19就是最新的例子。在抗擊由SARSCoV2病毒引起的COVID19，基于植物的疫苗是一項(xiàng)已被證明具有可行性的技術(shù)（Sergio et al.， 2020）。雖然植物疫苗的研究與應(yīng)用還存在很多挑戰(zhàn)，但植物疫苗依然為傳統(tǒng)疫苗學(xué)的研發(fā)提供了一條充滿希望的新途徑。

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（責(zé)任編輯蔣巧媛）