转基因植物技术与制药.ppt

转基因植物疫苗转基因植物疫苗主要内容主要内容1 转基因植物疫苗的概念及其发展历史转基因植物疫苗的概念及其发展历史2 利用转基因植物生产疫苗的原理及基本利用转基因植物生产疫苗的原理及基本方法方法3 转基因植物疫苗种类及应用转基因植物疫苗种类及应用4 转基因植物疫苗的优点转基因植物疫苗的优点5 转基因研究中的问题及解决办法转基因研究中的问题及解决办法 6 展望展望1转基因植物疫苗的概念及其发展历史转基因植物疫苗转基因植物疫苗：利用基因工程技术利用基因工程技术，将将病原微生物的抗原编码基因病原微生物的抗原编码基因进行克隆重组进行克隆重组,导入植物细胞生成转基因植物导入植物细胞生成转基因植物,进而表达进而表达产物，它能激发粘膜免疫产物，它能激发粘膜免疫,使机体产生特使机体产生特异性抗病能力异性抗病能力。发展史发展史1989，Hiat首次在首次在Nature发表了转基因植发表了转基因植物疫苗的研究；物疫苗的研究；1990年年,Curtiss等人在烟草种子中表达了具等人在烟草种子中表达了具抗原性的变异链球菌表面蛋白获得成功。抗原性的变异链球菌表面蛋白获得成功。1992年年,asonason等人在烟草中又表达了乙肝等人在烟草中又表达了乙肝表面抗原表面抗原(BsAgBsAg);至今，有至今，有7070多篇研究论文发表，有的进入多篇研究论文发表，有的进入临床阶段。临床阶段。世世 界界 第第 一一 种种 口口 服服 植植 物物 疫疫 苗苗2植物疫苗基本原理及方法植物疫苗基本原理及方法 原理：转基因植物疫苗或植物疫苗是把原理：转基因植物疫苗或植物疫苗是把植物基因工程技术与机体免疫机理相结合植物基因工程技术与机体免疫机理相结合,生产出能使机体获得特异性抗病能力的疫生产出能使机体获得特异性抗病能力的疫苗。苗。动物试验已证实,转基因植物表达的抗原蛋白经纯化后仍保留了免疫学活性,注入动物体内则能产生特异性抗体。2.1利用植物生产疫苗的程序2.1利用植物生产疫苗的程序利用植物生产疫苗的程序疫苗目的基因的克隆疫苗目的基因的克隆;高效植物高效植物表达载体系统表达载体系统的构建的构建;植物细胞的遗传转化植物细胞的遗传转化;受体细胞的组织培养及植株再生受体细胞的组织培养及植株再生;抗性植株的筛选和分子鉴定抗性植株的筛选和分子鉴定;转化植株栽培及种植转化植株栽培及种植;目标产品的提取、分离和纯化及免疫学实目标产品的提取、分离和纯化及免疫学实验等。验等。2.2 主要表达系统主要表达系统(1)稳定的整合表达系统稳定的整合表达系统：一般以根癌农杆菌环状：一般以根癌农杆菌环状Ti质粒上质粒上的的DNA片断为载体片断为载体,把编码结构性抗原决定簇参与诱导保把编码结构性抗原决定簇参与诱导保护性免疫应答的病原体护性免疫应答的病原体DNA序列导入植物细胞内序列导入植物细胞内,并整合并整合到染色体上到染色体上,整合了外源基因的植物细胞在一定的条件下整合了外源基因的植物细胞在一定的条件下长成新植株长成新植株,这些植株在生长过程中可表达出疫苗这些植株在生长过程中可表达出疫苗,并把这并把这些性状遗传给子代些性状遗传给子代,形成形成表达疫苗的植物品系表达疫苗的植物品系。(2)瞬时表达系统瞬时表达系统：主要是利用基因工程植物病毒：主要是利用基因工程植物病毒(如烟草如烟草花叶病毒、豇豆花叶病毒花叶病毒、豇豆花叶病毒)为载体为载体,将编码疫苗抗原决定簇将编码疫苗抗原决定簇基因序列插入基因序列插入植物病毒基因组植物病毒基因组中中,再用此重组病毒感染植再用此重组病毒感染植物物,抗原基因随病毒在植物体内复制、装配而得以高效表抗原基因随病毒在植物体内复制、装配而得以高效表达。达。3 转基因植物疫苗种类及应用转基因植物疫苗种类及应用 1990年年,在转基因烟草中用农杆菌介导转化法表达在转基因烟草中用农杆菌介导转化法表达出约占烟草蛋白出约占烟草蛋白0.02%的变异链球菌表面蛋白的变异链球菌表面蛋白(spaA);Mason(1992)提出了利用转基因植物生产可食用提出了利用转基因植物生产可食用疫苗的概念疫苗的概念;在短短在短短10年左右的时间里年左右的时间里,已经有十几种病毒或细已经有十几种病毒或细菌的抗原基因在转基因植物中获得表达菌的抗原基因在转基因植物中获得表达,且基本保且基本保留了其天然免疫原性。留了其天然免疫原性。报道的植物疫苗主要种类报道的植物疫苗主要种类(1)细菌疫苗细菌疫苗:主要有大肠杆菌热不稳定毒素B亚单位疫苗和霍乱毒素B亚单位疫苗。(2)病毒疫苗病毒疫苗:目前研制出的病毒疫苗有乙型肝炎疫苗、免出血症病毒疫苗、口蹄疫病毒疫苗、传染性胃肠炎冠状病毒疫苗、狂犬病病毒疫苗、诺沃克病毒疫苗、传染性胃肠炎病毒疫苗、呼吸道合胞病毒疫苗等。(3)寄生虫疫苗寄生虫疫苗:李霞等将疟原虫多表位抗原(AWTE)基因与CT-B基因融合构建植物表达载体转化烟草,经PCR检验证实成功,经Westernblotting等分析表明特异表达的融合蛋白是CT-B和AWTE基因的结合,具有二者的抗原活性。(4)避孕疫苗避孕疫苗:哺乳动物受精过程中精卵结合是具有种属特异性的,这种特异性是由精子表面的特异蛋白与卵细胞透明带ZP3糖蛋白通过受体配体模式进行的。Fitchen等将小鼠ZP3蛋白的一个抗原决定簇融合表达在TMV的衣壳蛋白中,在感染的植物中产生高水平的融合蛋白,用该蛋白免疫小鼠,小鼠体内产生了抗ZP3的特异性血清抗体,能识别ZP3的合成肽。4 转基因植物疫苗的优点转基因植物疫苗的优点成本低廉成本低廉；疫苗易于口服，疫苗易于口服，安全安全方便；方便；口服疫苗比传统疫苗更口服疫苗比传统疫苗更有效有效；它能对真核蛋白质进行它能对真核蛋白质进行准确准确的翻译后加工的翻译后加工修饰修饰,使三维空间结构更趋于自然状态使三维空间结构更趋于自然状态；易于存储易于存储和分发和分发,无需冷藏设备无需冷藏设备,可长期随时可长期随时供给。供给。传统疫苗传统疫苗经典疫苗制备的基本过程包括：选择适宜经典疫苗制备的基本过程包括：选择适宜的培养基或细胞进行茵、毒株大量繁殖，的培养基或细胞进行茵、毒株大量繁殖，收集培养物，提纯，半成品捡定，稀释，收集培养物，提纯，半成品捡定，稀释，分装，成品检定；分装，成品检定；疫苗的基本成分包抗原、佐剂、防腐剂、疫苗的基本成分包抗原、佐剂、防腐剂、稳定剂、灭活剂及其他活性成分。稳定剂、灭活剂及其他活性成分。传统疫苗的成份传统疫苗的成份5 转基因研究中的问题及解决办法转基因研究中的问题及解决办法重组蛋白的表达问题重组蛋白的表达问题（主要）；（主要）；重组蛋白的转译后修饰及糖基化问题；重组蛋白的转译后修饰及糖基化问题；用于口服时易被消化及其作用机理问题；用于口服时易被消化及其作用机理问题；表达产物的提取加工费用问题；表达产物的提取加工费用问题；口服抗原疫苗免疫耐受方面的问题。口服抗原疫苗免疫耐受方面的问题。重组蛋白的表达问题重组蛋白的表达问题 重组蛋白的表达量低重组蛋白的表达量低,表达效率不稳定表达效率不稳定在已报道的研究中,外源基因所表达的重组抗原蛋白,大约只占植物中可溶性蛋白的0.01%0.37%;转基因沉默转基因沉默由于外源基因的甲基化及基因共抑制等而使外源基因的表达不稳定.提高表达水平的一些方法提高表达水平的一些方法1 优化密码子的使用；优化密码子的使用；2 启动子的选择；启动子的选择；3 对目的基因进行改造与优化（使用植物偏爱密对目的基因进行改造与优化（使用植物偏爱密码子）；码子）；4 特定调控序列的使用（增强子、内含子使用）；特定调控序列的使用（增强子、内含子使用）；5 消除位置效应（消除位置效应（应用核基质结合区以及定点整应用核基质结合区以及定点整合技术合技术）；）；6 外源蛋白的靶向表达（蛋白体、种子中的质体、外源蛋白的靶向表达（蛋白体、种子中的质体、叶绿体等）。叶绿体等）。选择合适启动子选择合适启动子双子叶植物：双子叶植物：35启动子；启动子；单子叶植物：单子叶植物：Actin、bi启动子；启动子；特异性启动子特异性启动子种子特异性启动子、果实特异性启动子、叶肉细胞特异性启动子、根特异性启动子、损伤诱导特异性启动子、化学诱导特异性启动子、光诱导特异性启动子、热激诱导特异性启动子等。复合式启动子复合式启动子优化密码子优化密码子选择植物偏爱的密码子；选择植物偏爱的密码子；外源基因的含量和分布与宿主染色体外源基因的含量和分布与宿主染色体尽量一致或接近尽量一致或接近,防止宿主识别系统对外源防止宿主识别系统对外源基因的甲基化。基因的甲基化。6 展望展望尽尽管管利利用用转转基基因因植植物物生生产产口口服服疫疫苗苗存存在在许许多多问问题题,其其前景仍是十分美好的前景仍是十分美好的;对对于于世世界界上上偏偏僻僻落落后后贫贫穷穷的的国国家家和和地地区区的的人人们们、对对动动荡荡不不安安的的发发展展中中国国家家的的人人们们以以及及发发达达国国家家的的穷穷人人们们而而言言可可以以通通过过服服用用廉廉价价的的植植物物疫疫苗苗获获得得抵抵抗抗疾疾病病的免疫力的免疫力;可可以以肯肯定定,利利用用转转基基因因植植物物生生产产的的食食用用疫疫苗苗将将成成为为人人类防治疾病的又一有力工具。类防治疾病的又一有力工具。The The end!end!