Реферати » Реферати по біології » Трансгенні рослини як біопродуценти білків медичного призначення

Трансгенні рослини як біопродуценти білків медичного призначення

тоді як при інтеграції генів в геном вірусів в заражених вірусами рослинах забезпечується їх тимчасова (транзієнтної) експресія. Накопичення відповідних бел-кових продуктів визначатиметься періодом вегетації зараженого рослини-хазяїна. З іншого боку, пре-майном вірусного шляху накопичення білків в рослинах є короткий період розмноження вірусних годину-тиц, простота інфікування рослин, а також широкий діапазон різних видів рослин, які могли б бути використані для цих цілей.

Рослини-продуценти антитіл

Мета імунізації організму вакцинами - індукувати продукцію антитіл на патогенний агент. Альтерна-тівой такому підходу є метод пасивної імунізації, заснований на введенні готових іммуноглобу-линів. Широке застосування такого підходу довгий час був обмежений високою вартістю антитіл, напів-чаєм традиційними способами. У 1989 р була показана можливість збірки функціонально активних їм-муноглобулінов класу IgG і IgA з легкої і важкої ланцюгів в рослинах тютюну (Hiatt et al., 1989). З того моменту в декількох великих лабораторіях світу були отримані трансгенні рослини-продуценти різних типів антитіл до епітопів ряду патогенних агентів. У таблиці 1 представлена ??зведення цих результатів.

Таблиця 1

Рослини-продуценти антитіл

Застосування і специфічність Клас антитіл Рослина-продуцент Рівень продукції Літ. посилання
Зубний карієс; стрептококовий антиген IgA-IgG Тютюн 500 мкг / г сирої ваги Ma et al. 1995, 1998
Вірус простого герпесу 2 IgG Соя Немає даних Zeitlin et al. 1998
Діагностика ряду захворювань; антитіла, специфічні до IgG людини IgG Люцерна 1% сумарного білка Khoudi et al. 1999
Терапія раку; раковий ембріональний антиген ScFv

Пшениця

Рис

900 нг / г сирої ваги (листя )

1,5 мкг / г сирої ваги (насіння)

29 мкг / г сирої ваги (листя)

32 мкг / г сирої ваги (насіння)

Stoger et al. 2000; Torres et al. 1999

Як видно з таблиці 1, до теперішнього часу отримані трансгенні рослини тютюну, люцерни, пшениці, рису та сої. Серед цих рослин виділяються дві групи: продуценти імуноглобулінів до антигенів двох пато-генних агентів (стрептокок і вірус простого герпесу другого типу) і антитіл, специфічних до ракового ембріо-нальному антигену і до IgG людини.

Аналізуючи рівень експресії перенесених генів в геномі рослин-біопродуцентов антитіл, можна відзначити її еконо-тити, що рівень продуктивності імуноглобуліну до поверхневого антигену Staphylococcus mutants в рослинах тютюну виявився найбільш високим і склав 500 мкг / г сирої ваги ( табл. 1). Такі антитіла, виділений-ні з трансгенних рослин тютюну, попереджали розвиток карієсу у пацієнтів при безпосередньому нане-сення їх на зубну емаль і не поступалися за своїми властивостями аналогічним антителам, що одержуються з гібридоми мишей.

Імуноглобуліни до ракового ембріонального антигену були отримані в трансгенних рослинах рису і пшениці (табл. 1). Такі антитіла використовуються в імунотерапії онкологічних захворювань, а також для візуалізації пухлини in vivo.

Трансгенні рослини розглядаються як потенційний недорогий джерело імуноглобулінів для ме-дичних і дослідницьких цілей. На малюнку представлена ??динаміка вартості одного грама чистого IgA, виробленого в різних експрессірующіх системах, за оцінками компанії "Planet Biotechnology" (Daniell et al., 2001). З графіка видно, що рівень експресії значно впливає на кінцеву вартість IgA в разі продукції в культурі клітин ссавців і молоці трансгенних тварин. Меншою мірою зави-симость ціни від рівня експресії спостерігається при використанні трансгенних рослин. Це пов'язано з тим, що кінцева ціна рекомбінантного білка складається з вартості напрацювання сирого матеріалу і вартості його виділення. Вважається, що вартість очищення приблизно однакова для всіх систем, а відмінність обу-словлено витратами при напрацюванні сирого матеріалу, яка в клітинах ссавців і трансгенних живіт-них набагато вище.

Рослини-продуценти субодиничних вакцин

Трансгенні рослини-продуценти епітопів хвороботворних агентів людини і тварин отримали назву "їстівних вакцин". Механізм імунізації такими вакцинами заснований на антігенпредставляющіе здатності перитонеальних макрофагів тонкого кишечника ссавців. У кишечнику чужорідний білок, що володіє антигенними властивостями, розпізнається спеціальними М-клітинами, які широко представлені в товщі слизу-стого епітелію. М-клітини транспортують захоплений антиген до перитонеальним макрофагам і В-лімфоцитам, які перебувають в лімфоїдних утвореннях тонкого кишечника (пеєрових бляшках). В результаті презентації антигену на поверхні антиген-представляють клітин відбувається активація T-лімфоцитів-хелпери, які в поєднанні з антигеном активують В-лімфоцити. Диференційовані В-клітини виходять з лімфоїдних фолікулів слизової оболонки і посту-пают через загальну циркуляцію в мезентеральной лімфатичні вузли, де відбувається їх дозрівання і перетворюється-щення в плазматичні клітини, що синтезують специфічні до антигену антитіла. Плазматичніклітини спо-собнимі знову мігрувати до слизових оболонок дихальних шляхів, шлунково-кишкового і сечостатевого трак-тов. Секреторні імуноглобуліни IgA транспортуються на поверхню слизових оболонок, де вони пов'язуючи-ються з чужорідними агентами і перешкоджають їх проникненню в організм. Слід зазначити, що мукозная вак-цинаций стимулює як імунна відповідь слизових оболо-чек - першого захисного бар'єру на шляху патогенних агентів, так і загальний імунну відповідь організму (Walmsley, Arntzen, 2000).

Рис. Динаміка ціни за 1 грам рекомбінантного IgA, отриманого з різних експрессірующіх систем в залежності від рівня експресії. I - культура клітин ссавців; II - молоко трансгенної кози; III - трансгенні рослини (насіння); IV - трансгенні рослини (зелена біомаса) (По: Daniell et al., 2001).

Таблиця 2

Антигени, експресовані в рослинах

Патогенний агент або токсин Рослина-продуцент Антиген Посилання
Вірус гепатиту В

Тютюн

Картопля

Люпин

Салат

HbsAg Mason et al., 1992; Thanavala et al., 1995; Richter et al., 2000; Kapusta et al., 1999
Вірус сказу Томати Глікопротеїн вірусу сказу McGarvey et al., 1995
ентеропатогенну E. Coli

Тютюн

Картопля

Кукурудза

В-субодиниця ентеротоксину E. Coli Haq et al., 1995; Masonet al., 1998; Streatfield et al., 2000
Холерний вібріон Картопля В-субодиниця токсину V. Cholerae Arakawa et al., 1997
Вірус ящура

A. thaliana

Люцерна

VP1 Carrillo et al., 1998; Wigdorovitz et al., 1999
Streptococcus mutants (зубний карієс) Тютюн S. mutants поверхневий антиген SpaA Tacket, Mason, 1999
Цитомегаловирус Тютюн Глікопротеїн В Tackaberry et al., 1999
Вірус Норфолк

Тютюн

Картопля

Антиген капсида вірусу Норфолк Mason et al., 1996; Tacket et al., 2000
ВИЧ1 Тютюн gp120 Giddings et al., 2000
Вірус трансмиссивного гастроентериту свиней

A. thaliana

Тютюн

Кукурудза

Глікопротеїн S коронавируса Tuboly et al., 2000; Streatfield et al., 2000

До теперішнього часу отримані трансгенні рослини тютюну, картоплі, люпину, салату, томатів, кукурудз-зи, A. thaliana та люцерни, що синтезують антигени різних інфекційних патогенів людини і жи-Вотня (табл. 2).

Першими "їстівними вакцинами" були трансгенні рослини тютюну і картоплі, експресуючі по-верхностних антиген вірусу гепатиту людини HbsAg (Mason et al., 1992). Згодовування бульб картоплі-продуцента HbsAg мишам стимулювало розвиток мукозні (слизового) і загального гуморального імунного від-вета (Thanavala et al., 1995).

Токсини, що виділяються ентеропатогеннной E. Coli і холерним вібріоном, викликають шлунково-кишкові розлади у людини і тварин і є сильними оральними імуногенний. При попаданні в кишечник токсини викликають продукцію специфічних IgG і IgA імуноглобулінів. Створені трансгенні расте-ня тютюну, картоплі і кукурудзи, які синтезують В-субодиницю ентеротоксину E. Coli (табл. 2). Була про-аналізував ступінь протективного імунітету, набутого мишами при оральної вакцинації трансген-ним картоплею. Імунізовані миші володіли стійкістю до дії орально вводиться токсину в порівнянні з контрольною групою, що споживала нетрансгенние бульби, хоча рівень стійкості був нижче, ніж у мишей, імунізованих введенням в шлунок еквівалентної кількості В-субодиниці природного токсину. Отримані на тваринних моделях результати по виробленню захисного імунітету проти ентеропатогенної E. coli були підтверджені в подальшому в клінічних дослідженнях на добровольцях (Tacket et al., 2000). В аналогічній роботі (Arakawa et al., 1997) було показано розвиток захисного імунітету у ми-шей після згодовування бульб трансгенної картоплі, експресує В-субодиницю токсину V. cholerae. Імунізація супроводжувалася виробленням антитіл класів IgG та IgA.

Не зупиняючись детально на інших антигенах, наведених у таблиці 2, слід зазначити, що практичні скі у всіх отриманих рослинах-продуцентах відбувалася збірка індивідуальних молекул антигену в мульти-мірні комплекси або вірусоподібні частинки, які стимулювали розвиток як мукозні, так і загального гуморального імунної відповіді при згодовуванні експериментальним тваринам. Основні переваги "з'їдають-добних вакцин" - економічність, безпеку і доступність для широкої імунопрофілактики

Сторінки: 1 2 3 4

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар