生物技术前沿文章2

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9、会展中心用户名密码首页-技术前沿-生物医药生物药品“植物制造”作者：译/廖雅静时间：2006-06-1416:05:36来源:生物技术世界浏览评论如果不需要考虑国际规范，技术难关，以及安全性命题，仅按字面意思理解的话，生物制药也许本来可以简单到直接在树木上生长出药物。文/MariamAndrawiss在2005年9月的联合国世界政府首脑峰会期间，联合国秘书长科菲

10、.安南呼吁对千年发展目标（MDGs）施以更强烈的支持。这些目标，包括在2015年前寻求治愈大部分全球性社会经济弊病的途径，以及在发展中国家和发达国家之间搭建共同条约的基础。在8个千年发展目标中，有两项与疫苗接种和传染性疾病直接相关。第三项则是寻找为发展中国家提供他们能够负担得起的必须药品，以及与私人部门经济合作谋求新技术的利益。考虑到每年有成百万的人口由于缺乏有效的药品和疫苗，不必要的丧生，遭受疾病或生存环境的折磨。必须的药品除了能够挽救生命，增强健康体质，还应该是人们能够得到并且经济上可以负担的高质量的药物。目前的研究提示了开展分子农业的前景，利用植物生产药品可能会为成功制造一系

11、列在研究和诊断中使用的蛋白质提供一条有效的途径。利用植物生产药用蛋白具有以下若干优点：成本低于以微生物发酵、昆虫和哺乳动物细胞培养为基础的传统方法。一些研究结果表明植物生产重组蛋白质的成本仅为微生物发酵系统的10%，或者哺乳动物细胞培养系统的0.1%。当生产高产蛋白的时候，植物的经济学优势是其它方式难以望其项背的。另一项利用植物生产药品的主要优点在于能够进行快速评测的潜力。位于美国北加州的BiolexTherapeutics公司利用一种小型绿色水生植物浮萍Lemna生产重组的人体治疗用蛋白质。“从进行转化工作开始，到制造出转基因植株，我们只花费了3~4个月的时间就得到了能够投入生产

12、的流水线，”公司的研发副总裁LynnDickey博士介绍到。作为生物工厂的植物利用植物进行大规模的生长、收获和处理药用蛋白质在技术上是可行的。经过基因修饰的作物包括可食用的疫苗，包括可以直接食用的或只需要经过部分处理的植物。通过将蛋白质表达定位于植株的不同器官，如种子，从而创造出一个稳定的储存系统。将重组蛋白定位于细胞不同的亚细胞区域，如内质网——一个有利于它的正确折叠和组装的适宜环境，就能增加重组蛋白的生产总量。此外，对重组蛋白进行膜定位还有利于对产品的富集，从而使用于下游的纯化工作的成本最小化。最后，利用植物生产药物与通过动物或人体资源进行的生产不同，能够降低被来自人或动物体的

13、病原体污染的风险。到目前为止，利用植物生产药用蛋白质能够被分为以下3种：人源生物药用蛋白，包括生长激素，人血清清蛋白，β-干扰素，以及红细胞生成素；重组抗体，如IgG1、IgM；以及重组亚单位疫苗，针对诸如乙型肝炎表面蛋白，狂犬病毒糖蛋白，以及霍乱毒素B亚单位。重组蛋白质表达水平的高低决定了分子农业能否成功产业化。在目睹了2003年度美国CropTech公司由于不能达到进行产业化生产必需的表达水平而导致破产之后，产量无疑成了核心问题。“产量是一个临界点，”费城托马斯杰佛逊大学的HilaryKoprowski博士是探索利用植物表达动物蛋白这一领域的先驱者，他谈到：“你能够通过扩大植株

14、的种植量来克服这一点，而且这样做显然比使用哺乳动物细胞时要方便得多，但是这样做的同时，我们还是更倾向于依靠增加单产来提高产量。”选择用于生产的植株对于决定产量是关键。常用作物可以分为下列4种不同的植物：多叶的植物，如烟草、紫花苜蓿、莴苣和大豆等；谷类以及荚果类；果实和蔬菜；以及纤维类和油类作物。其中每一种都各有利弊，通常仅作为执行生产重组蛋白功能的载体。生产蛋白质的烟草烟草是在实验室研发水平用来生产重组药用蛋白质时最广泛使用的一种植物。圣路易斯的植物生物工程公司Chlorogen就选择了烟草来生产它的重组蛋白。“烟草已经经过相当长时间的应用了，它的作用类似于实验用的大鼠，”该公司的

15、总裁和首席执行官DavidDuncan博士说到，“烟草不但很容易进行转化操作，而且还是仅次于甘蔗的地球上第二大生物量生产者。烟草也是一种在一个生长季节能够收获多达5茬的作物，并且在收获后仍然在原始植株上进行再生长。与其它植物比，烟草的另一个优点是自花授粉，因此，即使某一个内在机制如母源性遗传被破坏了，仍然可以有效的降低交叉污染的可能性。”引入由感兴趣的基因所编码的蛋白质的过程被称为转化，通常会使用两种手段。一种是通过载体介导，由植物寄生性的土壤农杆菌（Agrobact