利用植物生物反應器生產藥用蛋白的研究

摘要：隨著分子農業的迅猛發展，植物生物反應器應用日益廣泛。本文就現階段利用植物生物反應器生產蛋白制劑的現狀進行了綜述，并對此項技術的發展前景進行了展望。

關鍵詞：植物生物反應器；疫苗；藥用蛋白

中圖分類號： TQ464.7 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.21.037

植物生物反應器即利用植物懸浮細胞或整株植物，生產各類活性蛋白。例如具有重要藥用價值的人或動物的疫苗、抗體和氨基酸或各種植物次生代謝產物等[1]。

上世紀90年代，植物分子農業引起廣泛關注，植物生物反應器越來越受到科研工作者的青睞。其最大優點是規模大成本低。植物是非常良好的蛋白表達系統，作為生物反應器生產藥用蛋白，具有生產成本低廉，有完整的真核細胞表達系統，使蛋白產物具有較強的生物活性的優點。

常見的植物，如擬南芥、亞麻芥、紅花、水稻、煙草、馬鈴薯、番茄、大豆、玉米、大麥、小麥、油菜、豌豆等都可以用作制備植物生物反應器。

1利用植物生物反應器生產藥用蛋白

在植物生物反應器的應用中，最廣泛的應屬生產各種疫苗用的抗原蛋白。自從Cardineau等[2]報道利用植物生物反應器制備疫苗以來，很多種病原體的抗原蛋白都在植物中獲得成功表達，見表1。

生產藥用蛋白或治療性蛋白是植物生物反應器的另一個重要應用領域，其中包括：各種替代性蛋白，第八因子、胰島素等；用于診斷的各種抗體和酶類；用于免疫調節的白介素、干擾素和一些生長因子等。

2利用植物生物反應器生產營養成分

隨著植物分子農業的迅猛發展，人們已經可以利用基因工程技術來提高植物中某種營養物質的含量或利用植物生產某種目標營養物質。如利用植物生物反應器生產β-胡蘿卜素[3]、類黃酮[4]、番茄紅素[5]和各種氨基酸[6]等。

3植物生物反應器的發展前景

植物生物反應器在應用過程中還存在一些問題，例如產品表達量低，近年來科研人員試圖通過在載體中插入強啟動子、優化密碼子、克服基因沉默及對蛋白進行特定部位的定位表達等措施來克服這一缺點。另外，植物生物反應器同其他轉基因技術一樣，存在生物安全性問題。針對這一問題，科研人員采取很多行之有效的措施，例如在培育帶有明顯表型的標記基因的藥用轉基因植物的，從而有效避免外源基因逃逸，保證其生物安全性。

在未來的暢銷藥物中，蛋白藥物將占主要地位，植物生物反應器因其具有廉價、安全、易于存儲和運輸等優點，將會成為藥用蛋白主要的生產系統。隨著科研人員的不懈努力，利用植物生物反應器生產藥用蛋白的技術也將迅猛發展，植物生物反應器有望成為21世紀人類藥物的“生產車間”，必將帶來巨大的經濟和社會效益。

參考文獻

[1]全美平，任秀娟.植物生物反應器生產藥用蛋白[J].氨基酸和生物資源，2012，34（04）：47-50.

[2]Cardineau G A，Curtiss R.Oral immunisation by transgenic plants[P].world Patent Application，WO90/02484，1990.

[3]Aluru M， Xu Y， Guo R， Wang Z， Li S， White W， et al. Generation of transgenic maize with enhanced provitamin A content. J Exp Bot 2008（59）：3551-62.

[4]Butelli E， Titta L， Giorgio M， Mock HP， Matros A， Peterek S， et al. Enrichment of tomatofruit with health-promoting anthocyanins by expression of select transcription Factors.

[5]Fraser PD， Romer S， Shipton CA， Mills PB， Kiano JW， Misawa N， et al. Evaluation of transgenic tomato plants expressing an additional phytoene synthase in a fruitspecific manner. Proc Natl Acad Sci USA 2002（99）：1092-7.

[6]Dancs G， Kondrak M， Banfalvi Z. The effects of enhanced methionine synthesis on amino acid and anthocyanin content of potato tubers. BMC Plant Biol 2008（8）：65.

作者簡介：楊賀，本科學歷，長春醫學高等?？茖W校，講師，研究方向：生物工程。