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84農(nóng)業(yè)網(wǎng) 時(shí)間：2018-03-14 作者：佚名 來源：網(wǎng)絡(luò)整理
病了，無須打針，也用不著吃藥，只要吃上幾個(gè)水果就行。甚至吃根胡蘿卜也能使人獲得免疫，預(yù)防拉肚子。
這是科學(xué)家為人們設(shè)計(jì)的未來生活。在他們的不懈努力下，此情景離人類越來越近。
在中國科學(xué)院微生物研究所國家植物基因研究中心(方榮祥實(shí)驗(yàn)室)，各式各樣的光照培養(yǎng)箱里養(yǎng)滿了剛剛做過“基因手術(shù)”的胡蘿卜、煙草等植物。研究人員正在為將轉(zhuǎn)輪狀病毒抗原蛋白基因和毒大腸桿菌抗原蛋白轉(zhuǎn)入胡蘿卜而忙碌著。
該項(xiàng)目2003年開始得到國家863計(jì)劃的支持。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院院士方榮祥說，雖然具體時(shí)間難以確定，但從目前的研究來看，利用胡蘿卜生產(chǎn)口服疫苗是指日可待的。那時(shí)，對于病人而言，吃藥也許是一種品嘗美味的享受。
蔬菜搖身變疫苗
這個(gè)天方夜譚的科研設(shè)想，1990年得到了證實(shí)。
那年，國外的兩名科學(xué)家首次以專利形式發(fā)表了利用植物生產(chǎn)疫苗的方法，他們在轉(zhuǎn)基因煙草中轉(zhuǎn)成了變異鏈球菌的表面抗原。經(jīng)過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，這種抗原可以誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生特異的抗體。
近十幾年，利用植物生產(chǎn)口服疫苗的研究有許多報(bào)道，盡管大多數(shù)免疫實(shí)驗(yàn)還在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，但是到目前為止，植物口服疫苗進(jìn)入臨床試驗(yàn)的已有至少5種。
第一個(gè)用于臨床試驗(yàn)的可食用植物疫苗是抗細(xì)菌性腹瀉的轉(zhuǎn)基因土豆。這一里程碑式的研究結(jié)果證明，食用轉(zhuǎn)基因植物可有效地激起人類的免疫反應(yīng)。
然而，這個(gè)里程碑式的研究并沒能解決嬰幼兒重癥腹瀉。輪狀病毒是導(dǎo)致嬰幼兒重癥腹瀉的主要病原，但目前尚缺乏有效、安全的疫苗。出于安全性的考慮，國際上曾試驗(yàn)過源自動(dòng)物的輪狀病毒疫苗或動(dòng)物病毒與人病毒的重配疫苗，但由于在嬰幼兒試驗(yàn)中發(fā)生腸套疊而被停止使用。
因此利用轉(zhuǎn)基因胡蘿卜來生產(chǎn)輪狀病毒抗原，通過口服轉(zhuǎn)基因胡蘿卜使人產(chǎn)生免疫力的設(shè)想得到了國家863計(jì)劃的支持，在方榮祥院士領(lǐng)導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)室正在集中精力解決用胡蘿卜作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)口服疫苗的關(guān)鍵技術(shù)。
中國科學(xué)院微生物研究所國家植物基因研究中心(方榮祥實(shí)驗(yàn)室)的前身是中國科學(xué)院生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，早在上世紀(jì)80年代末就成功地將煙草花葉病毒和黃瓜花葉病毒的外殼蛋白基因轉(zhuǎn)入煙草，得到了抗兩種病毒的轉(zhuǎn)基因煙草。與此同時(shí)培養(yǎng)了一批掌握了植物分子生物學(xué)技術(shù)的人才隊(duì)伍，在轉(zhuǎn)基因植物研究方面一直走在前列。
為何選擇胡蘿卜
研究者之所以選擇植物作為載體，是因?yàn)榕c動(dòng)物和微生物相比，植物具有諸多先天的優(yōu)越性。
方榮祥院士說，某些疫苗可以終身有效，有些疫苗(如霍亂、破傷風(fēng))卻需要定期攝入。后一類疫苗如果利用植物作為載體，直接食用會(huì)更方便，而且還可以避免因注射器消毒不徹底帶來的交叉感染。這種口服疫苗充分利用了植物可食性、生產(chǎn)廉價(jià)性的特點(diǎn)，是目前利用植物作為生物反應(yīng)器的主要產(chǎn)品。
此外，植物可以在農(nóng)田大面積種植，生產(chǎn)成本低，許多可以生食，植物不會(huì)成為人類或動(dòng)物病原體的寄主，還有易于儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。目前利用植物反應(yīng)器來表達(dá)醫(yī)用蛋白所用的植物載體主要集中在煙草、土豆、西紅柿等少數(shù)植物。
“但是，從煙草中分離純化目的蛋白成本較高，而土豆煮熟后會(huì)使目的蛋白活性損失約50%%�？缮车霓D(zhuǎn)基因植物可避免這些缺點(diǎn)，而且口服可省去注射、冷藏等操作和器具�！边@正是他們選擇胡蘿卜作為載體的原因。
“與西紅柿和生菜等相比，胡蘿卜更容易運(yùn)輸、耐儲(chǔ)藏，產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富，而且在全球各地都可以種植。既可生吃，又可加工成飲料�！狈綐s祥院士說。
長在地里的基因藥物
那么，能夠當(dāng)藥吃的植物是怎樣產(chǎn)生的？
與各種轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)流程相似，研究人員首先要將某種特定蛋白的基因轉(zhuǎn)入普通植物，經(jīng)多代繁殖、篩選，最終得到穩(wěn)定表達(dá)特定蛋白的純合植物系。再經(jīng)過轉(zhuǎn)基因植物中抗原蛋白的有效性和生物安全性方面的檢測。這時(shí)，這些植物家族新成員就可以從實(shí)驗(yàn)室大步走向田間，大規(guī)模繁衍。
我們具體來看一下可預(yù)防腹瀉的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜的產(chǎn)生過程。
首先，提取輪狀病毒基因，把病毒表面蛋白的基因克隆到植物表達(dá)載體上，將載體轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌中，通過農(nóng)桿菌再把含有病毒蛋白基因的載體轉(zhuǎn)到植物細(xì)胞里并整合到植物基因組中，這個(gè)轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)可再生出一株完整的植物。
再把這個(gè)細(xì)節(jié)放大來看。將胡蘿卜籽消毒后種到培養(yǎng)基里，它會(huì)像豆芽一樣發(fā)芽。把子葉(豆瓣)和根須切掉，再把下胚軸(豆芽根)切成小段，將這些小段與攜帶含有病毒蛋白基因的載體的農(nóng)桿菌培養(yǎng)液一起浸泡，農(nóng)桿菌就會(huì)吸附在下胚軸的切口處，并將含有病毒蛋白基因的載體轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞中，經(jīng)過培養(yǎng)，切口處會(huì)長出多個(gè)單株植物小苗，待它們在培養(yǎng)劑中生根后，再移到花盆里。這些再生出的小苗每一個(gè)細(xì)胞都帶有轉(zhuǎn)入的外源基因并能表達(dá)相應(yīng)的外源蛋白質(zhì)。
接下來，要進(jìn)行分子水平的檢測。確認(rèn)的含有輪狀病毒抗原基因的植物，培育這些植物使其長大，開花結(jié)籽，并種植下一代。長出來的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜，先要進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，成功后，再去做毒理實(shí)驗(yàn)，要保證對人、環(huán)境和其他動(dòng)物有沒有毒害。
這些程序都完成了，才可以進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)，最終走向市場。
“我們現(xiàn)在得到了3種轉(zhuǎn)輪狀病毒蛋白基因的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜，每種得到了幾十顆種籽�，F(xiàn)在是冬天，我們將一部分種到溫室里了�！痹搶�(shí)驗(yàn)室副研究員陳曉英告訴記者，“接下來的工作還很多，要逐步去完成�！�
走向消費(fèi)還需時(shí)日
因此，想吃這個(gè)胡蘿卜還得耐心等上一段時(shí)間。
目前，世界主要發(fā)達(dá)國家和部分發(fā)展中國家都制定了各自對轉(zhuǎn)基因生物的管理法規(guī)，負(fù)責(zé)對其安全性進(jìn)行評估，我國也不例外。
“因此，最終面世的產(chǎn)品，在安全性上會(huì)嚴(yán)格把關(guān)的�！标悤杂⒄f。
首先，轉(zhuǎn)基因胡蘿卜對要對使用者絕對安全。在最終產(chǎn)品中，不會(huì)含有任何選擇標(biāo)記，所轉(zhuǎn)入的目的基因也都是國家批準(zhǔn)的已商品化的外源基因。其次，胡蘿卜將在與外界完全隔離的溫室中培育，既不會(huì)發(fā)生對其他物種不利的基因漂移，也不會(huì)對周圍農(nóng)田和環(huán)境造成污染。
而且，轉(zhuǎn)基因胡蘿卜在上市之前還將嚴(yán)格經(jīng)歷轉(zhuǎn)基因食品上市的四個(gè)階段：即中試階段、環(huán)境釋放階段、生產(chǎn)試驗(yàn)階段和生產(chǎn)證書申報(bào)階段。上市時(shí)，這些特殊胡蘿卜將“佩帶”上統(tǒng)一的轉(zhuǎn)基因標(biāo)識，并向消費(fèi)者附上一份詳細(xì)的食用說明書。
關(guān)于口服轉(zhuǎn)基因疫苗
利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗是近年來生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)，并且取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。到目前為止，在轉(zhuǎn)基因植物中表達(dá)的抗原基因有乙肝病毒表面抗原(HBsAg)基因，肺結(jié)核病毒分泌型蛋白MPT64基因，麻疹病毒血細(xì)胞凝集素糖蛋白(MV-H)基因等約二十幾種。轉(zhuǎn)化的植物品種包括：煙草，馬鈴薯，擬南芥，大豆，花生，萵苣，胡蘿卜，番茄，白三葉草，紫花苜蓿，玉米，海帶，羽扇豆等。
2005年1月22日，據(jù)中國生物技術(shù)信息網(wǎng)報(bào)道：墨西哥科研人員通過培植轉(zhuǎn)基因植物西紅柿或香蕉，研制出一些新型口服疫苗。這些疫苗將來有望用來預(yù)防胃病、乙肝、霍亂和瘧疾等疾病，并可能對預(yù)防癌癥也有一定的效果。
2004年10月4日，據(jù)新加坡媒體報(bào)道，一直致力于發(fā)明口服疫苗以抵御非典型肺炎等病毒的新加坡科學(xué)家在酸奶中找到突破，用一種經(jīng)過基因改良的乳酸菌成功幫助實(shí)驗(yàn)鼠獲得了對類似非典病毒的免疫能力。
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