转基因植物作为生物制药工厂表达

文摘

目前农业不仅提供食物,但也可以用于生产药品或工业化合物如药品、疫苗以及可生物降解塑料和工业化学品。自去年的三十年里,植物基因工程发挥了至关重要的作用从作物生产生物制药产品。由于技术进步的基因工程,生物能够工程师植物通过生物的帮助下不同的转换技术像农杆菌介导的转化,即peg基因枪等生产生物制药产品的诊断以及营养补充剂。

介绍

目前农业不仅提供食物,但也可以用于生产药品或工业化合物如药品、疫苗以及可生物降解塑料和工业化学品。自去年的三十年里,植物基因工程发挥了至关重要的作用从作物生产生物制药产品。由于技术进步的基因工程,生物能够工程师植物通过生物的帮助下不同的转换技术像农杆菌介导的转化,即peg基因枪等生产生物制药产品的诊断以及营养补充剂。科学家也能够控制基因表达,蛋白质的目标,经济增长和其他参数来调整产品的结构和功能性质(1]。本研究进展已经导致了从基础研究转向商业剥削分子农业已成为选择法生产医药产品。发展转基因植物作为生物制药生产的来源被称为分子农业。它涉及使用的植物和动物生产的蛋白质和其他有价值的代谢产物在医学领域或行业(治疗价值2,3]。巴特拉在1986年得到第一个医学相关蛋白在植物,人类生长激素,这是表达的转基因烟草证明功能重组抗体可以表示在烟草(4]。之后,表明外源蛋白产生的经济价值可以使用转基因高等植物(5]。之后,植物被集中用于医药产品的生产。进行类似的其他研究有重要properties-avidin血液替代品(如鸡蛋蛋白质6,7]。在1999年的第一个分子养殖制药蛋白质,转基因植物生产的牛蛋白酶抑制剂,名叫抑肽酶以及第一疫苗(8,9]。它已经表明,转基因植物是极其多才多艺的,它们可以广泛用于各种蛋白质的生产(10]。尽管转基因动物、细菌和真菌也用于生产蛋白质,植物可以用来获得更多的经济利润(11]。最好是高等植物用于生产蛋白质,而不是动物由于以下原因:(a)比转基因动物生产成本较小;(b)比动物更容易处理,专业知识已经存在的种植、收割、加工的植物材料;(c)植物是免费的从已知的人类病原体(如病毒),所以没有机会在最终产品的污染;(d)高等植物通常从真核生物合成蛋白质正确折叠,糖基化,和活动;(e)稳定性高于动物因为植物细胞可以储存蛋白质亚细胞endocompartments减少退化,因此增加稳定(11,12]。要长期储存,转基因植物器官也可以产生丰富的重组蛋白(13]。稳定的传播改变了植物的线条,可以产生大量的生物质和蛋白质(14]。由于这些原因,植物分子农业已成为现代生物尤其是质体更具吸引力和叶绿体工程(11,15,16]。现在,主要是大米、小麦、玉米、香蕉、番茄、烟草、拟南芥和油菜的用于分子农业。其中主要烟草作为模型表达系统,因为它有能力生产大量的绿叶材料每英亩。但对于生物制药生产的种子,作物如玉米、大豆和油菜籽的首选,因为烟草种子非常小。

即将到来的技术之一是multiple-transgene直接DNA转移主要优势替代基因转移,在这种技术所需的所有组件的表达复杂的大分子转移到植物基因组重组(17]。在不同的质粒转移四个转基因大米和显示,20%转基因植物进行所有四个基因。产生的转基因植物显示多个转基因遗传联系方式(18]。直接DNA转移的另一个例子是引入包含启动子表达磁带,开放阅读框,终结者,没有向量骨干,在这种情况下稳定的转基因表达和水平较高(19]。另一个技术是生产医药产品在叶绿体因为由于大量的转基因拷贝homoplasmic tranformants,产生大量的重组产生了破伤风毒素片段(TetC)使用叶绿体作为疫苗生产平台。TetC产生可溶性细胞总蛋白质的25%在烟草叶绿体表明使用叶绿体生产疫苗是一种很有前途的方法(20.- - - - - -22]。后来发现有几个案件中,目标药物分子在质体很少或根本没有表达因此得出结论,以防TetC表达水平与密码子优化解决。这是一个问题高水平的轮状病毒VP6蛋白质在年轻的烟叶叶绿体表达但表达减少不利树叶成熟(23]。

之前选择的生产系统中,有许多因素必须牢记在选择植物种类,组织和亚细胞细胞器目标将被用作选择宿主重组蛋白的生产。最重要的因素之一是表达水平,从生物安全的角度来看,另一个是暴露对环境的影响,食品和饲料链。的潜在风险之一是转基因相关异型杂交物种的花粉可转让性和其他nontransgenic作物可能导致持久性的转基因材料在环境和不属预定目标的生物24,25]。根据超表达aglycosylated施导致大规模组织坏死和可怜的积累,除非保留在内质网(ER) (26]。他们还报道,gCTB的潜力作为口服免疫原和指向N-glycosylation提高重组蛋白产量的潜在作用的植物。一些转基因植物生产的各种生物医药和商业化所示的管道表1。

表1:各种生物制药生产的例子在转基因植物商业化的管道。

结论和未来的角度

植物分子农业被用来实现重组蛋白的增加要求以更低的成本和更高的数量不能生产的微生物以及动物细胞培养。数量和降低成本的增加有助于容易获得药物的病人。像其他重组原始系统,生物制药产品来源于转基因植物必须符合的标准和安全风险评估分析。我们可以降低污染的风险通过使用包含生产设施像绿色的房子,表型和荧光标记可用于线表达的视觉选择药品(27]。高效净化系统需要在使用非食用植物作为东道主,确保药品安全的产品。例如烟草,不与其他潜在的有毒蛋白质或抗原co-purified植物代谢物。在生物制药,糖基化的本质是主要问题之一,有时是不同的动物。在哺乳动物中,低聚糖提供广泛的伸长和修改过程的底物产生的最终多样化N-glycosylation而在植物,修改这些低聚糖更有限。许多产品已经由植物和人类不断暴露于植物糖蛋白食品没有不良影响。一些碳水化合物是独一无二的植物和当半个定期服用,这可能提供了一个抗原对免疫系统导致敏化的挑战。摆脱从敏化作用,因此,研究人员应该努力发展这样一个突变酶的转基因植物缺乏参与糖基化途径。其他问题是监管框架的发展将人类的商业化疗法有助于公众迅速相信和接受这种技术。

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