蔬菜摇身变疫苗 腹泻吃根转基因胡萝卜

病了，无须打针，也用不着吃药，只要吃上几个水果就行。甚至吃根胡萝卜也能使人获得免疫，预防拉肚子。这是科学家为人们设计的未来生活。在他们的不懈努力下，此情景离人类越来越近。在中国科学院微生物研究所国家植物基因研究中心(方荣祥实验室)，各式各样的光照培养箱里养满了刚刚做过“基因手术”的胡萝卜、烟草等植物。研究人员正在为将转轮状病毒抗原蛋白基因和毒大肠杆菌抗原蛋白转入胡萝卜而忙碌着。该项目2003年开始得到国家863计划的支持。项目负责人、中国科学院院士方荣祥说，虽然具体时间难以确定，但从目前的研究来看，利用胡萝卜生产口服疫苗是指日可待的。那时，对于病人而言，吃药也许是一种品尝美味的享受。蔬菜摇身变疫苗这个天方夜谭的科研设想，1990年得到了证实。那年，国外的两名科学家首次以专利形式发表了利用植物生产疫苗的方法，他们在转基因烟草中转成了变异链球菌的表面抗原。经过动物实验证明，这种抗原可以诱导小鼠产生特异的抗体。近十几年，利用植物生产口服疫苗的研究有许多报道，尽管大多数免疫实验还在动物实验阶段，但是到目前为止，植物口服疫苗进入临床试验的已有至少5种。第一个用于临床试验的可食用植物疫苗是抗细菌性腹泻的转基因土豆。这一里程碑式的研究结果证明，食用转基因植物可有效地激起人类的免疫反应。然而，这个里程碑式的研究并没能解决婴幼儿重症腹泻。轮状病毒是导致婴幼儿重症腹泻的主要病原，但目前尚缺乏有效、安全的疫苗。出于安全性的考虑，国际上曾试验过源自动物的轮状病毒疫苗或动物病毒与人病毒的重配疫苗，但由于在婴幼儿试验中发生肠套叠而被停止使用。因此利用转基因胡萝卜来生产轮状病毒抗原，通过口服转基因胡萝卜使人产生免疫力的设想得到了国家863计划的支持，在方荣祥院士领导下，实验室正在集中精力解决用胡萝卜作为生物反应器生产口服疫苗的关键技术。中国科学院微生物研究所国家植物基因研究中心(方荣祥实验室)的前身是中国科学院生物技术重点实验室，早在上世纪80年代末就成功地将烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒的外壳蛋白基因转入烟草，得到了抗两种病毒的转基因烟草。与此同时培养了一批掌握了植物分子生物学技术的人才队伍，在转基因植物研究方面一直走在前列。为何选择胡萝卜研究者之所以选择植物作为载体，是因为与动物和微生物相比，植物具有诸多先天的优越性。方荣祥院士说，某些疫苗可以终身有效，有些疫苗(如霍乱、破伤风)却需要定期摄入。后一类疫苗如果利用植物作为载体，直接食用会更方便，而且还可以避免因注射器消毒不彻底带来的交叉感染。这种口服疫苗充分利用了植物可食性、生产廉价性的特点，是目前利用植物作为生物反应器的主要产品。此外，植物可以在农田大面积种植，生产成本低，许多可以生食，植物不会成为人类或动物病原体的寄主，还有易于储藏、运输等优点。目前利用植物反应器来表达医用蛋白所用的植物载体主要集中在烟草、土豆、西红柿等少数植物。“但是，从烟草中分离纯化目的蛋白成本较高，而土豆煮熟后会使目的蛋白活性损失约50%%。可生食的转基因植物可避免这些缺点，而且口服可省去注射、冷藏等操作和器具。”这正是他们选择胡萝卜作为载体的原因。“与西红柿和生菜等相比，胡萝卜更容易运输、耐储藏，产量高、营养丰富，而且在全球各地都可以种植。既可生吃，又可加工成饮料。”方荣祥院士说。长在地里的基因药物那么，能够当药吃的植物是怎样产生的？与各种转基因食品的生产流程相似，研究人员首先要将某种特定蛋白的基因转入普通植物，经多代繁殖、筛选，最终得到稳定表达特定蛋白的纯合植物系。再经过转基因植物中抗原蛋白的有效性和生物安全性方面的检测。这时，这些植物家族新成员就可以从实验室大步走向田间，大规模繁衍。我们具体来看一下可预防腹泻的转基因胡萝卜的产生过程。首先，提取轮状病毒基因，把病毒表面蛋白的基因克隆到植物表达载体上，将载体转入农杆菌中，通过农杆菌再把含有病毒蛋白基因的载体转到植物细胞里并整合到植物基因组中，这个转基因植物细胞经过培养可再生出一株完整的植物。再把这个细节放大来看。将胡萝卜籽消毒后种到培养基里，它会像豆芽一样发芽。把子叶(豆瓣)和根须切掉，再把下胚轴(豆芽根)切成小段，将这些小段与携带含有病毒蛋白基因的载体的农杆菌培养液一起浸泡，农杆菌就会吸附在下胚轴的切口处，并将含有病毒蛋白基因的载体转入植物细胞中，经过培养，切口处会长出多个单株植物小苗，待它们在培养剂中生根后，再移到花盆里。这些再生出的小苗每一个细胞都带有转入的外源基因并能表达相应的外源蛋白质。接下来，要进行分子水平的检测。确认的含有轮状病毒抗原基因的植物，培育这些植物使其长大，开花结籽，并种植下一代。长出来的转基因胡萝卜，先要进行动物实验，成功后，再去做毒理实验，要保证对人、环境和其他动物有没有毒害。这些程序都完成了，才可以进入临床实验，最终走向市场。“我们现在得到了3种转轮状病毒蛋白基因的转基因胡萝卜，每种得到了几十颗种籽。现在是冬天，我们将一部分种到温室里了。”该实验室副研究员陈晓英告诉记者，“接下来的工作还很多，要逐步去完成。”走向消费还需时日因此，想吃这个胡萝卜还得耐心等上一段时间。目前，世界主要发达国家和部分发展中国家都制定了各自对转基因生物的管理法规，负责对其安全性进行评估，我国也不例外。“因此，最终面世的产品，在安全性上会严格把关的。”陈晓英说。首先，转基因胡萝卜对要对使用者绝对安全。在最终产品中，不会含有任何选择标记，所转入的目的基因也都是国家批准的已商品化的外源基因。其次，胡萝卜将在与外界完全隔离的温室中培育，既不会发生对其他物种不利的基因漂移，也不会对周围农田和环境造成污染。而且，转基因胡萝卜在上市之前还将严格经历转基因食品上市的四个阶段：即中试阶段、环境释放阶段、生产试验阶段和生产证书申报阶段。上市时，这些特殊胡萝卜将“佩带”上统一的转基因标识，并向消费者附上一份详细的食用说明书。关于口服转基因疫苗利用转基因植物生产疫苗是近年来生物技术领域发展的热点，并且取得了突飞猛进的进展。到目前为止，在转基因植物中表达的抗原基因有乙肝病毒表面抗原(HBsAg)基因，肺结核病毒分泌型蛋白MPT64基因，麻疹病毒血细胞凝集素糖蛋白(MV-H)基因等约二十几种。转化的植物品种包括：烟草，马铃薯，拟南芥，大豆，花生，莴苣，胡萝卜，番茄，白三叶草，紫花苜蓿，玉米，海带，羽扇豆等。2005年1月22日，据中国生物技术信息网报道：墨西哥科研人员通过培植转基因植物西红柿或香蕉，研制出一些新型口服疫苗。这些疫苗将来有望用来预防胃病、乙肝、霍乱和疟疾等疾病，并可能对预防癌症也有一定的效果。2004年10月4日，据新加坡媒体报道，一直致力于发明口服疫苗以抵御非典型肺炎等病毒的新加坡科学家在酸奶中找到突破，用一种经过基因改良的乳酸菌成功帮助实验鼠获得了对类似非典病毒的免疫能力。