Синтез субъединичных вакцин в трансгенных растениях

Впервые структурная идентичность и иммуногенность антигена, синтезированного в растениях, была подтверждена в 1992 г., когда были получены трансгенные растения табака, экспрессирующие поверхностный антиген вируса гепатита В (HBsAg). Показано, что HBs-антиген, синтезируемый растениями картофеля, вызывал у мышей более сильный иммунный ответ, чем продуцируемый дрожжами. Проведены испытания вакцины на основе трансгенного картофеля на добровольцах и показана ее иммуногенность при оральном введении.

Некоторые данные по синтезу антигенов по растениям приведены в табл.3.

В настоящее время интенсивно разрабатывается концепция «съедобных вакцин» на основе трансгенных растений, чьи плоды, листья и семена годятся в пищу. В случае успеха отпадает потребность в дорогостоящей очистке антигенов, которая необходима при создании вакцин для парентерального введения. Различные субъединичные вакцины экспрессированы в растениях и для многих из них показана иммуногенность при оральном введении людям и животным. Антигены, экспрессируемые в растениях, защищены растительными клеточными стенками от протеолиза при прохождении пищеварительного тракта и могут быть легко доставлены к клеткам слизистой оболочки кишечника, ответственным за мукозную систему иммунитета.

Две вакцины, синтезируемые в растениях картофеля уже прошли стадию клинических испытаний – это субъединица В термолабильного токсина (LT-B) энтеротоксигенного штамма E.coli (ETEC) и капсидный белок вируса Норфолк (NVCP). На основе семян кукурузы создана вакцина, защищающая свиней от вирусного гастроэнтерита. Уровень экспрессии белка для создания съедобных вакцин должен быть достаточно высок.

Иногда антигены сшивают с другими белками для облегчения детекции, например, субъединицу холерного токсина (CTB) эффективно используют для сшивки с другими белками-антигенами и последующей трансформации растений. Например, была описана экспрессия эпитопа HVR1 вируса гепатита С, сшитого с CTB, на основе вируса табачной мозаики [103]. Растения табака, инокулированные этим вирусом, синтезировали функциональный белок CTB-HVR1, реагирующий с моноклональными антителами против HVR1, а также с сывороткой крови людей, инфицированных вирусом гепатита С. Другие исследователи сшили эпитоп ротавирусного энтеротоксина NSP4 с CTB и трансформировали полученной конструкцией картофель [10]. Эта работа была продолжена созданием мультикомпонентной вакцины, состоявшей из белка NSP4-CTB и фимбриального антигена из энтеротоксичного штамма E. coli, слитого с субъединицей холерного токсина CTA2 [166]. Два этих белка собирались в структуры, подобные целому холерному токсину, и сохраняли способность связываться с рецепторами кишечника. У орально иммунизированных мышей вырабатывались антитела против патогенных антигенов, а также уменьшились симптомы диареи после заражения ротавирусом.

Эффективность экспрессии определенных белков под контролем различных регуляторно-промоторных элементов может зависеть от выбора конкретного растения-продуцента. По-видимому, в ближайшем будущем будут разработаны различные специализированные системы продукции белков фармацевтического назначения: «растение (орган, ткань) – ген целевого белка – регуляторные элементы генетической экспрессии». Для биосинтеза низкомолекулярных биологически активных вешеств выбор растений-продуцентов будет определяться присутствием и количественным содержанием конкретных вторичных метаболитов – субстратов для проведения целевой энзиматической реакции. Выбор растения-продуцента биологически активных веществ фармацевтического назначения будет определяться и такими требованиями как экономичность, затраты на культивирование растений и их хранение, легкость выделения из них целевых белков.

Таким образом, можно с уверенностью заключить, что трансгенные растения имеют все перспективы стать безопасными и экономически выгодными системами для получения разнообразных биологически активных веществ для фармакологии.

Таблица 1. Некоторые белки, синтезируемые трансгенными растениями

Таблица 2. Антитела, синтезируемые трансгенными растениями

Таблица 3. Субъединичные вакцины, синтезируемые трансгенными растениями