利用植物生物反应器生产药用蛋白的研究

摘要：随着分子农业的迅猛发展，植物生物反应器应用日益广泛。本文就现阶段利用植物生物反应器生产蛋白制剂的现状进行了综述，并对此项技术的发展前景进行了展望。

关键词：植物生物反应器；疫苗；药用蛋白

中图分类号： TQ464.7 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.21.037

植物生物反应器即利用植物悬浮细胞或整株植物，生产各类活性蛋白。例如具有重要药用价值的人或动物的疫苗、抗体和氨基酸或各种植物次生代谢产物等[1]。

上世纪90年代，植物分子农业引起广泛关注，植物生物反应器越来越受到科研工作者的青睐。其最大优点是规模大成本低。植物是非常良好的蛋白表达系统，作为生物反应器生产药用蛋白，具有生产成本低廉，有完整的真核细胞表达系统，使蛋白产物具有较强的生物活性的优点。

常见的植物，如拟南芥、亚麻芥、红花、水稻、烟草、马铃薯、番茄、大豆、玉米、大麦、小麦、油菜、豌豆等都可以用作制备植物生物反应器。

1利用植物生物反应器生产药用蛋白

在植物生物反应器的应用中，最广泛的应属生产各种疫苗用的抗原蛋白。自从Cardineau等[2]报道利用植物生物反应器制备疫苗以来，很多种病原体的抗原蛋白都在植物中获得成功表达，见表1。

生产药用蛋白或治疗性蛋白是植物生物反应器的另一个重要应用领域，其中包括：各种替代性蛋白，第八因子、胰岛素等；用于诊断的各种抗体和酶类；用于免疫调节的白介素、干扰素和一些生长因子等。

2利用植物生物反应器生产营养成分

随着植物分子农业的迅猛发展，人们已经可以利用基因工程技术来提高植物中某种营养物质的含量或利用植物生产某种目标营养物质。如利用植物生物反应器生产β-胡萝卜素[3]、类黄酮[4]、番茄红素[5]和各种氨基酸[6]等。

3植物生物反应器的发展前景

植物生物反应器在应用过程中还存在一些问题，例如产品表达量低，近年来科研人员试图通过在载体中插入强启动子、优化密码子、克服基因沉默及对蛋白进行特定部位的定位表达等措施来克服这一缺点。另外，植物生物反应器同其他转基因技术一样，存在生物安全性问题。针对这一问题，科研人员采取很多行之有效的措施，例如在培育带有明显表型的标记基因的药用转基因植物的，从而有效避免外源基因逃逸，保证其生物安全性。

在未来的畅销药物中，蛋白药物将占主要地位，植物生物反应器因其具有廉价、安全、易于存储和运输等优点，将会成为药用蛋白主要的生产系统。随着科研人员的不懈努力，利用植物生物反应器生产药用蛋白的技术也将迅猛发展，植物生物反应器有望成为21世纪人类药物的“生产车间”，必将带来巨大的经济和社会效益。

参考文献

[1]全美平，任秀娟.植物生物反应器生产药用蛋白[J].氨基酸和生物资源，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：杨贺，本科学历，长春医学高等专科学校，讲师，研究方向：生物工程。