植物生物反应器在制药中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 植物生物反应器在制药中的应用 【摘 要】随着植物转基因技术的 发展，将植物体作为生物反应器生产有 用的生化产物是当今生命科学技术研究 中最热门的领域。本文介绍了植物生物 反应器的特点和优越性，总结了植物生 物反应器在制药中的应用现状，并展望 了其发展前景。 中国论文网 /5/view-4071380.htm 【关键词】植物生物反应器；转 基因植物；重组蛋白；制药 植物生物反应器是生物反应器研 究领域中的一大类，是指通过基因工程 途径，以常见的农作物作为化学工厂， 通过大规模种植生产具有高经济附加值 的医用蛋白、工农业用酶、特殊碳水化 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 合物、生物可降解塑料、脂类及其他一 些次生代谢产物等生物制剂的方法。植 物生物反应器就是利用植物这个系统， 包括植物细胞、组织器官以及整株植物 为工厂，来生产具有商业价值的生物制 品，包括疫苗、抗体、药用蛋白等，许 多研究证实植物系统具有表达活性哺乳 动物蛋白的能力，在产品质量、成本和 安全方面已显现出优势，并很快得到科 学家和生物制药业的认可1。 1、植物生物反应器特点及优越 性 植物作为生产药用蛋白的生物反 应器，为人类提供了一个更加安全和廉 价的生产体系，与微生物发酵、动物细 胞和转基因动物等生产系统相比，它具 有许多潜在的优势。以生物学生产要求 很高的疫苗为例，它的优点有：技术较 成熟，成本低廉，使用方便，易于推广； 植物具有完整的真核细胞表达系统，能 准确地进行翻译后加工：无须提取纯化 过程，可直接食用免疫；比传统的免疫 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 途径更有效，植物细胞中的疫苗抗原通 过胃内的酸性环境时可受到细胞壁的保 护，直接到达肠内黏膜诱导部位，刺激 黏膜和全身免疫反应；安全性好，不需 要注射器和针头之类的设备，避免了某 些血液传播疾病。如果不以整株植物作 为生产单位，而是用带有生产目的产物 特性的植物细胞或组织作为生产单位， 结合植物细胞培养和发酵工程方法，则 可以像微生物发酵生产一样大规模工厂 化生产目的产物。与人工栽培相比较， 这种生产方式具有独特的优点，节约自 然资源，减少对土地资源的占用，同时 不受地区、季节、气候等自然条件的影 响；细胞培养个体差异小、试验周期短， 便于控制，能节省人力、物力；可以筛 选高产的细胞株，并通过合理实施次生 代谢过程的调控提高生产率。 2、植物生物反应器在制药中的 应用现状 用作物作为生物反应器生产生物 产品的研究与应用受到越来越多科研机 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 构和商业公司的关注，美国种业巨头孟 山都公司已经培育出一种达到药用蛋白 标准的人类抗体的转基因玉米，每公顷 该转基因玉米可产生抗体蛋白。相关医 疗单位将向每个癌症患者志愿者注射该 玉米种子来源的抗体蛋白药物做相应临 床研究。植物主流表达系统有稳定核基 因组转化、稳定叶绿体基因组转化和病 毒瞬时转化种，三者各有特点，也各有 不足。核基因组转化可以稳定遗传和具 有较高级蛋白加工和修饰系统，不过外 源蛋白表达水平低；叶绿体基因组转化 可以实现外源蛋白高效表达、稳定遗传， 胞质，和转基因花粉无逃逸风险，但无 法完成复杂蛋白加工修饰，与原核生物 类似；病毒瞬时转化，操作程序简单， 也可以实现外源蛋白高效表达，但不能 稳定遗传。植物表达重组蛋白显现出其 巨大潜力和优势，不过受系统固有缺陷， 表达量和蛋白修饰受蛋白分离纯化限制， 目前尚未开发出一种可以满足人们全部 需求理想的植物平台。总体而言，植物 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 源医药制品仍然处于临床前研究和标准 制定阶段，尚没有应用于人类临床。第 一个植物中表达的治疗性人类蛋白质是 人类生长激素。人血清白蛋白通常是从 血液中分离，首次在转基因烟草和马铃 薯中产生。此后，许多蛋白质在植物中 表达，包括表皮生长因子，用于治疗乙 型肝炎和丙型肝炎和干扰素，促红细胞 生素，治疗克罗恩病的白细胞介素，治 疗糖尿病的胰岛素，治疗疾病的人类葡 糖脑苷脂酶等。我国科学工作者首次在 番茄果实中成功表达具有生物活性连体 胸腺素。抗菌保健品，如人乳铁蛋白和 溶菌酶，目前已成功地在几种作物中达， 以精细化学品的形式问市。植物生物反 应器制药的临床试验进展受到密切关注， 行业观察家都认为，一个完全由植物制 成的药物成功推向市场可以触发市场对 该行业的关注。迄今为止，只有两个植 物生物反应器生产的产品获得批准，一 个是，由公司生产的一种单克隆体，用 于蛀牙治疗，在欧洲以医疗设备授权销 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 售，但尚未正式上市。另一个是重组人 内源因子，用于治疗缺乏，这一现状在 一定程度上也反映了第一个植物生物反 应器药物在审批过程中遇到的强大的障 碍。转基因植物生物反应器已经被用于 生产多种产品，包括激素、细胞分裂素、 抗体、疫苗等生物活性物质，它还用于 淀粉酶、果糖、海藻糖等食品工业原料， 甚至还有报道成功用作某些生物塑料原 料的生产3。 3、展望 植物生物反应器创造生物经济新 时代，作物作为植物生物反应器大量生 产外源目的蛋白具有广阔的研究价值和 应用前景。全球生物技术飞速发展、生 物产业不断壮大，尤其是朝气蓬勃的农 业生物技术已经成为许多国家发展战略 的重点，吸引着众多投资，生物经济已 经成为国际经济竞争的焦点，逐步形成 为与丁业经济、信息经济相对应的新经 济形态4。植物生物反应器在全面提升 农业综合生产力上发挥着重要的作用， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 植物生物反应器的深入开发，将现有植 物功能体现出更大的利用价值，应用现 代农业生物技术，能够有效地改造传