分子农业！利用植物生产疫苗和药物

分子农业是指将植物用于生产治疗性蛋白质，作为替代的生物制造方法。2021年8月12日，Science杂志在线发表了来自加拿大拉瓦尔大学Hugues Fausther-Bovendo等人发表题为“Plant-made vaccines and therapeutics”的观点文章，该文章认为近期几款进入临床的植物源性治疗性蛋白质取得重要进展，激发了人们对植物生产的人类药物的兴趣。此外，使用分子农业特别适合个性化医疗，如针对个体患者量身定制药物。

利用植物生产治疗性蛋白质和疫苗等药物具有很多优势。其一，植物只需要光、水和土壤等温室条件就能生存蛋白质，相比细菌、哺乳动物和昆虫细胞培养系统所需的生物反应器便宜。其二，与传统生产系统不同，人畜共患病病原体无法感染植物，因此不能成为分子农业衍生产品的污染物来源。其三，通过将密码子优化、细胞器特异性启动子的加入、N-聚糖的人源化和瞬时转染系统等技术进步提高了分子农业的优势，产量超过 1 mg/g 的新鲜植物重量。其四，植物瞬时转染系统也提高了生产速度，在转染成株后数日内即可收获，而不是在数月内获得稳定表达。事实上，植物生产的疫苗可以很容易地针对新病原体或新出现的毒株制造疫苗。因此，分子农业的速度特别适合个性化医疗。

2019年，一种针对流感病毒的植物疫苗完成了三期临床试验，取得了令人鼓舞的结果。2021年3月，针对SARS-CoV-2的(NCT04636697）的佐剂植物疫苗 (CoVLP) 的 3 期开始试验。就生产疫苗而言，植物产生的蛋白质与细菌、哺乳动物或昆虫系统中产生的对应物相比具有几个优势。与细菌不同，植物能够进行翻译后修饰。植物表达不同的聚糖，这使得植物来源的蛋白质比它们的哺乳动物蛋白质更具免疫原性 。在植物制造的疫苗中，会产生病毒样颗粒 (VLP)，其中包含目标病原体的目标蛋白质（免疫原）和颗粒内的植物成分。VLP 的这些植物成分，如凝集素、聚糖、皂苷和热休克蛋白，具有佐剂特性，可以进一步增强针对植物疫苗的免疫反应，并可能减少疫苗制剂中对佐剂的需求。

尽管植物蛋白增加的免疫原性对疫苗有益，但它可能对治疗性蛋白质有害，可能会降低其体内功效并导致不良事件。尽管存在这些限制，但针对 HIV (NCT01403792) 和埃博拉病毒 (NCT02363322、NCT02363322) 的单克隆抗体已达到临床开发阶段。在人体试验中，这些抗体的静脉内（埃博拉病毒）具有良好的耐受性。

谷类作物、西红柿、玉米和水稻等可食用植物正在开发用于口服递送植物性治疗性蛋白质。口服给药是静脉给药的一种用户友好的替代方法。此外，口服给药可以减轻与药物静脉内给药相关的不良事件。口服给药，植物制造的疗法可能只需要最少的加工，因此可能会跳过制造过程中昂贵且耗时的步骤。用于口服给药的产品也可以在室温下以冻干（脱水）形式长期储存，从而大幅降低生产和储存成本，同时便于给药。

此外，食用疫苗也在开发中。这种方法的安全性和可行性在概念验证 1 期临床试验中得到证明。表明新的可食用植物疫苗现在可以产生有意义的免疫反应。然而，在临床接受这些候选疫苗之前需要进一步优化 。确保可食用植物疫苗不会导致对用于生产的植物过敏至关重要，尤其是大米、谷物和玉米等广泛消费的植物。然而，由于治疗剂的剂量远高于疫苗，因此必须增加对制造基础设施的投资，并需要进一步降低生产成本，以实现植物治疗产品的大规模制造。

来源：iPlants