Проанализируйте перспективы и последствия создания трансгенных растений, продуцирующих антитела

Антитела, полученные в растениях, могут быть одними из первых фармакологических белков, нарабатываемых в промышленных масштабах. Во многих исследованиях антитела получают в семенах злаковых и бобовых растений, что дает преимущество при их долговременном хранении при обычной температуре без потери активности. В семенах ячменя содержание диагностических антител достигало 150 мг/г веса семян. Из многих бобовых только горох и соя используются в настоящее время в качестве продуцентов рекомбинантных белков. Хотя соя дает сравнительно небольшой урожай по сравнению с кукурузой и рисом, содержание белка в семенах сои очень высокое – свыше 40%. Описан синтез человеческих антител к вирусу генитального герпеса в листьях и семенах сои. Горох дает такой же урожай, как и соя и содержание белка в его семенах такое же, однако цена его выращивания на 50% выше. В горохе были экспрессированы одноцепочечные антитела. Одни из таких антител против ракового антигена синтезировались на низком уровне под контролем семяспецифичного легуминового А-промотора. Другие антитела экспрессировались под семенным промотором USP и их синтез достигал 2% от общего белка семян. Семяспецифичный промотор фасоли был использован для экспрессии одноцепочечных антител в Arabidopsis thaliana. По сравнению с промотором 35S РНК вируса мозаики цветной капусты (CaMV 35S), экспрессия под контролем которого составила до 1% от растворимого белка, промотор фасоли arc5-I дал выход антител до 36% от растворимого белка в семенах арабидопсиса, причем антитела сохраняли антиген-связывающую активность и аффинность.

Кроме того, антитела в растениях были получены методом агроинфильтрации, а также с использованием векторов на основе вирусов. Преимущества этих двух систем в том, что можно получить миллиграммы белка за несколько дней вместо нескольких месяцев, которые требуются для получения трансгенных либо транспластомных линий растений.

Различия в гликозилировании у растений и животных могут быть важны при использовании в медицине антител, синтезированных в растениях. У растений гликопротеины имеют два углеводных остатка, не встречающихся у млекопитающих – β(1,2)-ксилозу и α(1,3)-фукозу.

Возможно, эти олигосахаридные остатки могут стать аллергенами для человека, поскольку в крови подопытных животных обнаруживались специфические иммуноглобулины IgE против растительных углеводных детерминант [45], хотя в недавних экспериментах на мышах этот результат не подтверждается [24]. В животных клетках ключевым ферментом, превращающим N-гликаны растений в N-гликаны млекопитающих, является β(1,4)-галактозилтрансфераза. Было проведено скрещивание трансгенных растений табака, синтезирующих этот фермент, с растениями – продуцентами тяжелой и легкой цепей антител. У полученного потомства, содержащего все три белка, до 30% иммуноглобулинов имели галактозилированные N-гликаны.

Многие рекомбинантные антитела, первоначально синтезируемые в растениях, секретировались в апопласт. Однако не так давно показано, что для усиления стабильности антител необходимо использовать сигнальный лидерный пептид и С-концевой сигнал KDEL (лизин-аспартат-глутамат-лейцин) для удерживания в эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР), а также для предотвращения добавления к антителам иммуногенных N-гликанов. Белки растений, связанные с ЭПР, содержат N-гликаны маннозного типа, являющиеся обычными и для животных и поэтому, они не должны быть иммуногенны. Недавно показано, что химерные мышино-человеческие антитела, имеющие KDEL-сигнал на легкой и тяжелой цепи, собирались в функциональную форму H2L2, и содержали 6-9 остатков маннозы.

В последнее время проводятся эксперименты по изменению гликозилирования белков человека в трансгенных растениях. Вероятно, эта проблема будет решена тем или иным путем и антитела, синтезированные в растениях, будут широко использоваться в медицине.

Одним из первых продуктов на основе трансгенных растений табака, подготовленным к крупномасштабному производству, является препарат CaroRx, представляющий собой секреторные антитела IgA против Streptococcus mutans – основного возбудителя кариеса. Эти антитела при нанесении их на зубы добровольцев оказались очень эффективными и предотвращали повторное заражение S. mutans на период до двух лет. Другие моноклональные антитела, экспрессированные в сое – антитела против генитального герпеса, могут также быть внедрены в производство. Эти антитела, несмотря на различие в гликозилировании, защищали мышей от вируса герпеса типа 2 так же хорошо, как и антитела, синтезированные в культуре клеток человека. Еще одни антитела, прошедшие фазу I клинических испытаний – scFv-антитела против лимфомы.

Имеется ряд сообщений об успешном синтезе в растениях и в суспензионных клетках растений мини-антител