2020-01-14
99
Использование растений для получения рекомбинантных белков – экономически значимое и перспективное направление.
Преимуществом растительных систем является:
• Более низкая стоимость культивирования клеток.
• Они свободны от нежелательных компонентов, таких как эндотоксины бактерий, гипергликозилированные белки, продуцируемые дрожжами, патогены животных и человека в клеточных культурах трансгенных животных.
• Растения относятся к высшим эукариотам, поэтому в их клетках происходит полноценный фолдинг и образование сложных мультимерных белковых комплексов, а также значительная часть посттрансляционных модификаций аналогично таковым в клетках млекопитающих.
• В отличие от животных, растительные клетки не содержат в своём составе патогенные для человека вирусы, а также прионы и, таким образом, могут служить безопасным источником рекомбинантных белков медицинского назначения
• Хотя стоимость выделения и очистки целевого белка из растений-продуцентов может быть сопоставима с таковой для других систем, наработка сырого материала обходится значительно дешевле. В ряде случаев, например, при использовании трансгенных растений в качестве "съедобных вакцин" выделение белка в чистом виде не требуется
• В дополнение ко всему перенос фрагментов экзогенной ДНК в растительный геном и регенерация у растений происходят значительно проще по сравнению с животными
Развиваемые ныне растительные системы экспрессии рекомбинантных белков чрезвычайно разнообразны и насчитывают более 100 различных технологий, основанных на разных видах растений, способах переноса генов, экспрессионных стратегиях, методах последующего извлечения целевого белка и пр. К ним относятся ядерная и пластидная трансформация, транзиентная и стабильная экспрессия при трансформации с помощью агробактериального переноса, бомбардировки или электропорации, культивирование целых наземных или водных растений, растительных тканей или суспензионных клеточных культур в качестве экспрессионных систем.
Растения-продуценты антител
Цель иммунизации организма вакцинами - индуцировать продукцию антител на патогенный агент. Альтернативой такому подходу является метод пассивной иммунизации, основанный на введении готовых иммуноглобулинов. Широкое применение такого подхода долгое время было ограничено высокой стоимостью антител, получаемых традиционными способами. В 1989 г. была показана возможность сборки функционально активных иммуноглобулинов класса IgG и IgA из лёгкой и тяжёлой цепей в растениях табака.
Уровень продуктивности иммуноглобулина к поверхностному антигену Staphylococcus mutants в растениях табака оказался наиболее высоким. Такие антитела, выделенные из трансгенных растений табака, предупреждали развитие кариеса у пациентов при непосредственном нанесении их на зубную эмаль и не уступали по своим свойствам аналогичным антителам, получаемым из гибридомы мышей.
Иммуноглобулины к раковому эмбриональному антигену были получены в трансгенных растениях риса и пшеницы. Такие антитела используются в иммунотерапии онкологических заболеваний, а также для визуализации опухоли in vivo.
Растения-продуценты фармацевтических белков
За последние несколько лет в ведущих биотехнологических центрах мира созданы трансгенные растения-продуценты широкого спектра гормонов, цитокинов, факторов роста и ферментов, имеющих потенциальное применение в фармакологии (табл. 3). Все они не уступали по биологической активности аналогам, получаемым из других систем экспрессии.
Существует трансгенный рис, синтезирующий активный человеческий a-1-антитрипсин для терапии фиброзного кистоза
Недостаток лизосомального фермента гликоцереброзидазы в организме вызывает синдром Гоше. Единственным видом терапии этого заболевания является внутривенное введение гликоцереброзидазы. В 1999 г. сотрудниками корпорации CropTech было показано, что трансгенные растения способны синтезировать биологически активную гликоцереброзидазу человека. В дальнейшем были получены высокопродуктивные трансгенные растения табака, в которых содержалась гликоцереброзидаза человека.
"Съедобные вакцины" позволят значительно усовершенствовать программы всеобщей иммунизации, особенно для населения развивающихся стран. В настоящее время более десятка зарубежных фирм используют растительные системы экспрессии для наработки рекомбинантных белков, в том числе и белков-антигенов различных возбудителей инфекционных заболеваний. В частности, их можно будет использовать для ревакцинации людей или животных, ранее привитых классическим способом, что повысит общий уровень иммунной защиты от инфекционных заболеваний
