16.1. Растения-продуценты антител

Цель иммунизации организма вакцинами — индуцировать продукцию антител на патогенный агент. Альтернативой такого подхода 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 году А. Хиаттом была показана возможность сборки функционально активных иммуноглобулинов класса IgG и IgA из лёгкой и тяжёлой цепей в растениях табака. К настоящему времени в нескольких крупных лабораториях мира были получены трансгенные растения-продуценты различных типов антител к эпитопам ряда патогенных агентов. В таблице представлена сводка этих результатов.

Таблица 16.1

Растения-продуценты антител

Применение и специфичность	Класс антител	Растение-продуцент	Выход
Зубной кариес; стрептококковый антиген	IgA-IgG	Табак	500мкг/г FW
Вирус простого герпеса 2	IgG	Соя	Нет данных
Диагностика; anti-human IgG	IgG	Люцерна	1% TSP
Терапия рака; Раковый эмбриональный антиген	ScFv	Пшеница	900 нг/г FW (листья) 1,5 мкг/г FW (семена)
Терапия рака; Раковый эмбриональный антиген	ScFv	Рис	29 мкг/г FW (листья) 32 мкг/г FW (семена)

Анализируя уровень экспрессии перенесённых генов в геноме растений-биопродуцентов антител, можно отметить, что уровень продуктивности иммуноглобулина к поверхностному антигену Staphylococcus mutants в растениях табака оказался наиболее высоким и составил 500 мкг/г сырого веса (FW) ткани. Такие антитела, выделенные из трансгенных растений табака, предупреждали развитие кариеса у пациентов, при непосредственном нанесении на зубную эмаль, и не уступали по своим свойствам аналогичным антителам, получаемым из гибридомы мышей.

Иммуноглобулины к раковому эмбриональному антигену (РЭА) были экспрессированы в трансгенных растениях риса и пшеницы. Такие антитела используются в иммунотерапии онкологических заболеваний, а также для визуализации опухоли in vivo. Необходимо отметить, что растения риса оказались более продуктивными в отношении накопления антител по сравнению с растениями пшеницы.

Растения-продуценты субъединичных вакцин

Трансгенные растения-продуценты белков с антигенными свойствами болезнетворных агентов человека и животных получили название «съедобных вакцин». В кишечнике чужеродный белок, обладающий антигенными свойствами, распознается специальными М-клетками, которые широко представлены в толще слизистого эпителия, и организм запускает программу формирования иммунитета.

К настоящему времени получены трансгенные растения табака, картофеля, люпина, салата, томатов, кукурузы, арабидопсиса и люцерны, синтезирующие антигены различных инфекционных патогенов человека и животных (табл.).

Антигены, экспрессированные в растениях

Патогенный агент или токсин	Растение-продуцент	Антиген	Уровень экспрессии
Вирус гепатита В	Табак Картофель Люпин Салат	HbsAg	<0,01% FW
Вирус бешенства	Томаты	Гликопротеин вируса бешенства	1% TSP
Энтеропато- генная E. coli	Табак Картофель Кукуруза	В-субъединица энтеротоксина E. coli	<0,01% TSP 0,19% TSP нет данных
Холерный вибрион	Картофель	В-субъединица токсина V. cholerae	0,3% TSP
Вирус ящура	Арабидопсис Люцерна	VP1	Нет данных
Streptococcus mutants (зубной кариес)	Табак	S. mutantsповерхностный антиген SpaA	Нет данных
Цитомегаловирус	Табак	Гликопротеин В	0,02% TSP (семена)
Вирус Норфолк	Табак Картофель	Антиген капсида вируса Норфолк	0,23% TSP 0,37% TSP
ВИЧ1	Табак	gp120	Нет данных
Вирус трансмиссивного гастроэнтерита свиней	Арабидобсис Табак Кукуруза	Гликопротеин S коронавируса	0,06% TSP 0,2% TSP 0,01% FW

За последние несколько лет в ведущих биотехнологических центрах мира созданы трансгенные растения-продуценты широкого спектра белков, имеющих потенциальное применение в фармакологии (табл.). Все они не уступали по биологической активности аналогам, получаемым из других систем экспрессии.

Такие белки как гирудин, эритропоэтин и гемоглобин могут быть использованы в терапии ряда гематологических заболеваний. Оценивая уровень экспрессии этих белков в созданных растениях следует отметить, что наиболее перспективными являются растения рапса-продуценты гирудина (0,3% общего растворимого белка). По данным таблицы 14 необходимо отметить, что синтезируемые в растениях белки медицинского назначения перспективны не только в терапии ряда заболеваний, но и для приготовления заменителей крови (гемоглобин) и материнского молока (казеин, лактоферрин). Среди перечисленных в таблице 14 видов растений заслуживают особого внимания, как биопродуценты, трансгенные растения картофеля. По сравнению с другими растениями, именно растения картофеля могут быть непосредственно использованы без предварительной кулинарной обработки.