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蔬菜疫苗

了解一种蔬菜疫苗,特别是通过基因工程改造的土豆,如何引发对大肠杆菌等病原体的免疫反应。

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许多疫苗的生产、储存和给患者接种都非常困难且昂贵,尤其是在最需要它们的发展中国家。然而,如果查尔斯·阿恩岑(Charles Arntzen)的工作取得成功,疫苗的生产和分发将会变得更加容易。他开发了一种“蔬菜疫苗”——具体来说,是一种经过基因工程改造的土豆。食用这种土豆后,会引发对某些大肠杆菌菌株的免疫反应,这种细菌会导致致命的食物中毒和腹泻。阿恩岑是纽约伊萨卡植物研究学会的植物生物学家,他希望他的土豆能成为许多可食用疫苗的先驱,这些疫苗将保护人们免受多种疾病的侵害,包括霍乱和乙型肝炎。

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六年前,阿恩岑开始了他的项目,将大肠杆菌的一个基因转移到土豆植物的DNA中。他的策略是诱使土豆产生大肠杆菌蛋白片段。当土豆被食用时,人体免疫系统会产生抗体。

但阿恩岑很难让植物产生足够的大肠杆菌蛋白来引发免疫反应。显然,土豆植物无法有效地“读取”大肠杆菌基因中的遗传指令。因此,阿恩岑构建了一个人工基因——一个化学指令序列,可以使土豆产生与细菌产生的蛋白质相同的蛋白质。

当14名志愿者食用含有合成大肠杆菌基因的小块生土豆时,他们的肠道和血液中出现了针对该细菌的抗体。他们的免疫反应与接触该细菌本身的人一样强烈。肠道分泌物中的抗体是抵抗导致严重腹泻的病毒和细菌的第一道防线。对于这些疾病,口服疫苗(直接作用于肠道)比注射更有效。

今年晚些时候,阿恩岑希望测试一种针对诺如病毒的土豆疫苗,诺如病毒是另一种导致胃肠道疾病的原因,并且他已经开始研究霍乱和乙型肝炎的疫苗。然而,生的土豆并不是他理想的分发系统。他正在试验番茄,但他真正想要的是一种香蕉疫苗。香蕉在发展中国家的大部分地区种植,并且是天然的婴儿食品。阿恩岑说,植物可以产生的疫苗类型似乎没有限制。“这将是一种非常有效的口服疫苗分发策略。”

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