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84農(nóng)業(yè)網(wǎng) 時間：2018-03-14 作者：佚名 來源：網(wǎng)絡(luò)整理
生病了，無須打針，也用不著吃藥，只要吃上幾個水果就行。甚至吃根胡蘿卜也能使人獲得免疫，預(yù)防拉肚子。
這是科學(xué)家為人們設(shè)計的未來生活。在他們的不懈努力下，此情景離人類越來越近。
在中國科學(xué)院微生物研究所國家植物基因研究中心（方榮祥實驗室），各式各樣的光照培養(yǎng)箱里養(yǎng)滿了剛剛做過“基因手術(shù)”的胡蘿卜、煙草等植物。研究人員正在為將轉(zhuǎn)輪狀病毒抗原蛋白基因和毒大腸桿菌抗原蛋白轉(zhuǎn)入胡蘿卜而忙碌著。
該項目2003年開始得到國家863計劃的支持。項目負責(zé)人、中國科學(xué)院院士方榮祥說，雖然具體時間難以確定，但從目前的研究來看，利用胡蘿卜生產(chǎn)口服疫苗是指日可待的。那時，對于病人而言，吃藥也許是一種品嘗美味的享受。
蔬菜搖身變疫苗
這個天方夜譚的科研設(shè)想，1990年得到了證實。
那年，國外的兩名科學(xué)家首次以專利形式發(fā)表了利用植物生產(chǎn)疫苗的方法，他們在轉(zhuǎn)基因煙草中轉(zhuǎn)成了變異鏈球菌的表面抗原。經(jīng)過動物實驗證明，這種抗原可以誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生特異的抗體。
近十幾年，利用植物生產(chǎn)口服疫苗的研究有許多報道，盡管大多數(shù)免疫實驗還在動物實驗階段，但是到目前為止，植物口服疫苗進入臨床試驗的已有至少5種。
第一個用于臨床試驗的可食用植物疫苗是抗細菌性腹瀉的轉(zhuǎn)基因土豆。這一里程碑式的研究結(jié)果證明，食用轉(zhuǎn)基因植物可有效地激起人類的免疫反應(yīng)。
然而，這個里程碑式的研究并沒能解決嬰幼兒重癥腹瀉。輪狀病毒是導(dǎo)致嬰幼兒重癥腹瀉的主要病原，但目前尚缺乏有效、安全的疫苗。出于安全性的考慮，國際上曾試驗過源自動物的輪狀病毒疫苗或動物病毒與人病毒的重配疫苗，但由于在嬰幼兒試驗中發(fā)生腸套疊而被停止使用。
因此利用轉(zhuǎn)基因胡蘿卜來生產(chǎn)輪狀病毒抗原，通過口服轉(zhuǎn)基因胡蘿卜使人產(chǎn)生免疫力的設(shè)想得到了國家863計劃的支持，在方榮祥院士領(lǐng)導(dǎo)下，實驗室正在集中精力解決用胡蘿卜作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)口服疫苗的關(guān)鍵技術(shù)。
中國科學(xué)院微生物研究所國家植物基因研究中心（方榮祥實驗室）的前身是中國科學(xué)院生物技術(shù)重點實驗室，早在上世紀80年代末就成功地將煙草花葉病毒和黃瓜花葉病毒的外殼蛋白基因轉(zhuǎn)入煙草，得到了抗兩種病毒的轉(zhuǎn)基因煙草。與此同時培養(yǎng)了一批掌握了植物分子生物學(xué)技術(shù)的人才隊伍，在轉(zhuǎn)基因植物研究方面一直走在前列。
為何選擇胡蘿卜
研究者之所以選擇植物作為載體，是因為與動物和微生物相比，植物具有諸多先天的優(yōu)越性。
方榮祥院士說，某些疫苗可以終身有效，有些疫苗（如霍亂、破傷風(fēng)）卻需要定期攝入。后一類疫苗如果利用植物作為載體，直接食用會更方便，而且還可以避免因注射器消毒不徹底帶來的交叉感染。這種口服疫苗充分利用了植物可食性、生產(chǎn)廉價性的特點，是目前利用植物作為生物反應(yīng)器的主要產(chǎn)品。
此外，植物可以在農(nóng)田大面積種植，生產(chǎn)成本低，許多可以生食，植物不會成為人類或動物病原體的寄主，還有易于儲藏、運輸?shù)葍?yōu)點。目前利用植物反應(yīng)器來表達醫(yī)用蛋白所用的植物載體主要集中在煙草、土豆、西紅柿等少數(shù)植物。
“但是，從煙草中分離純化目的蛋白成本較高，而土豆煮熟后會使目的蛋白活性損失約50%%。可生食的轉(zhuǎn)基因植物可避免這些缺點，而且口服可省去注射、冷藏等操作和器具。”這正是他們選擇胡蘿卜作為載體的原因。
“與西紅柿和生菜等相比，胡蘿卜更容易運輸、耐儲藏，產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富，而且在全球各地都可以種植。既可生吃，又可加工成飲料。”方榮祥院士說。
長在地里的基因藥物
那么，能夠當(dāng)藥吃的植物是怎樣產(chǎn)生的？
與各種轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)流程相似，研究人員首先要將某種特定蛋白的基因轉(zhuǎn)入普通植物，經(jīng)多代繁殖、篩選，最終得到穩(wěn)定表達特定蛋白的純合植物系。再經(jīng)過轉(zhuǎn)基因植物中抗原蛋白的有效性和生物安全性方面的檢測。這時，這些植物家族新成員就可以從實驗室大步走向田間，大規(guī)模繁衍。
我們具體來看一下可預(yù)防腹瀉的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜的產(chǎn)生過程。
首先，提取輪狀病毒基因，把病毒表面蛋白的基因克隆到植物表達載體上，將載體轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌中，通過農(nóng)桿菌再把含有病毒蛋白基因的載體轉(zhuǎn)到植物細胞里并整合到植物基因組中，這個轉(zhuǎn)基因植物細胞經(jīng)過培養(yǎng)可再生出一株完整的植物。
再把這個細節(jié)放大來看。將胡蘿卜籽消毒后種到培養(yǎng)基里，它會像豆芽一樣發(fā)芽。把子葉（豆瓣）和根須切掉，再把下胚軸（豆芽根）切成小段，將這些小段與攜帶含有病毒蛋白基因的載體的農(nóng)桿菌培養(yǎng)液一起浸泡，農(nóng)桿菌就會吸附在下胚軸的切口處，并將含有病毒蛋白基因的載體轉(zhuǎn)入植物細胞中，經(jīng)過培養(yǎng)，切口處會長出多個單株植物小苗，待它們在培養(yǎng)劑中生根后，再移到花盆里。這些再生出的小苗每一個細胞都帶有轉(zhuǎn)入的外源基因并能表達相應(yīng)的外源蛋白質(zhì)。
接下來，要進行分子水平的檢測。確認的含有輪狀病毒抗原基因的植物，培育這些植物使其長大，開花結(jié)籽，并種植下一代。長出來的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜，先要進行動物實驗，成功后，再去做毒理實驗，要保證對人、環(huán)境和其他動物有沒有毒害。
這些程序都完成了，才可以進入臨床實驗，最終走向市場。
“我們現(xiàn)在得到了3種轉(zhuǎn)輪狀病毒蛋白基因的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜，每種得到了幾十顆種籽。現(xiàn)在是冬天，我們將一部分種到溫室里了。”該實驗室副研究員陳曉英告訴記者，“接下來的工作還很多，要逐步去完成。”
走向消費還需時日
因此，想吃這個胡蘿卜還得耐心等上一段時間。
目前，世界主要發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家都制定了各自對轉(zhuǎn)基因生物的管理法規(guī)，負責(zé)對其安全性進行評估，我國也不例外。
“因此，最終面世的產(chǎn)品，在安全性上會嚴格把關(guān)的。”陳曉英說。
首先，轉(zhuǎn)基因胡蘿卜對要對使用者絕對安全。在最終產(chǎn)品中，不會含有任何選擇標(biāo)記，所轉(zhuǎn)入的目的基因也都是國家批準(zhǔn)的已商品化的外源基因。其次，胡蘿卜將在與外界完全隔離的溫室中培育，既不會發(fā)生對其他物種不利的基因漂移，也不會對周圍農(nóng)田和環(huán)境造成污染。
而且，轉(zhuǎn)基因胡蘿卜在上市之前還將嚴格經(jīng)歷轉(zhuǎn)基因食品上市的四個階段：即中試階段、環(huán)境釋放階段、生產(chǎn)試驗階段和生產(chǎn)證書申報階段。上市時，這些特殊胡蘿卜將“佩帶”上統(tǒng)一的轉(zhuǎn)基因標(biāo)識，并向消費者附上一份詳細的食用說明書。
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