Science新研究能改变我们制造疫苗的方式吗?

智利皂树皮的药用秘密已被揭示，为更有效、负担得起和可持续寻求疫苗的未来打开了大门。John Innes中心的研究人员在解决这一问题上迈出了一大步，他们结合使用基因组挖掘和生物工程技术，在实验室中生产出基于皂素的疫苗佐剂，而无需直接从树木中获取材料。

　　

   

   

图片:生长在JIC 1的肥皂树皮树

资料来源:John Innes Centre

智利皂树皮的药用秘密已被揭示，为更有效和可持续寻求疫苗的未来打开了大门。

几十年来，常绿树种Quillaja saponaria因生产QS皂苷分子而受到高度重视，这种分子在食品和饮料行业中用作发泡剂。

最近，一种重要的新功能出现了，从树皮中提取的皂苷被用作疫苗生产中的强力佐剂。佐剂在一些疫苗中起着至关重要的作用，通过增强宿主的免疫反应来提高疫苗的效力。

从皂树皮中提取的分子被用作疫苗的佐剂，保护人们免受COVID-19、带状疱疹和疟疾的侵害。

QS皂苷直接来自树木，尽管规模比食品和饮料行业小得多，但疫苗制造商正在积极努力减少对环境的影响，提高采购这些重要资源的可持续性。

John Innes中心的研究人员在解决这一问题上迈出了一大步，他们结合使用基因组挖掘和生物工程技术，在实验室中生产出基于皂素的疫苗佐剂，而无需直接从树木中获取材料。

该研究的第一作者、约翰·英纳斯中心的博士后研究员James Reed博士说:“这些复杂的分子阻碍了在实验室中使用化学方法大规模合成它们的尝试。在经历了许多波折之后，我们现在已经发现了负责QS皂苷生物合成的核心基因。”

在发表在《科学》杂志上的一项研究中，研究小组首次对Quillaja saponaria的基因组进行了测序。然后，他们使用强大的计算基因挖掘工具来预测构成其基因组的约30,000个基因中哪一个负责皂角苷的生物合成。

这导致了16个基因的生物合成途径的鉴定，这些基因共同产生酶，这是天然皂苷生产的基石。研究小组说，这些新发现的基因和酶一起充当了未来辅助生物工程的指导手册。

另外三种酶的鉴定形成了通往皂苷QS-7的完整生物合成途径，皂苷是一种被证明具有临床疗效的疫苗佐剂中包含的皂苷，但众所周知，从皂树皮中很难纯化。

在一种名为Nicotiana benthamiana的植物中，利用一种称为瞬态组合表达的快速而强大的技术，重建了通往这些分子的途径。

这种烟草的矮秆野生亲戚是众所周知的可适应的宿主，用于治疗性蛋白质和药物的生物生产。

该团队已经在使用该说明书试图生产其他有价值的皂苷，包括QS-21，一种有效的佐剂和人类疫苗的关键成分。

在这项研究中产生的皂苷水平等同于通常从皂皮树的叶子而不是树皮中获得的量。

该团队已经与植物生物科学有限公司(PBL, Norwich UK)合作，后者在研究的商业化方面处于领先地位，现在正寻求与商业和学术合作伙伴合作，进一步扩大这些数量。

该研究的负责人、约翰·英尼斯中心的小组负责人安妮·奥斯本教授说:“COVID-19大流行表明了对救生疫苗的巨大需求。通过组装皂荚树的基因组序列，我们现在有了说明书，使我们能够解码这种树如何制造这些有效的药用分子。这为生产已知的和新型的基于皂苷的疫苗佐剂提供了可能性，这些佐剂优化了免疫刺激活性，适合于人类在我们的快速瞬时植物表达系统中的应用。”

疫苗佐剂-一个简短的时间表

疫苗佐剂被称为隐藏的助手，是一种免疫刺激物质，被添加到一些疫苗中，通过诱导强烈的抗体和t细胞反应来增强免疫反应。直到最近，临床使用的唯一佐剂是不溶性铝盐或含有角鲨烯的水乳化油，角鲨烯是一种从鲨鱼肝脏中获得的有机化合物。

皂苷作为天然表面活性剂，已在兽药领域应用了一个世纪。但这些佐剂由于耐受性差而不适合人类使用。一种含有皂素佐剂的疫苗已被批准用于人体。

QS-7和QS-21包含在Novavax COVID - 19疫苗中作为Matrix-M佐剂配制的复杂皂苷混合物中。该疫苗在世界各国获得批准，增加了人们对皂角素佐剂和替代生产方法的兴趣。

生物合成途径的知识将使研究人员能够开发定制的基于皂苷的佐剂，具有不同的免疫刺激特性。

文章标题

Elucidation of the pathway for biosynthesis of saponin adjuvants from the soapbark tree