综述：植物分子农业在非洲：促进可持续健康与经济发展

《Vegetos》：Plant molecular pharming in Africa for sustainable health and economic development

本综述系统阐述了植物分子农业（PMP）在非洲的发展前景，重点分析了其作为低成本、高效益的生物反应器平台，在生产疫苗、单克隆抗体（mAbs）等重组蛋白方面的巨大潜力。文章探讨了稳定/瞬时表达、下游加工及CRISPR/Cas9等前沿技术，并指出非洲（除南非外）在资金、政策及公众认知方面的挑战，强调加强合作与投资对推动本地化制药产业的关键意义。

　　

植物分子农业：非洲可持续健康与经济发展的新引擎

引言

植物基因工程可追溯至20世纪80年代初，首例转基因烟草成功表达细菌胭脂碱合成酶基因，标志着植物生物技术的开端。随后的农杆菌介导转化、病毒载体等技术的突破，为植物分子农业（Plant Molecular Pharming, PMP）奠定了基石。PMP的核心是利用植物作为生物反应器，生产疫苗、单克隆抗体、杀虫剂等重组产品，其成本低、易扩产、安全性高等优势远超传统动物细胞或原核系统。非洲拥有丰富的植物多样性，但除南非外，多数国家仍面临资金短缺、政策滞后及技术人才不足的挑战。本文聚焦PMP的技术进展、应用潜力及非洲发展路径，为区域生物技术创新提供蓝图。

植物分子农业的技术核心

PMP通过遗传改造使植物表达外源目标蛋白，其流程包括基因设计、载体构建、转化（稳定或瞬时表达）及下游加工。稳定表达通过农杆菌或基因枪将目标基因整合至植物基因组，适合长期大规模生产，但耗时长、监管严；瞬时表达则借助病毒载体或农杆菌浸润快速临时产出蛋白，尤适用于疫情应急。

表达系统的优化策略

提升异源蛋白产量需多维度优化：选择强启动子（如pEAQ载体系统）、密码子优化（采用Codon Optimizer等工具）、靶向特定细胞器（如内质网）以增强蛋白稳定性。例如，在本氏烟（Nicotiana benthamiana）中敲除半胱氨酸蛋白酶基因（如NbCysP6）可减少抗体降解；编辑N-糖基化相关基因（α1,3-岩藻糖转移酶和β1,2-木糖转移酶）能改善蛋白免疫原性。

优势与应用全景

PMP的优势显著：植物不携带人类病原体，纯化简单，适合口服或注射；温室栽培成本远低于生物反应器；瞬时表达可在疫情中快速响应。应用领域涵盖：

• •
  疫苗：如本氏烟中表达的流感亚单位疫苗、蓝舌病病毒样颗粒（VLPs），以及结核病重组免疫复合物（RICs）；
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  单克隆抗体：如抗霍乱病毒抗体、SARS-CoV-2中和抗体（B38/H4）在本氏烟中高效表达；
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  诊断试剂与生长因子：如植物源细胞因子（IL-37b）和西部尼罗病毒检测工具。

下游加工的关键环节

下游加工决定产品纯度与成本，需严格遵循药品生产质量管理规范（GMP）。流程包括提取、纯化（如层析技术）及表征，其效率直接影响药品可及性。

非洲PMP的机遇与挑战

南非是非洲PMP的领跑者，其研究机构（如开普敦大学）成功开发了蓝舌病VLPs、轮状病毒疫苗等产品。但广大非洲地区仍受制于基础设施薄弱、监管框架缺失及公众接受度低。破解困局需三管齐下：

1. 1.
   加大投入：政府与私营部门合作投资研发与技术转移；
2. 2.
   人才培养：通过高校与企业联合培养技术骨干；
3. 3.
   政策优化：建立清晰、国际接轨的审批流程，加速产品市场化。

社会经济与伦理维度

PMP能大幅降低药品成本，提升中低收入国家医药可及性（如埃博拉治疗性抗体ZMapp）。同时，它可催生新产业链（如生物催化剂制造），促进乡村工业化。伦理方面需平衡生态风险、生物安全及利益公平分配，加强公众科普与透明度。

结论

植物分子农业有望重塑非洲制药格局，但其发展亟需跨部门协作、技术创新与政策支持。通过整合基因编辑等工具、深化本地化生产，PMP将成为非洲应对健康挑战、推动经济可持续发展的战略利器。