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综述:植物源性口服疫苗:霍乱能否成为非洲的案例研究?
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月25日 来源:Journal of Genetic Engineering and Biotechnology 3.6
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这篇综述深入探讨了植物源性口服疫苗(ECVs)作为非洲霍乱防控的创新解决方案。文章系统分析了传统口服霍乱疫苗(OCVs)在冷链运输、成本效益和覆盖率等方面的局限性,提出利用植物生物反应器表达霍乱毒素B亚基(CTB)抗原的技术路径,强调该技术具有近用户端生产、无需注射和诱导黏膜免疫(IgA)等优势,为资源受限地区提供了可持续的免疫策略。
植物源性口服疫苗作为新兴的生物技术策略,正在为霍乱这一古老的腹泻性疾病提供革命性防控方案。霍乱弧菌(Vibrio cholerae)产生的霍乱毒素(CT)通过激活腺苷酸环化酶导致严重脱水,每年在非洲造成数万病例。传统口服霍乱疫苗(OCVs)如Dukoral?和Shanchol?虽有效,但面临3-5美元/剂的高成本、严格的2-8℃冷链要求以及复杂的两剂接种方案等实施障碍。
在分子机制层面,植物源性疫苗的核心在于霍乱毒素B亚基(CTB)的精准表达。这个非毒性亚基能诱导中和抗体产生,通过基因工程手段将其转入植物基因组。研究人员已成功在马铃薯块茎、水稻种子等植物组织中表达CTB,其中马铃薯尤为理想——其块茎中CTB在蒸煮后仍保留40%以上生物活性。利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的遗传转化技术,将包含花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV 35S)、内质网滞留信号(SEKDEL)等元件的表达载体导入植物细胞,实现抗原的稳定积累。
免疫学研究表明,这类疫苗通过肠道相关淋巴组织(GALT)启动双重免疫应答。微皱褶细胞(M细胞)将抗原递送至派尔集合淋巴结,激活B细胞分化为浆细胞分泌IgA,在黏膜表面形成第一道防线。同时系统免疫被激活,产生IgG抗体和记忆T细胞,提供全身性保护。这种"黏膜-系统"协同机制比传统注射疫苗更能有效阻断霍乱弧菌的肠道定植。
非洲大陆的特殊性使该技术优势凸显。撒哈拉以南非洲占全球霍乱病例的60%,受限于3亿人缺乏安全饮水、冲突频发等现状。植物疫苗可实现本地化生产,避免冷链断裂风险,且成本可控制在传统疫苗的1/10。更突破性的是,转基因水稻种子可研磨成粉直接服用,解决了儿童给药难题。目前表达CTB的稻米疫苗已完成I期临床试验,显示良好安全性。
技术转化仍需突破多重瓶颈:植物糖基化模式与人类的差异可能影响抗原性,需通过基因编辑优化;潜在致敏原如凝集素需通过RNA干扰技术敲除;剂量标准化需建立植物特异性的ELISA检测体系。监管方面,需建立转基因作物 containment 策略,并开展本土化临床试验验证表达量-免疫效价关系。
展望未来,非洲疾病控制中心(Africa CDC)正推动"疫苗制造2030"计划,尼日利亚、埃及已具备疫苗监管能力三级(ML3)资质。将植物疫苗研发纳入该框架,结合水卫生设施(WASH)建设,可望实现2030年消除霍乱的目标。正如COVID-19大流行揭示的疫苗分配不平等,发展区域自主的"绿色工厂"疫苗平台,将是非洲实现卫生安全的关键路径。
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