Tworzenie szczepionek ze zmodyfikowanych roślin

Zwiększa się zainteresowanie badaczy roślinami jako alternatywnymi systemami produkcji rekombinowanych białek. Postępy technologiczne umożliwiają przejściową ekspresję albo ustanowienie trwałych linii roślinnych produkujących stabilne białka docelowe.

Finansowany przez UE projekt PLAPROVA (Plant production of vaccines) wykorzystał systemy ekspresji roślinnej do badań przesiewowych cząstek mogących być szczepionkami. Partnerzy projektu skupili się na tworzeniu cząstek wirusopodobnych (VLP) do zwalczania ważnych chorób inwentarza żywego takich jak ptasia grypa i choroba niebieskiego języka. VLP stymulują układ odpornościowy i w związku z tym mogą być użyte jako szczepionki.

Badacze użyli wirusów roślinnych takich jak wirus mozaiki fasolnika chińskiego (CPMV) oraz mozaiki tytoniowej (TMV) do wprowadzenia i przejściowej ekspresji antygenów w roślinach. Udoskonalona wersja systemu CPMV umożliwiła jednoczesną ekspresję wielu polipeptydów w obrębie jednej komórki roślinnej.

Naukowcy uzyskali w roślinach ekspresję VLP składających się z pojedynczego polipeptydu i bardziej skomplikowanych, wielołańcuchowych VLP. .Można było dokonać w kontrolowany sposób koekspresji co najmniej czterech białek przy użyciu kapsydów wirusa choroby niebieskiego języka (BTV). Następnie połączono je w bardziej złożone VLP, wykazując ich właściwości czynnościowe.

Oczyszczone i scalone VLP zostały podane zwierzętom doświadczalnym, aby określić ich właściwości antygenowe i immunogenne. Kompleksy VLP z BTV zabezpieczały owce przeciw wirusom. Ponadto wytwarzany w roślinach poliepitop wirusa pryszczycy został z powodzeniem użyty do zaszczepienia świnek morskich.

Ważnym osiągnięciem uczestników projektu było dokonanie ekspresji potencjalnych szczepionek profilaktycznych przeciw ludzkiemu i bydlęcemu wirusowi brodawczaka. Przy wykorzystaniu nowatorskiej membrany białkowej (M2e) jako immunogenu, cząstki TMV chroniły mysz przed wirusem grypy azjatyckiej.

Naukowcy zdołali również rozwiązać problem pierwotnej toksyczności produkowanych w roślinach białek wirusa świńskiego zespołu oddechowo rozrodczego. Aby to osiągnąć, stworzono białka o obniżonej toksyczności i genetycznej niestabilności, przy jednoczesnym zachowaniu ich właściwości immunologicznych.

Dzięki inicjatywie PLAPROVA dowiedziono możliwości wytwarzania w roślinach dużych ilości białek do zastosowania jako szczepionki. Niskie koszty produkcji zwiększą przychody zarówno przemysłu farmaceutycznego jak i rolnictwa.