生物学家用藻类生成潜在的疟疾疫苗

2012-05-17 16:04 · pobee

加利福尼亚州圣迭戈大学生物学家已成功研制出工程藻类,它生成的潜在候选疫苗能够防止寄生虫对疟疾的传播,该方法以廉价的方式保护数十亿人免受一种全球最流行疾病的危害。初步实验原则上表明,这种疫苗可预防疟疾传播。

亚州圣迭戈大学的可食用衣藻,它可生活在地球上任一一处池塘

亚州圣迭戈大学的可食用衣藻,它可生活在地球上任一一处池塘

加利福尼亚州圣迭戈大学生物学家已成功研制出工程藻类,它生成的潜在候选疫苗能够防止寄生虫对疟疾的传播,该方法以廉价的方式保护数十亿人免受一种全球最流行疾病的危害。初步实验原则上表明,这种疫苗可预防疟疾传播。

疟疾是一种以蚊子为载体由疟原虫感染引起的疾病,在热带和亚热带地区它影响2.25亿个人,症状包括:发烧、头痛、甚至昏迷和死亡。虽然多种昂贵的抗疟疾药物提供给这些地区的游客以防止感染,然而还未提供大量的疫苗以提升预防举措。

这一研究——藻类生成疟疾蛋白质——发表在5月16日PLoS ONE期刊上。该蛋白质诱导实验小鼠分泌出针对疟原虫的抗体,从而阻止疟疾的传播。参与研究的2个生物学家小组分别来自圣迭戈生物科学院藻类生物技术中心(开发的工程藻类可生成生物制品和生物燃料)和热带医学传染病中心(正在开发诊断、预防和治疗疟疾的方法)。

利用新合成的疫苗对抗疟疾,困难之一是该系统需要生成类似于寄生虫合成的复杂、立体的蛋白质,从而诱导抗体合成以阻止疟疾传播。大多数工程菌生成的疫苗是相对简单的蛋白质,而较复杂蛋白质的合成离不开成本较高的过程——利用哺乳细胞培养,这些蛋白质经过糖基化作用包被上糖基。

加州大学圣迭戈分校生物学教授斯蒂芬•梅菲尔德称:“疟疾由一种分泌复杂蛋白质的寄生虫所致,然而,无论出于何种原因,该寄生虫不会把糖基附加在这些蛋白质上。如果包被糖基的蛋白质作为疫苗注入到体内,诱导出的抗体会把靶点放在糖基上,那么入侵微生物的氨基酸支架将不会受到免疫攻击。研究人员已研制细菌中不含有糖基的疫苗,然后把它们重新折叠成三维结构,然而,这是一项成本很高的解决方案,同时也不一定能生成高效产品。”

相反,在食用绿藻帮助下,生物学家期待能生成寄生虫蛋白质(衣藻作为遗传模型2年前在实验室中被广泛使用,类似于果蝇和大肠杆菌)。圣迭戈藻类生物技术中心主任梅菲尔德领导这项研究,该研究小组在藻类中寻求运输燃料,一项里程碑意义的研究表明,许多复杂的人类蛋白质,如单克隆抗体和生长激素,可以由衣藻合成。

这引起了梅菲尔德实验室研究员詹姆斯•格雷戈博士后的注意,他想知道衣藻是否也能合成复杂的蛋白质以防止疟原虫。 20亿人受到疟疾的威胁,在抗疟疾疫苗上付出不少的开支,尤其当疫苗造价很高时。为此,是目前提供的苗昂贵的后勤困难的命题,尤其是当该疫苗的生产成本。为此,圣地亚哥分校生物学家着手分析衣藻是否能生成疟疾蛋白质以抑制疟疾感染。

梅菲尔德解释道:“目前20亿人接种的疫苗因目前的技术而变得昂贵,实际上,疟疾疫苗被广泛使用的唯一途径是降低价格,而藻类具有这种潜能,因为它可生长在池塘、浴缸和其它地方。”

在加州大学圣迭戈分校医学教授、热带疾病权威专家Joseph Vinetz的合作下,研究人员发现,向实验小鼠注射由藻类生成的蛋白质,诱导的抗体能阻止蚊虫媒介的疟疾传播。

格雷戈里称:“很难说这些蛋白质是完美的,但是由藻类蛋白质诱导的抗体识别出疟疾天然蛋白质,并阻止疟疾寄生虫的发育,从而让蚊子不能传播疟疾。”

本文告诉我们2件事情:我们制造的蛋白质是可行的候补疫苗;至少我们有机会生成足够多的疫苗以接种20亿人。

对这项发现提出了专利申请,科学家接下来观察这些藻类蛋白质是否保护人类免受疟疾的危害,以及决定是否对这些蛋白质进行修饰从而在服用(而非注射)的情况下依然保持相同的抗体免疫。

关键词: 藻类 疟疾 疫苗