武汉大学发现从水稻获取人血清白蛋白的新方法

2011-11-3

PNAS杂志近期发表了一项最新研究成果——可以从水稻中获取大量人血清白蛋白(humanserumalbumin,HSA)的新方法,利用这种方法获取人血清白蛋白不仅有助于解决需求问题,而且能降低传播疾病的风险。The Scientist杂志就这项成果也发表了题为“BloodProteinfromRice”介绍文章。

这项研究由武汉大学生命科学学院领导完成,其它研究单位包括加拿大国家研究委员会等,通讯作者是武汉大学生科院杨代常教授,杨代常教授主要从事植物胚乳细胞蛋白质转运的分子机理与分子农业医药研究。

来自英国华威大学,欧盟Pharma-Planta组织的Richard Twyman教授点评这一成果道,“文章作者证明了所获得的产物能大量纯化,并具有人血清白蛋白的功能”,“他们为临床HSA供给提供了一种非常好的新方法”。

HSA是一种临床应用广泛的用剂,可以用于严重烧伤、肝硬化或者出血性休克,而且HSA还被广泛用于药物和疫苗的生产——作为疫苗和药物传递的载体,以及疫苗和药物生产中细胞培养需要的成分。

杨教授解释道,“血浆HSA需求量很高,但是确实也很紧缺”,目前HSA唯一的来源是从人血中提取,这种方法除了献血者了有限以外,“利用血浆HSA还会造成疾病传播高风险,比如AIDS,肝炎”,“我们认为植物来源的HSA更加可靠,也更加安全”。

这一研究组并不是首次尝试在其它物种中通过遗传工程获取人类HSA,他们在酵母,细菌,土豆,以及烟草等植物中都尝试过,但是这些都遇到了可行性的问题,“微生物中获得的HSA出现了少量微生物污染的问题……这是有害的,而且会引起人类的免疫反应,因此也就意味着这种产物需要更多的纯化,增加大量的成本”,Twyman说。而从土豆或者烟草中获得HSA虽然没有携带这些污染物,但是这些来源产量不高,划不来。

为了提高产量,研究人员转向了水稻,具体来说,他们靶向了水稻的食用部分:种子中的胚乳——这是一个天然的营养存储组织,是重组蛋白积累和长时间稳定储存的理想场所。研究人员在胚乳中表达了HSA基因,可以在每公斤水稻种子中获得2.74克纯HSA蛋白,这比同样重量的烟草叶中纯化的HSA高出了25倍。

除了高产量以外,水稻来源的HSA也具有与血来源的HSA,相同的分子重量,结晶结构,分子结合位点,以及其它生化特点,研究人员也证明了这两种来源的HSA具有相同的配基结合,对培养物中细胞生长的促进,以及对大鼠肝硬化模型中积水淤留相同的治疗能力。

水稻来源的HSA也具有与血浆来源的HSA相同的免疫原性,这也就是说,注射了水稻HSA,和血浆HSA的动物会出现相同的免疫反应。

华盛顿大学的Ditervon Wettstein认为“从水稻中获取高纯度蛋白的化学,生物物理,免疫学特性……表明其在各方面与血浆中HSA相同。”

不过要将水稻来源的HSA用于人体,还需要大量的临床实验,而且为了迎合全球对于HSA的大量需求——大约一年500吨,这种HSA来源的产量还需要能扩大到开放性农场规模,这将会引起多方争论,因此当谈到水稻HSA的时候,Twyman表示,这种替代来源HSA的到来还需要时间。

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