蜂产品疫苗离我们还有多远(综述)

发布时间:2011-09-03 00:31    文章来源:湖北天马养蜂场    浏览量:2274 次    【字体大小:正常 偏大 最大

摘要本文对现已问世的转基因绿色口服疫苗的研究现状和实用安全性进行分析,探讨了蜜蜂产品作为新型植物口服疫苗表达系统的可能性,以及可能给传统医学保健带来的认知更新热潮和给传统蜂业带来的蜜蜂保护学方面的共效性。

关键词:植物口服疫苗;蜂产品疫苗

提到“蜂产品疫苗”这个话题,恐怕还得先从植物口服疫苗的研究现状说起,因为它们之间的关系非常密切。

一、植物口服疫苗的研究现状

植物口服疫苗,是指利用植物基因工程与分子医学相结合而研发的新型疫苗,也叫绿色口服疫苗。因为疫苗抗原的表达部位是在一些转基因植物的某个组织或器官,如:根、茎、叶、花、果实等,而且可以以蔬菜、饲料、水果、休闲食品和保健食品等形式被直接生食。人和动物食用了在其中富集的某种病原的低毒蛋白后,可以引起机体产生相应的免疫应答,进而得以发挥预防或延迟自体疾病症状发作的作用。

植物口服疫苗的生产,主要涉及到疫苗抗原的选择、疫苗植物的选择、启动子和筛选标记的选择以及疫苗的活体实验等。其中,与养蜂业关系最大的是被选做抗原蛋白表达受体的绿色植物。目前,已经成功开发的疫苗植物有:马铃薯、烟草、番茄、胡萝L、菠菜、香蕉、莴苣、苋菜、羽扇豆、苜蓿、玉米、拟南芥、大豆和白三叶草等。以它们为受体生产的绿色疫苗,多数通过了动物实验,部分取得了阶段性成果,少数完成了在人体上进行的临床试验。

蜂产品疫苗离我们还有多远(综述)

二、植物口服疫苗的实用安全性分析

以烟草和蔬菜类为主开发的疫苗植物,由于抗原的热失活性和植物自身固有的理化性质,导致这些口服疫苗还不太尽如人意,存在一些问题。譬如:马铃薯能够作为食用的部分是块茎,即使加工成薯淀粉、薯条、薯片、薯块或其它薯制品,如果未经烹饪,虽能较好地保持免疫活性,但不能降解其内部固有的毒性物质(如马铃薯茄碱),也很少有人乐于生食这样的疫苗。所以,生食性差制约了马铃薯疫苗的推广。烟草的叶子是抗原蛋白的有效表达部位,但烟草中的抗原蛋白,并不能通过人的吸食或嗅食而对人体产生免疫作用,必须经过提炼才行。即便是经过弱毒处理的烟叶可以通过咀嚼产生抗体,但烟草中含有尼古丁等生物碱毒素这一事实,经过大众传媒的戒烟宣传,可以说是早已家喻户晓,况且还存在着滤毒作用进行得是否彻底等疑虑。总之,不吸烟人对烟草疫苗的厌恶,成为其扩大应用的瓶颈。番茄本身就是一种蔬菜型水果,口感酸甜适中,可直接食用或烹调后做为菜看,只是其成熟果实极易被撞伤乃至破损,进而导致局部瘦化或腐烂,而不成熟的或后熟的果实,非但爽口性不好,并且还含有内毒素,这些都或多或少地限制了它的使用范围。胡萝卜的营养丰富,生熟皆宜,但开发成为疫苗,其抗原的效价性不理想。研究发现,抗原蛋白在种子中含量最多,而在可以直接生食的块根中却含量很低。菠菜可以生食,但由于它本身带有的草酸会跟人体争夺钙,放饮食中缺乏奶类制品的人们,尤其是缺钙人群,不宜多食。而且,它的耐藏性能略显不足。此外,香蕉的无性繁殖性、豆类的自交结实性和稻麦类的雄育性配套耕种性等,既可以避免抗生素标记基因的种间漂移,又允许传统育种手段剔除抗生素筛选标记,都被作为口服疫苗的首选受体研究过。但同样,香蕉的耐藏性差,大豆和稻谷的生食性差,因而实用性就差。

三、蜂产品(花粉、蜂蜜、蜂胶)疫苗诞生的可能性分析

疫苗抗原蛋白在繁殖器官特别是在种子中的含量比在营养器官中更高,让我们看到了生产蜂产品疫苗的可能性。因为无论是生食性风味较好的胡萝卜、番茄、香蕉等,还是蛋白质含量较高的苜蓿和谷物等,都是世界性的种植植物,也都是蜜蜂的饲料作物,蜜蜂赖以生存的花粉和花蜜以及树胶,都有可能成为转基因表达的有效部位。而疫苗植物的子代所组成的品系,由于抗原基因大量表达并稳定遗传,也向我们保证了这种生产的连续性。那么,说到底,蜂产品疫苗应该主要包括哪几种呢?

1、花粉疫苗花粉疫苗是指将花粉作为口服疫苗的受体系统。现在,转基因植物中的口服疫苗普遍产量偏低。若要人或动物服用一定量的转化植物而达到免疫效果,必须提高疫苗抗原的表达量。花粉本身含有蛋白质,还含有几大类共100余种的酶,这为外源基因的大量表达提供了先决条件。目前,运用了花基因的修饰表达和叶绿体的母系遗传转导技术后,一个操作就可让外源基因在花粉中高表达。所以,生产花粉疫苗可以很好地解决植物口服疫苗的产量问题。再说,口服抗原若呈亚基形式或可溶性蛋白质形式存在,则免疫原性不好。但花粉粒作为完整的植物细胞,其坚固的外壁可以包容表达蛋白免受外界酸、碱的破坏,可以抵抗胃酸、胰蛋白酶以及其它消化酶对抗原蛋白的直接消化。花粉团作为花粉粒的多聚体颗粒形式,不仅可以保持良好的免疫原性,而且完全可以满足口服疫苗在小肠中缓慢释放并具有明显的强粘膜免疫反应的要求。所以,已经成为我国既是食品又是药品新资源的蜂花粉,以其最常见的也是最方便的花粉团的采收方式,可以解决绿色疫苗这个既要高产又要高效的难题。而且,如有可能,采用微生物工程,将蜂花粉疫苗放在发酵罐里脱去非抗原蛋白的致敏源,说不定还可以进一步扩大免疫者群体的适用范围。

2、蜂蜜疫苗蜂蜜疫苗是指将花蜜作为口服疫苗的受体系统。研究发现,不仅单花种的蜂蜜中含有花粉粒,就是单花种的花蜜中也含有外源基因的表达蛋白(烟草和韭菜)。这种含有某种抗原的花蜜,通过蜜蜂的加工,就有可能变成一种几乎不需提纯便可口服的蜂蜜疫苗。一般来讲,疫苗中的抗原蛋白要求保持有弱的毒活性,否则,服用时就必须多次数、大剂量或辅以佐剂,才能提高粘膜的强免疫激活反应。蜂蜜中高浓度的糖分,正可以长时间保持抗原蛋白的弱毒活性;蜂蜜中大量存在着的唾液酸,却可以辅佐动物的单抗产生强力性。所以,蜂蜜除了好吃、保健之外,还能在预防医学领域发挥更大的作用。目前,已经诞生了一种转基因矮牵牛植物,其蜜腺里可以产生犬类细小病毒表面抗原,狗服用这种蜂蜜疫苗后,可以提高对这种病毒病的免疫力间。

3、蜂胶疫苗蜂胶疫苗是指将树胶作为口服疫苗的受体系统。树胶是植物的一种创伤应激反应物,含有黄酮、脂类、必需微量元素等。目前,口服疫苗出现了耐性问题,就是机体不再对疫苗抗原产生免疫反应了。一种可能是机体本身存在着内源性的拮抗物,发生负调控后阻遏了反应的进行;另一种可能就是机体内的应激系统工作懈怠,致使敏感性降低。要确保口服疫苗在人畜体内起的是刺激作用而不是抑制作用,从安全性和有效剂量考虑,恐怕经过蜜蜂加工过的树胶制品,将是最理想的上乘之选。因为有试验表明,蜂胶可以增强应激能力、调节内分泌等。目前,畜禽用蜂胶疫苗系列是国内外现有疫苗的更新换代产品,更安全,无毒副作用,也是我们国家科技部重点推广的绿色环保型科技成果。如:市面上见到的复合型蜂胶灭活疫苗、兔大肠杆菌二价蜂胶灭活疫苗、大肠杆菌多价蜂胶灭活疫苗等。可以说,蜂胶作为兽医用疫苗的免疫佐剂,已有近20年的历史了,但人用蜂胶疫苗尚未见有报道。如果在短时间内能够问世一种带有疫苗功能的蜂胶产品,或是诞生一种具有激活疫苗性能的蜂胶,定会解决耐性困扰。

除了上述这些可含服蜂花粉、可饮用蜂蜜和可咀嚼蜂胶等疫苗之外,蜜蜂进食疫苗植物的花粉、花蜜后生产的蜂王浆、喂养的虫蛹、分泌的蜂蜡等,也能算作疫苗的一种。因为没人敢说王浆干粉、蜂胎片剂不是很好的口服抗原载体,也没人敢断定嚼蜡就一定没味、没意义。

四、疫苗研究可能带来的其它共效性分析

相信随着绿色口服疫苗研究的不断深入,疫苗植物带给我们的,可能远不止这几种蜂产品疫苗,可能还有一些社会性效应和环保型措施。

1、带动全民新健康医学理念的热潮。由于一些常规疫苗所具有的明显预防保健作用已经深入人心,如脊髓灰质炎疫苗、流感疫苗、肺炎疫苗等,所以,尽管兼具风味可口性、生熟兼用性和脱毒耐藏性于一身的绿色口服疫苗已经问世的不多,但是,面对早已淡出人们记忆的病菌又死灰复燃(如天花病毒、霍乱弧菌、鼠疫杆菌),一些疫苗的缺位给疫区人们带来的暂时恐慌(如非典型性肺炎疫苗、爱滋病疫苗、禽流感疫苗)以及人畜共患病的感染案例越来越多(如家畜炭疽杆菌热、猪链球菌脓血症)等现状,人们对生物技术工厂化生产出来的任何形式的疫苗的祟尚和厚望,不但依然不衰,而且热盼态势与日俱增,尤其是对人畜使用便利性和低成本经济性的绿色口服疫苗。更何况,迄今为止,尚没有植物病原菌感染人类的报导。所以,带有标记安全性的绿色疫苗,将很快呼之欲出。一旦探索出从组织培养苗中剔除抗生素标记的技术,或者,开发出以甜菜碱脱氢酶(BetaineA1dehydeDehydrogenase,BADH)等为代表的新一代植物源的筛选标记,则将不仅可以提高公众或消费者群体对筛选标记的认识(转化过程中必须、基因整合后多余、存在与否不影响抗原表达),而且还将由于对新筛选标记的知情程度和认可程度的提高,推动全民新健康医学理念的形成热潮。

2、解决蜜蜂保护方面的一些潜在问题。由于转基因植物生产的口服疫苗,具有可大范围给药(人、家畜和野生食草动物等)的特点,所以这些疫苗植物可能有助于解决一些潜在的蜜蜂保护问题。已知:转Bt基因的玉米花粉,不会威胁蜜蜂幼虫的发育,但却具有作为生物杀虫剂控制大蜡螟幼虫(Gdleriamellonella,鳞翅目)的潜力。由此我们可以设想,工蜂在转基因避孕疫苗植物上采集后,由于是不孕的基因型,所以血淋巴中不会生产透明带蛋白抗原决定簇的特异性抗体,但依靠摄食工蜂血淋巴过活的、处在生殖期的蜂螨(Varroa,蜱螨目,蛛形纲)或蜂箱小甲虫(Aethinatumida,鞘翅目)的个体,却可产生免疫反应而导致不育,因而害虫的过度增殖被控制,从而为目前养蜂业自身所面临的杀虫剂残留、寄主抗性、用药量及其间隔期长短等问题带来顺路搭车式的防治策略。更多养蜂技术和蜂产品知识请关注湖北天马养蜂场官方微信公众号:"honeymarket",或者加QQ号2969169050,欢迎投稿和交流讨论蜜蜂文化。

如此说来,蜂产品疫苗,不仅离我们人类真的不远了,而且离我们的蜜蜂也真的不远了。

引自《中国养蜂》2005,56(12)

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