生物学家利用藻类生产潜在的疟疾疫苗

2020-09-22 175藻类

生物学家利用藻类生产潜在的疟疾疫苗,加利福尼亚大学圣地亚哥分校的生物学家已经成功地对藻类进行了工程改造,从而为疫苗生产了潜在的候选物,这种疫苗可以防止导致疟疾的寄生虫传播,这一成果可以为开发一种廉价的方法来保护数十亿美元的疟疾铺平道路。来自世界上最流行和最令人衰弱的疾病之一的人。初步的原理验证实验表明,这种疫苗可以预防疟疾传播。

生物学家利用藻类生产潜在的疟疾疫苗

疟疾是由疟原虫属的原生动物寄生虫感染引起的蚊媒疾病。它影响着热带和亚热带地区的全球超过2.25亿人,导致发烧,头痛以及严重情况下的昏迷和死亡。虽然那些地区的旅行者可以使用各种通常昂贵的抗疟药来预防感染,但还没有一种能提供高水平的抗该疾病保护的疫苗。

5月16日,在线开放获取期刊PLoS ONE上发表了使用藻类产生疟疾蛋白的方法,该蛋白可引发实验室小鼠中针对恶性疟原虫的抗体并阻止疟疾传播。这项开发工作是由加州大学圣地亚哥分校的两组生物学家之间不同寻常的跨学科合作产生的-一组来自生物科学部和圣地亚哥藻类生物技术中心,该中心一直在设计藻类以生产生物产品和生物燃料,而另一组来自医学院热带医学和新兴传染病中心正在努力开发诊断,预防和治疗疟疾的方法。

研究背景

研制抗疟疾疫苗的部分困难在于,它需要一种能够产生复杂的三维蛋白质的系统,该蛋白质类似于由寄生虫产生的蛋白质,从而引发破坏疟疾传播的抗体。由工程细菌产生的大多数疫苗是相对简单的蛋白质,可以刺激人体的免疫系统产生针对细菌入侵者的抗体。可以产生更复杂的蛋白质,但这需要使用哺乳动物细胞培养物进行昂贵的过程,并且由于称为糖基化的化学过程,这些细胞产生的蛋白质被糖衣包裹。

加州大学圣地亚哥分校生物学教授斯蒂芬·梅菲尔德说:“疟疾是由制造复杂蛋白质的寄生虫引起的,但是无论出于何种原因,这种寄生虫都不会在这些蛋白质上加糖。” “如果您有一种被糖覆盖的蛋白质,并且将其作为疫苗注射到某人身上,那么趋势是制造针对糖的抗体,而不是要抑制的入侵生物的蛋白质的氨基酸骨架。研究人员已经制作了疫苗没有细菌中的这些糖,然后试图将它们重新折叠成正确的三维结构,但这是一个昂贵的主张,并且效果不佳。”

研究内容

取而代之的是,生物学家利用藻类生产潜在的疟疾疫苗,生物学家们寻求在可食用的绿藻(衣藻衣藻)的帮助下生产蛋白质,该藻在研究实验室被广泛用作遗传模型生物,就像果蝇果蝇和大肠杆菌一样。两年前,由梅菲尔德(Mayfield)领导的加州大学圣地亚哥分校的一个生物学家小组,他也是圣地亚哥藻类生物技术中心的负责人,该研究联盟寻求从藻类中开发运输燃料,该研究具有里程碑意义,表明许多复杂的人类治疗方法衣藻可以生产蛋白质,例如单克隆抗体和生长激素。

这使梅菲尔德实验室的博士后研究人员詹姆斯·格雷戈里(James Gregory)想知道衣藻是否也可以生产出一种复杂的蛋白质来预防疟疾。 20亿人生活在存在疟疾的地区,这使得提供疟疾疫苗成为一项昂贵且后勤上困难的提议,尤其是当这种疫苗生产昂贵时。因此,加州大学圣地亚哥分校的生物学家着手确定这种藻类是否可以产生抑制疟疾感染的疟疾蛋白,这种藻类可以非常便宜地生产复杂的蛋白质。

梅菲尔德解释说:“用当前的技术为二十亿人接种疫苗太昂贵了。” “实际上,使用疟疾疫苗的唯一方法是,只要它能以目前疫苗价格的一小部分生产即可。藻类具有这种潜力,因为您可以在地球上任何地方的池塘或浴缸中种植藻类。 ”

研究意义

研究人员与加州大学圣地亚哥分校的医学教授,热带病领域的领先专家约瑟夫·维内茨(Joseph Vinetz)合作,致力于开发抗疟疾疫苗,研究人员表明,将藻类产生的蛋白质注射到实验室小鼠体内后,会产生抗体阻止了蚊子传播疟疾。

“很难说这些蛋白质是否完美,但是我们藻类产生的蛋白质的抗体能够识别疟疾中的天然蛋白质,并在蚊子内部阻止疟原虫的生长,从而使蚊子无法传播疾病,格雷戈里说。

梅菲尔德说:“本文告诉我们两件事:我们在这里制造的蛋白质是可行的疫苗候选物,而且我们至少有机会生产足够的这种疫苗,我们可以考虑接种二十亿人。” “在其他系统中,您甚至无法开始考虑。”

科学家对他们的发现申请了专利,他说下一步就是要看这些藻蛋白是否能保护人类免受疟疾的侵袭,然后确定当藻类被食用时它们是否可以修饰这些蛋白以引起相同的抗体反应。而不是注射。

引用

University of California - San Diego. "Biologists produce potential malarial vaccine from algae." ScienceDaily. ScienceDaily, 16 May 2012. www.sciencedaily.com/releases/2012/05/120516174437.htm.

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