Трансгенные растения как биопродуценты белков медицинского назначения
Таблица 3
Фармацевтические белки, полученные в трансгенных растениях
Применение |
Растение-продуцент |
Фармацевтический белок |
Уровень продукции (в % от суммарного растворимого белка) |
Ссылка |
Анестезия |
A. thaliana |
Энкефалин |
2,9 (семена) |
Vandekerckhove et al., 1989 |
Цирроз печени, ожоги, хирургия |
Табак |
Сывороточный альбумин |
0,02 |
Sijmons et al., 1990 |
Косметология |
Табак |
Гомодимер коллагена |
0,01 |
Ruggiero et al., 1990 |
Лечение гепатитов С и В |
Табак |
b-интерферон |
0,001 |
Edelbaum, 1992 |
Заживление ран |
Табак |
Эпидермальный фактор роста |
0,001 |
Higo, 1993 |
Ингибитор тромбина |
Рапс |
Гирудин |
0,3 (семена) |
Parmenter et al., 1995 |
Анемия |
Табак |
Эритропоэтин |
0,003 |
Kusnadi et al., 1997 |
Заменитель крови |
Табак |
Гемоглобин a, b |
0,05 (семена) |
Dieryck et al., 1997 |
Заменитель материнского молока |
Картофель |
Казеин |
0,01 |
Chong et al., 1997 |
Фиброзный кистоз, кровотечения |
Рис |
a-1-антитрипсин |
Нет данных |
Giddings et al., 2000 |
Антикоагулянт |
Табак |
Белок С |
0,01 |
Cramer et al., 1999 |
Ингибитор трипсина |
Кукуруза |
Апротонин |
Нет данных |
Zhong et al., 1999 |
Гормон роста |
Табак |
Соматотропин |
0,16 (семена) |
Leite et al., 2000 |
Антимикробное средство |
Картофель |
Лактоферрин |
0,1 |
Chong et al., 2000 |
Синдром Гоше |
Табак |
Глюкоцереброзидаза |
1-10 |
Giddings et al., 2000 |
Воспалительные заболевания кишечника |
Табак |
Интерлейкин-10 |
0,0055 |
Menassa et al., 2001 |
Нейропения |
Табак |
ГМ-КСФ |
0,03 (семена) |
Sardana et al., 2002 |
Иммунотерапия рака |
Картофель |
Интерлейкин-2 |
0,06 |
Park, Cheong, 2002 |
Болезнь Педжета, остеопороз |
Картофель |
Kальцитонин |
0,02 |
Ofoghi et al., 2000 |
Растения-продуценты фармацевтических белков
За последние несколько лет в ведущих биотехнологических центрах мира созданы трансгенные растения-продуценты широкого спектра гормонов, цитокинов, факторов роста и ферментов, имеющих потенциальное применение в фармакологии (табл. 3). Все они не уступали по биологической активности аналогам, получаемым из других систем экспрессии.
По закону, принятому Всемирной организацией здравоохранения, любые предлагаемые источники лекарствен-ных препаратов, в частности трансгенные растения, должны быть зарегистрированы и пройти серию клинических испытаний. Первые клинические испытания трансгенных растений риса, синтезирующих активный человеческий a-1-антитрипсин для терапии фиброзного кистоза, были начаты в 1998 г.
Производство рекомбинантных белков для медицинских целей с использованием традиционных систем тре-бует значительных финансовых затрат. Так, например, недостаток лизосомального фермента гликоцеребрози-дазы в организме вызывает синдром Гоше. Единственным видом терапии этого заболевания является внутри-венное введение гликоцереброзидазы. Долгое время этот белок получали из плаценты человека, на поддержа-ние жизни одного пациента в течение года требовалось 160000$. Переключение продукции гликоцереброзидазы на культуру клеток млекопитающих снизило стоимость этого препарата, однако не вытеснило его из группы "са-мых дорогих лекарств в мире". В 1999 г. сотрудниками корпорации CropTech было показано, что трансгенные растения способны синтезировать биологически активную гликоцереброзидазу человека. В дальнейшем были получены высокопродуктивные трансгенные растения табака, в которых содержание гликоцереброзидазы чело-века варьировало от 1 до 10 % TSP. Ожидается, что получение рекомбинантной гликоцереброзидазы из таких растений позволит значительно снизить её стоимость (Giddings et al., 2000).
В заключение хотелось бы отметить, что несмотря на значительные достижения в области продукции реком-бинантных белков медицинского назначения в растениях, это направление находится лишь на начальном этапе своего развития. Учёные-биотехно-логи уверены, что в будущем рекомбинантные препараты, получаемые из генетически модифицированных растений, заменят дорогостоящие бактериальные и животные аналоги на фар-мацевтическом рынке. "Съедобные вакцины" позволят значительно усовершенствовать программы всеобщей иммунизации, особенно для населения развивающихся стран.
Список литературы
Arakawa T., Chong D., Merritt J. et al. Expression of cholera and toxin B subunit oligomers in transgenic potato plants // Transgenic Res. 1997. V. 6. P. 403-413.
Budar F., Thia-Toong, Van Montagu M. Agrobacterium-mediated gene transfer results mainly in transgenic plants trans-mitting T-DNA as a single Mendelian factor // Genetics. 1986. V. 114. P. 303-313.
Carrillo C., Wigdorovitz A., Oliveros J. et al. Protective immune response to foot-and-mouth disease virus with VP1 ex-pressed in transgenic plants // J. Virol. 1998. V. 72. P. 1688-1690.
Chong D., Roberts W., Arakawa T. et al. Expression of human milk protein b-casein in transgenic potato plants // Trans-genic Res. 1997. V. 6. P. 289-296.
Chong D., Langridge W. Expression of full length bioactive antimicrobial human lactoferrin in potato plants // Transgenic Res. 2000. V. 9. P. 71-78.
Cramer C., Boothe J., Oishi K. Transgenic plants for therapeutic proteins: linking upstream and downstream technolo-gies // Current Topics in Microbiоl. and Immunol. 1999. V. 240. P. 95-118.
Daniell H., Streatfield S., Wycoff K. Medical molecular farming: production of antibodies, biopharmaceuticals and edible vaccines in plants // Trends in Plant Sci. 2001. V. 6. P. 219-226.