aizen_tt (aizen_tt) wrote,
aizen_tt
aizen_tt

Categories:

Растения как биофабрики вакцин

Еще один материал про ГМО-помидор как съедобная вакцина против COVID, статья мая 2020 г. Мексиканские ученые работают над тем, чтобы воплотить это в реальность.

Далее так:

"В то время как крупные компании и консорциумы государственного сектора в Соединенных Штатах, Канаде, Китае и Европе полным ходом работают над разработкой вакцины, выращенной на генетически модифицированных (ГМ) растениях табака, исследовательская группа в мексиканском университете работает над достижением той же цели. но с другой инновационной стратегией. Они используют биоинформатику и компьютерную генную инженерию для идентификации антигенов-кандидатов для вакцины, которая может быть экспрессирована в растениях томата. Употребление в пищу плодов этих растений даст иммунитет против COVID-19.

На момент написания этих строк пандемией COVID19 уже зарегистрировано более 3,6 миллиона человек и около 252000 человек умерли во всем мире. В США, где наблюдается самый высокий в мире уровень инфицирования, всего за несколько месяцев с момента появления нового коронавируса количество смертей от COVID-19 превысило количество смертей от рака, ишемической болезни сердца и даже от гриппа / пневмонии.

Эта критическая ситуация заставила весь мир начать настоящую гонку по разработке вакцины, которая иммунизирует население от этого нового штамма коронавируса, который, по-видимому, появился осенью 2019 года в Китае. На данный момент университеты, государственные исследовательские центры и особенно частные компании исследуют более 100 вакцин против COVID-19. Некоторые из них уже проходят клинические испытания.

Подходы, используемые для их производства, не сильно отличаются от тех, которые классически используются в вакцинах, где антигенами - соединением патогена, используемым для создания иммунитета у пациента, - может быть инактивированный вирус, а также генетический материал или вирусный белок, который в больших масштабах выращивают в куриных яйцах, клеточной ткани млекопитающих / насекомых или генетически модифицированных микроорганизмах.

Растения как биофабрики вакцин

Менее известным подходом к массовому производству антигенов и вакцин является использование растений в качестве биофабрик. Растения генетически модифицированы (рис. 1), чтобы производить, например, вирусоподобные частицы (VLP), которые являются структурными белками вируса, или «мультиэпитопные» белки, в которых различные последовательности антигена позволяют нам генерировать иммунизирующий и защитный ответ у людей.

Наиболее широко используемым растением является Nicotiana benthamiana, близкий родственник табака, благодаря его биомассе, простоте лабораторного управления и быстрому росту. Но ученые также работали с другими культурами, такими как салат, морковь, картофель, рис, помидоры и кукуруза.

В начале 2020 года с помощью этой методологии было получено 97 экспериментальных вакцин, в том числе растительные антигены против ВИЧ, полиомиелита, гепатита В, бешенства, ВПЧ, холеры и туберкулеза, а также других патогенов. Была даже проведена работа по выращиванию соединений против рака и аутоиммунных заболеваний.

Некоторые из вакцин на растительной основе, прошедшие расширенные клинические испытания, включают вакцину против гриппа, разработанную Medicago, вакцину против малярии Фраунгофера и ZMapp, сыворотку с тремя моноклональными антителами, разработанную Kentucky Bioprocessing, которая уже использовалась у пациентов во время вспышек. Эболы в 2014-2015 и 2018-2019 годах в Африке. Все эти вакцины были получены путем выращивания ГМ-табака.

В настоящее время препараты на растительной основе уже стали реальностью, и по крайней мере один из них вышел на рынок: талиглюцераза альфа, фермент, выращенный в ГМ-моркови и полученный в биореакторах, который назначается в качестве заместительной терапии болезни Гоше.



Рисунок 1. Общая схема производства рекомбинантного белка в растениях с использованием агроинфильтрации. Цикл экспрессии рекомбинантного белка / антигена занимает 6–10 дней, начиная с агроинфильтрации выращенных растений и культуры Agrobacterium (A). Агроинфильтрация осуществляется путем погружения растений в бактериальную культуру, несущую плазмидные векторы, кодирующие интересующий ген, и подвергая их вакуумному импульсу, чтобы заставить бактериальную культуру проникнуть в (B). Растения инкубируют в течение нескольких дней (C) и собирают (D) в соответствии со строго контролируемым протоколом, разработанным для предотвращения выпуска генно-инженерных бактерий в окружающую среду. Затем проводят экстракцию рекомбинантных белков (E) и очистку для получения рекомбинантного лекарственного средства или вакцины (F). Источник: Фармакогнозия, 2017 г.
Преимущества вакцин, выращиваемых на растениях, включают облегчение их транспортировки и хранения без необходимости использования холодовой цепи, что снижает затраты. Кроме того, нет необходимости беспокоиться о заражении человека токсинами и патогенами - риске, который может возникнуть при производстве вакцин на основе микроорганизмов или культур млекопитающих.

Усилия государственного и частного секторов в борьбе с COVID-19

В рамках гонки вакцин против COVID-19 не осталась в стороне стратегия выращивания растений, также известная как биофарминг или молекулярное земледелие. Две уже упомянутые компании работают над растительными антигенами COVID-19, экспрессируя VLP в ГМ-табаке. Одним из них является Medicago, генеральный директор которого заявил, что канадская компания сможет производить «10 миллионов доз в месяц», если ее инновационный метод производства и клинические испытания получат одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). С другой стороны, американская компания Kentucky Bioprocessing использует собственный быстрорастущий ГМ-табак и публично заявила, что уже проводит доклинические испытания и обладает способностью производить до трех миллионов доз в неделю.

Третья исследовательская группа частного сектора - это альянс между американской компанией iBio и китайской Beijing CC-Pharming, которые объединяют культивирование VLP от COVID-19 и иммуностимулирующего адъюванта-носителя лихеназы в ГМ-табаке.

Между тем госсектор не отстает. Калифорнийский университет в Сан-Диего работает над инновационным совместным проектом между внутренними исследовательскими группами по разработке пластыря-вакцины с микроиглами, в которой используются белки, выращенные на ГМ-растениях.

С другой стороны, Центр исследований сельскохозяйственной геномики (CRAG) Испании будет разрабатывать антигены для COVID 19 в ГМО-салате и табаке, а международный проект NEWCOTIANA, который работает над разработкой лекарств и вакцин для растений при финансировании из Европейский Союз выпустил полную генетическую последовательность Nicotiana benthamiana, чтобы ускорить разработку вакцины на растительной основе. Этой последней работой руководили IBMCP (Испания) и Технологический университет Квинсленда (Австралия).

Что, если бы вакцину можно было «съесть», а не вводить?

Хотя упомянутые выше вакцины на растительной основе имеют определенные преимущества по сравнению с обычными вакцинами, их способ введения по-прежнему - парентеральная инъекция, «укол», который может причинить очень сильную боль детям. Но что, если вместо использования ГМ-табака и очищающих антигенов для изготовления инъекционной вакцины мы могли бы съесть ГМ-фрукт, непосредственно обеспечивающий иммунитет?

Хотя нечто подобное еще не используется в клинической практике, с экспериментальной точки зрения это не новинка. С 1990-х годов несколько исследовательских групп работали над модификациями съедобных растений и фруктов, которые вызывают иммунный ответ в кишечном эпителии животных после перорального приема (рис. 2). Генетически модифицированные культуры - все еще на экспериментальном, а не коммерческом уровне - используются для создания «съедобных вакцин» от картофеля, томатов, салата, папайи, моркови и риса до киноа, люцерны, бананов и водорослей. Они сосредоточили свое внимание на гепатите В, ротавирусе, вирусе Норуолк, малярии, холере и аутоиммунных заболеваниях, среди прочего.



Рисунок 2. - Пути развития производства растительных антител или вакцин против вируса SARS-CoV-2. Подходы к временной трансформации обеспечивают высокий выход белка в трансформированных растениях, которые обрабатываются для очистки целевого биофармацевтического препарата и получения инъекционных вакцин или моноклональных антител. Стабильные технологии генетической трансформации, применяемые к съедобным видам растений, позволяют получать составы пероральных вакцин (например, капсулы или таблицы, содержащие лиофилизированные листья). Источник: Росалес-Мендоса, 2020 г.
Исследование Гарзы
Этот маршрут был выбран Даниэлем Гарза, молодым биотехнологом и предпринимателем, стажировавшимся в Институте биотехнологии Автономного университета Нуэво-Леон (UANL) в Мексике, в качестве подхода к разработке вакцины против COVID-19. «Разработка съедобной вакцины против SARS-CoV-2 до сих пор была малоизученной альтернативой, хотя преимущества очевидны», - сказал Гарза в интервью Корнельскому альянсу науки. «В соответствии с этой предпосылкой, эта проблема будет решаться с фокусом на разработке гибридного белка с характеристиками вакцины, который будет экспрессироваться в растениях томата».

Гарза вместе с многопрофильной группой исследователей использует биоинформатику и вычислительную генную инженерию для применения стратегии обратной вакцинации. Более конкретно, используя инструменты биоинформатики, они идентифицируют антигены, которые с наибольшей вероятностью могут быть кандидатами на вакцины для индукции иммунного ответа посредством анализа «in silico» генома патогена.

«Разработка вакцин с использованием традиционных методов зависит от большого количества биохимических, иммунологических и микробиологических методов, которые требуют большого количества времени и предполагают более высокие производственные затраты», - сказал Гарза. «Стратегия обратной вакцинации дает возможность идентифицировать большее количество белков для каждого патогена и выбрать лучшие кандидатные вакцинные антигены. Это позволяет разрабатывать вакцины, которые раньше было сложно или невозможно производить ».

Исследователи из лаборатории Гарзы работают с этим подходом с 2018 года для поиска новых кандидатных антигенов для вакцины против Эболы - исследование они опубликовали в конце 2019 года в журнале UANL Planta. «Наблюдаемые до сих пор результаты позволяют нам идентифицировать новые эпитопы в областях последовательности белка VP40 вируса Эбола с характеристиками иммуногенности, антигенности, гидрофильности и доступности, которые делают их кандидатом на вакцину», - сказал Гарза.

Как только последовательность-кандидат идентифицирована, они продолжают оптимизацию нуклеотидной последовательности в растении томата и генетическую трансформацию с помощью Agrobacterium tumefaciens. «Экспрессия в растениях томата с новыми идентифицированными эпитопами позволяет нам получить высокие уровни экспрессии рекомбинантного белка», - добавил Гарза. Проще говоря, предшествующее биоинформатическое моделирование экономит усилия и работает с антигенами, которые имеют высокий защитный ответ против патогена, полезного антигена для разработки жизнеспособной и масштабируемой вакцины.

Однако из-за непредвиденных обстоятельств и серьезности вспышки SARS-CoV-2 группа Гарзы решила направить свои усилия на работу над биоинформатическим моделированием потенциальной вакцины против этого патогена, используя ту же стратегию, которая использовалась против вируса Эбола посредством разработки съедобного помидора как метод иммунизации.

Единственная подобная работа, которую можно найти в библиографии, - это разработка томата с антигенами SARS-CoV, который был ответственным за тяжелый острый респираторный синдром (SARS) в странах Юго-Восточной Азии в 2002-2003 годах и имеет 70-процентное геномное сходство с геномом. патоген, стоящий за текущей пандемией. Хотя у мышей, иммунизированных перорально этим трансгенным томатом, были обнаружены значительно высокие уровни специфических антител против SARS-CoV-1, дальнейшего продвижения к клиническим фазам не было.

«Мы находимся на стадии анализа, используя геномные и протеомные последовательности SARS-CoV-2 и используя биоинформатические инструменты, которые позволяют нам идентифицировать антигены, которые, скорее всего, могут быть кандидатами на индукцию иммунного ответа», - сказал Гарза в отношении текущего статус усилий по разработке вакцины против SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19, на растениях томатов.

«Эпитопы-кандидаты выбираются на основе предсказания их функции, такой как доступность и секреция, а затем они клонируются, экспрессируются и анализируются для последующего подтверждения их клеточного местоположения in vitro. Использование животных моделей позволит нам оценить их иммуногенность и защитную способность », - добавил Гарза.




Даниэль Гарса Гарсия из Института биотехнологии UANL (2019)


Как пояснил Гарза, это исследование в настоящее время находится на стадии анализа и определения потенциальных регионов для разработки вакцины. Его исследовательская группа теперь применяет свой проект к «общему призыву», адресованному мексиканским исследователям, работающим над разработкой лекарств против COVID-19, который был выпущен мексиканским правительством, которое финансирует расходы на сотрудничество с Институтом Пауля Шеррера в Швейцарии. . Следующим этапом проекта будет экспрессия кандидатных антигенов в томатах и ​​оценка их иммуногенной и защитной способности на животных моделях. По мере продвижения проекта будут оцениваться связи с компаниями или исследовательскими центрами, чтобы довести вакцину-кандидат до клинической фазы.

Преимущества съедобной вакцины

Помимо устранения раздражающего «укола» иглы, использование фруктов или съедобных растений для иммунизации людей от болезней дает ряд преимуществ, включая снижение производственных затрат, поскольку нет необходимости в лечении или очистке перед пероральным введением.

Непосредственное потребление сырья - либо через сам фрукт, либо через его лиофилизированную биомассу, инкапсулированную в желатиновых пилюлях или таблетках, - является явным преимуществом, поскольку снижает стоимость обработки и очистки антигена, а также деградацию антигенов в желудочно-кишечном тракте. из-за защитной роли растительных клеток в желудке.

Кроме того, экспрессия антигена в семенах обеспечивает сохранение и стабильность в течение более длительных периодов времени. Съедобные вакцины также могут производить сложные мультимерные белки, которые не могут быть экспрессированы микробными системами, и являются безопасным и эффективным методом вакцинации.

Тот факт, что составы съедобных вакцин не требуют очистки антигена, вероятно, будет основным фактором, способствующим их низкой стоимости, что необходимо для достижения широкого охвата вакцинацией в развивающихся странах и странах с низким уровнем дохода.

Статистика показывает, например, что для производства всех ежегодных вакцин против гепатита В для всего населения Китая потребуется всего 40 акров, и всего около 200 акров - для производства съедобных вакцин для всех детей во всем мире. Конечная цель технологии этого типа будет заключаться в доставке не только «вакцин», но и настоящих «лечебных продуктов питания» - не в альтернативном или маркетинговом смысле, а буквально в лечебном смысле - через растения и фрукты, которые укрепляют общее состояние здоровья и защищают иммунная система против патогенов, рака или аутоиммунных заболеваний. Это особенно важно в слаборазвитых странах, где трудно получить лечение или процедуры, требующие сложного оборудования, а обычные вакцины трудно хранить и транспортировать.

Незавершенные задачи

Препятствия в области регулирования и биобезопасности, а не технические и экспериментальные ограничения могут задержать поступление съедобных вакцин на наши столы и в больницы, особенно в наиболее нуждающихся странах.

Хотя многие страны на всех континентах разрабатывают или разрабатывают ГМ-культуры на экспериментальном уровне, только 26 стран в настоящее время имеют правила, регулирующие их коммерческое использование. Тот факт, что во многих странах отсутствует законодательство или используется отсталая и громоздкая нормативно-правовая база, такая как та, что используется в Европейском союзе, может увеличить конечную стоимость доставки съедобной вакцины из лаборатории на рынок, что затрудняет работу малых и средних предприятий. средним компаниям или государственным учреждениям для разработки этой технологии.

В случае Мексики, где они уже работают над разработкой съедобной вакцины для растений томатов против COVID-19, местные ученые переживают трудные времена под руководством президента, который неоднократно заявлял о себе против использования ГМ-культур. и который назначил ученого, известного как стойкий противник GM, директором CONACYT, государственного учреждения, которое регулирует национальный бюджет науки. Мы также не можем забыть недавнюю проблему мексиканских производителей хлопка, которые не получают новые разрешения на выращивание ГМО от нынешнего правительства.

«Учитывая текущую чрезвычайную ситуацию с COVID-19, с которой мы сталкиваемся, это, несомненно, заставит нас пересмотреть законодательство о ГМО, которое применяется не только в Мексике, но и в Латинской Америке», - отметил Гарза. «То, что происходит в настоящее время, позволяет нам переосмыслить, действительно ли мы, как страны, способны противостоять пандемии такого масштаба, не используя весь потенциал, который ГМО предлагают нам для разработки вакцин, особенно для развивающихся стран… Преимущества биотехнологии должны быть показаны обществу не как зло, а как эффективное решение многих проблем, которые мы сейчас имеем в регионе ».

Как это ни парадоксально, если исследование этой многообещающей съедобной вакцины, созданной в мексиканском государственном секторе, будет успешным, весьма вероятно, что ее разработка в сторону клинической фазы и повышение производительности пойдет на север, в США или Канаду, где компании уже работают. в молекулярном фарминге, направленном на COVID-19, и имеют самую гибкую в мире нормативно-правовую базу в отношении ГМО. Это может произойти, несмотря на то, что в Мексике работают высокоуровневые исследовательские центры и ведущие ученые, работающие в области сельскохозяйственных биотехнологий, такие как CIMMYT, CINVESTAV и INIFAP, а также местные университеты с возможностями биофармацевтики.

Столкнувшись с фоном регулирующих органов, которые еще не разработали правила для фармацевтических соединений на растительной основе, и с неизбежным появлением некоторых вакцин растительного происхождения от COVID-19, мексиканский исследователь Серджио Росалес Мендоса, который исследует рекомбинантные вакцины на растениях и водорослях в Автономный университет Сан-Луис-де-Потоси (UASLP) завершил редакционную статью в журнале Expert Opinion on Biological Therapy ключевыми вопросами:

«Будут ли регулирующие органы проявлять гибкость при проверке и утверждении биофармацевтических препаратов против вируса SARS-CoV-2 (например, путем адаптации / упрощения нормативных требований для этой конкретной технологии)? Ускорят ли регулирующие органы процесс оценки растительных биофармацевтических препаратов против вируса SARS-CoV-2? Сделают ли существующие клинические испытания растительных вакцин против гриппа (с обнадеживающими результатами) и уже одобренного фермента процесс утверждения более гладким? Получат ли развивающиеся страны и страны с низкими доходами в конечном итоге преимущества растительных технологий в борьбе с COVID-19? »

Коренной проблемой съедобных вакцин является распространенное заблуждение, все еще укоренившееся у многих людей, что ГМ-культуры «вредны для здоровья или окружающей среды», несмотря на тысячи исследований и обзоров, публичные заявления более 250 научных / технических учреждений, подтверждающие их безопасность и безопасность. более двух десятилетий употребления ГМ-культур без каких-либо побочных эффектов. Основная задача состоит в том, чтобы продолжать предоставлять эту информацию, особенно общественности и законодателям в развивающихся странах, в решающие моменты, например, когда мы видим, что новые «растительные» технологии занимают свою нишу в других областях, таких как революционные лабораторное мясо.

Расскажем ли мы нашим внукам и правнукам истории из прошлого о болезненных уколах, которые нам делали в детстве? Будут ли они жить в будущем, где пара лиофилизированных капсул из моркови и салата будет иммунизировать их от всех патогенов-убийц 19, 20 и 21 веков? Или будет достаточно вкусного салата из помидоров с вакциной, чтобы защитить их от нового вирулентного штамма, которого еще не существует?

Возможно, эта гонка со временем и срочность поиска жизнеспособной вакцины от COVID-19 позволят ГМ-растениям спасти миллионы жизней и очистить свою репутацию, несправедливо запятнанную и демонизированную страхом и дезинформацией, раз и навсегда."


https://allianceforscience.cornell.edu/blog/2020/05/gmo-tomato-as-edible-covid-vaccine-mexican-scientists-work-to-make-it-a-reality/
Tags: Генная инженерия
Subscribe

Recent Posts from This Journal

Buy for 10 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment