Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фраза « съедобные вакцины» была впервые использована Чарльзом Арнценом в 1990 году и относится к любым продуктам питания; обычно растения , которые производят витамины , белки или другие питательные вещества, которые действуют как вакцина против определенного заболевания . [1] При пероральном приеме растения, фруктов или продуктов растительного происхождения они стимулируют иммунную систему. [1] В частности, он стимулирует как слизистую, так и гуморальную иммунную систему. [2] Съедобные вакцины - это генетически модифицированные культуры, содержащие дополнительный «иммунитет» против определенных болезней. [3]Съедобные вакцины обладают многими преимуществами по сравнению с традиционными вакцинами из-за их более низкой стоимости производства и отсутствия отрицательных побочных эффектов. Однако есть ограничения, поскольку съедобные вакцины все еще новые и разрабатываются. Прежде чем они будут готовы к массовому употреблению в пищу, необходимо провести дальнейшие исследования. Съедобные вакцины в настоящее время разрабатываются для кори , холеры , ящура , гепатит В и гепатит С . [2]

Преимущества [ править ]

Съедобные вакцины во многом отличаются от традиционных вакцин и преодолевают многие из их ограничений. Традиционные вакцины могут быть слишком дорогими или ограничиваться производством и разработкой в ​​некоторых странах. [1] Напротив, съедобные вакцины легко производить, очищать, стерилизовать и распространять. [1] Поскольку им не требуется дорогостоящее производственное оборудование, а только богатая почва, стоимость выращивания вакцин значительно снижается. [3] Кроме того, съедобные вакцины не требуют стерильных производственных помещений или стандартов биобезопасности, необходимых для выращивания определенных патогенных агентов для традиционных вакцин, внедрение и поддержание которых обходятся дорого. [1]Их также проще и дешевле хранить, поскольку они не требуют строгого хранения в холодильнике. [1] Необходимость хранения холодовой цепи создает много проблем в странах третьего мира. [2] Семена растения, выращивающего съедобные вакцины, также можно легко обезвоживать и консервировать для дешевого и быстрого распространения [3], что делает их легко доступными в случае необходимости. [1]

Съедобные вакцины также обладают большим количеством потенциальных преимуществ для здоровья по сравнению с традиционными вакцинами. Прием вакцины является более простым способом введения по сравнению с инъекцией, что делает их чрезвычайно экономичными. [2] Это снижает потребность в медицинском персонале и стерильных условиях инъекций, которые не всегда достижимы в развивающихся странах. [2] Съедобные вакцины считаются «фармацевтическим продуктом», который является источником пищи, укрепляющим здоровье, а также борющимся с болезнями. [1] Преимущество использования растений состоит в том, что растения являются эффективными векторами для производства вакцин. [1] Многие традиционные вакцины, разработанные из культивируемых клеток млекопитающих, могут приводить к заражению вирусами животных. [2] [3]Однако съедобные вакцины устраняют эту проблему, поскольку вирусы растений не могут повлиять на человека. [2] Более того, в результате интеграции множества антигенов М-клетки стимулируются случайным образом; что приведет к возможности создания вакцин второго поколения. [3]

Съедобные вакцины не требуют дополнительных элементов для стимуляции иммунного ответа, как традиционные вакцины. [3] Некоторые основные проблемы с традиционными вакцинами - потенциальные побочные эффекты, например, аллергические реакции. Поскольку в пищевых вакцинах отсутствуют определенные токсичные соединения и содержатся только терапевтические белки, не содержащие патогенов и токсинов [2], риск потенциальных побочных эффектов и аллергических реакций значительно снижается. [2]

Ограничения [ править ]

Съедобные вакцины также имеют множество недостатков по сравнению с традиционными вакцинами. Поскольку съедобные вакцины все еще находятся в зачаточном состоянии, остается еще много неизвестного. Адекватная дозировка и продолжительность ее действия пока не определены. [1] [2] Дозировка варьируется в зависимости от многих факторов, в том числе от поколения растения, от конкретного растения, содержания белка, спелости плода и количества съеденного. [3] Дозировка также варьируется из-за сложности стандартизации концентрации антигена в растительной ткани; может быть утомительно производить как последовательное, так и крупномасштабное [1] . Концентрация антигена также может значительно различаться между отдельными плодами на растении, отдельными растениями и между поколениями растений.[2] Низкие дозы приводят к потреблению меньшего количества антител, но высокие дозы приводят к установлению пероральной и иммунной толерантности к белкам вакцины. [3] Логистика контроля дозировки, качества и согласованности все еще требует определения и проверки.

Поскольку это такая новая область, долгосрочные эффекты все еще неизвестны. [1] Кроме того, воздействие и риск использования пестицидов на растения могут быть отрицательными как для вакцины для растений, так и для потребителя. [1] Существует также риск утечки трансгенных организмов в окружающую среду; тем не менее, это можно уменьшить, регулируя методы выращивания и местоположения. [1] Многие растения нельзя есть в сыром виде, и приготовление пищи может ослабить или разрушить белки вакцины. [2] [3] В ходе исследования было обнаружено, что после кипячения картофеля в течение 5 минут половина вакцины выжила, что показывает, что не все съедобные вакцины нужно принимать в сыром виде, если дозировки учитывают время приготовления и температуру. [2]Также существует опасение, что желудочные ферменты и кислая среда желудка разрушат вакцину, прежде чем она сможет активировать иммунный ответ. [2] Кроме того, возникла обеспокоенность по поводу различий в поведении вакцины из-за различий в характере гликозилирования растений и людей. [3]

Производство [ править ]

Съедобные вакцины представляют собой субъединичные вакцины; они содержат белки- антигены патогена, но не имеют генов для формирования полноценного патогена. [2] [3] Первыми шагами в создании съедобной вакцины являются идентификация, выделение и характеристика патогенного антигена. [1] Чтобы антиген был эффективным, он должен вызывать сильный и специфический иммунный ответ . После идентификации и выделения антигена ген клонируют в вектор для переноса. Одним из наиболее распространенных векторов переноса ДНК, используемых для съедобных вакцин, является Agrobacterium tumefaciens . [1] Последовательность патогена вставлена ​​в ДНК для переноса.(Т-ДНК) для производства антигенного белка. [1] Затем он вставляется в геном, экспрессируется и наследуется менделевским способом, в результате чего антиген экспрессируется в плодах или растении. [1] С этого момента традиционные вегетативные методы и методы используются для выращивания растений и размножения генетической линии. [1]

Методы [ править ]

Целый ген вставляют в вектор трансформации растений, чтобы обеспечить транскрипцию или идентифицировать эпитоп в антигене, и фрагмент ДНК можно использовать для конструирования генов путем слияния с геном белка оболочки из вируса растения. Затем рекомбинантный вирус может заразить другие растения. [2] [3] Сначала идентифицируется эпитоп, а затем кодирующий фрагмент ДНК используется для конструирования генов путем слияния с геном белка оболочки из растительного вируса (TMV или CMV). [3] Трансген может быть экспрессирован либо через стабильную систему трансформации, либо через временную систему трансформации в зависимости от того, где трансген был вставлен в клетку. [3]

Стабильная трансформация [ править ]

Стабильная трансформация включает ядерную или плазмидную интеграцию, при которой происходят постоянные изменения в генах реципиентных клеток, а целевой трансген интегрируется в геном клеток растения-хозяина. [3]

Переходное преобразование [ править ]

Временная трансформация включает систему плазмида / вектор с использованием Agrobacterium tumefaciens, которая интегрирует экзогенные гены в Т-ДНК, а затем инфицирует растительную ткань. Agrobacterium является общим методом , используемый в настоящее время , потому что это почва патогенные бактерии , которые , естественно , поражают растения и передают свои гены (Т - ДНК) к ядру растения. [3] A. tumefaciens является наиболее предпочтительным штаммом, поскольку он несет опухоль.-индуцирующие плазмиды. Гены будут превращены в нейтрализованную Ti-плазмиду, и гетерологичный ген будет встроен для образования рекомбинантного плазмидного вектора. Затем вектор превращается в желаемый штамм с помощью генов вирулентности бактерии. Затем он переносится и интегрируется в геномную ДНК растения-хозяина путем негомологичной рекомбинации в случайных участках. [3] Этот метод имеет низкую урожайность и медленный процесс, и он наиболее эффективен при использовании с двудольными растениями, такими как томаты , картофель и табак . [3]

Метод бомбардировки [ править ]

Другой метод - это метод бомбардировки микрочастицами, при котором выбранные последовательности ДНК обрабатываются и проникают в геном хлоропласта. [2] Ген, содержащий металлические частицы, покрытые ДНК, стреляют в растительные клетки с помощью генной пушки. [3] Растения принимают ДНК, вырастают в новые растения, а затем клонируются для получения большого количества генетически идентичных культур. Перенос гена независим, и он может экспрессировать антигены посредством трансформации ядра и хлоропластов. [3]

Дополнительные методы [ править ]

Есть несколько других методов, которые были протестированы, однако три метода, описанные выше, являются более распространенными и практичными. Один из альтернативных методов - ядерная трансформация. Это когда желаемый ген вставляется в ядро ​​растения посредством негомологичной рекомбинации. [3] Кроме того, рассматривалась электропорация, но она не является обычным явлением, поскольку клеточная стенка должна быть ослаблена, прежде чем могут произойти импульсы и встраивание ДНК. [3] Наконец, считается, что можно использовать молекулярное земледелие, чтобы растения можно было использовать в качестве фабрик по производству белка. [2]

Иммунный ответ [ править ]

После перорального приема вакцина достигает слизистой оболочки пищеварительного тракта и стимулирует иммунную систему слизистой оболочки. Они обеспечивают первую линию защиты от атакующих патогенов. [3] М-клетка (найдено в пейеровых бляшки) в слизистых оболочках этих лимфоидных тканей раздвинуть антигены на антиген - представляющие клетки в нижележащих тканях. Затем антигенные эпитопы проявляются на поверхности антигенпрезентирующих клеток, и Т-клетки активируют В-клетки. [3] Активированные В-клетки затем перемещаются в брыжеечные лимфатические узлы, где они становятся плазматическими клетками и перемещаются на слизистую оболочку, чтобы произвести иммуноглобулин А (IgA) (тип антител). [2]Затем М-клетки направляют антиген. По мере продвижения клеток к просвету IgA объединяется с секретарными компонентами, образуя секреторный IgA (sIgA). Затем sIgA и специфические антигенные эпитопы работают вместе, чтобы устранить нежелательный патоген. [3]

Исследование [ править ]

Текущие исследования сосредоточены на множестве различных типов растений, чтобы определить, какое из них является наиболее подходящим и эффективным. Растение должно быть крепким, питательным, аппетитным, трансформируемым и в идеале домашним. [2] Некоторые примеры культур, которые проходят испытания, включают: кукурузу, томат, рис, морковь, сою, люцерну, папайю, киноа, горох, яблоки, водоросли, пшеницу, салат, картофель, бананы и табак; причем последние четыре являются наиболее распространенными. [1] [2] [3]При выборе лучших растений необходимо учитывать множество факторов. В результате исследования ученые начали связывать сельскохозяйственные культуры с болезнями. Они считают, что съедобные вакцины можно делать от многих болезней; такие как ротавирус, холера, гастроэнтерит, аутоиммунные заболевания, малярия и бешенство [1] [2] Например, они думают, что бустерные прививки можно распространять через салат. [2] Также важно найти продукты, которые можно есть сырыми, потому что считается, что приготовление пищи денатурирует белки. [1] Из-за этого бананы и помидоры стали наиболее подходящими вариантами. [2]В то время как бананы дешевы в производстве и являются уроженцами многих слаборазвитых стран, помидоры обладают способностью сохранять процессы заживления, поскольку они невосприимчивы к тепловым процессам; это делает их отличными антигенами ВИЧ. [2] Это идеальная культура, потому что они содержат бета-амилоид. [3] Несмотря на то, что урожай кажется оптимальным, необходимо также учитывать побочные продукты. Например, было обнаружено, что табак хорош для производства рекомбинантного белка, он не подходит для производства вакцин, потому что растение также производит токсичные соединения. [2] Кроме того, картофель был в центре внимания для съедобных вакцин, настолько, что клинические испытания с использованием картофеля уже начались. [2]

Вакцины в разработке [ править ]

В настоящее время существуют съедобные вакцины от кори, холеры, ящура и гепатита B, C и E. [3]. Однако, несмотря на то, что существуют съедобные вакцины, они преимущественно тестируются на животных и на этапах разработки. с некоторыми клиническими испытаниями на людях, которые проводятся. Как упоминалось выше, испытания на людях вращались вокруг картофеля. В одном исследовании холеры взрослым давали трансгенный картофель с различным количеством LT-B, чтобы увидеть, как изменились их количества IgA anti-LT и IgA anti LT. [2] Кроме того, они находятся в фазе II бустерной вакцины против гепатита B. [2] Поверхностные антигены гепатита B были экспрессированы в картофеле и были введены уже вакцинированным пациентам. [3]Затем наблюдали, возникает ли иммунный ответ. [3] [2] 95% добровольцев имели ту или иную форму иммунного ответа, а 62,5% показали увеличение титров анти-HBsAg. [2] [3] На основании этих исследований Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний подтвердил, что съедобные вакцины могут безопасно вызывать иммунный ответ, [2] однако также известно, что они далеко не в состоянии начать крупномасштабную вакцинацию. тестирование на людях на аутоиммунные и инфекционные заболевания. [2]

Тестирование на животных [ править ]

Уже проведено множество исследований на животных . Например, экспериментальным животным давали трансгенные бананы со специфическими антителами к гемагглютинации для борьбы с корью. Было обнаружено, что бананы действительно вызывают иммунный ответ. [2] Кроме того, начались испытания на мышах как метода лечения болезни Альцгеймера с использованием томатов, подвергшихся ядерной трансформации, опосредованной агробактериями. [3] Кроме того, кроликов перорально иммунизировали съедобной вакциной против легочного пастереллеза крупного рогатого скота, и был получен положительный ответ. [2] Хотя это были два конкретных исследования, в целом исследования на мышах проводятся для лечения холеры и диабета 1 типа. [2]  

Доступность [ править ]

Хотя осведомленность общественности о съедобных вакцинах растет, они все еще недоступны для использования потребителями. В настоящее время они только разработали и начали тестировать съедобные вакцины от некоторых болезней. Во время трех недавних вспышек болезней по всему миру были разработаны съедобные вакцины для тестирования на животных, но они еще не прошли испытания на людях. [1] Также было обнаружено, что биотехнологическая компания начала разработку патента и работает над началом клинических испытаний вируса трансмиссивного гастроэнтерита. [2]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w Конча С., Каньяс Р., Макуэр Дж., Торрес М. Дж., Эррада А. А., Джаметт Ф., Ибаньес С. (май 2017 г.). "Профилактика заболеваний: возможность расширить производство пищевых вакцин на растительной основе?" . Вакцины . 5 (2): 14. doi : 10.3390 / Vacines5020014 . PMC  5492011 . PMID  28556800 .
  2. ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р а Q R сек т у V ш х у г аа аЬ ас объявлением ае аф аг ах аи а ^ ак Мишра N, Гупта П. Н., Кхатри К, Гоял А.К., Вяс С.П. (июль 2008 г.). «Съедобные вакцины: новый подход к пероральной иммунизации» . Индийский журнал биотехнологии . 7 (3): 283–294.
  3. ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р Q R сек т у V ш х у г аа аЬ ас объявлений к.э. аф De Silva GO, Aponso MM, Abeysundara AT (2017-07-01). «Обзор съедобных вакцин: новый подход к пероральной иммунизации как замена обычных вакцин» . Международный журнал пищевых наук и питания . 2 (4): 19–22.