Фармацевтические белки, полученные в трансгенных растениях

Антигены, экспрессированные в растениях

Патогенный агент или токсин	Растение-продуцент	Антиген	Уровень экспрессии
Вирус гепатита В	Табак Картофель Люпин Салат	HbsAg	<0,01% FW
Вирус бешенства	Томаты	Гликопротеин вируса бешенства	1% TSP
Энтеропато- генная E. coli	Табак Картофель Кукуруза	В-субъединица энтеротоксина E. coli	<0,01% TSP 0,19% TSP нет данных
Холерный вибрион	Картофель	В-субъединица токсина V. cholerae	0,3% TSP
Вирус ящура	Арабидопсис Люцерна	VP1	Нет данных
Streptococcus mutants (зубной кариес)	Табак	S. mutants поверхностный антиген SpaA	Нет данных
Цитомегаловирус	Табак	Гликопротеин В	0,02% TSP (семена)
Вирус Норфолк	Табак Картофель	Антиген капсида вируса Норфолк	0,23% TSP 0,37% TSP
ВИЧ1	Табак	gp120	Нет данных
Вирус трансмиссивного гастроэнтерита свиней	Арабидобсис Табак Кукуруза	Гликопротеин S коронавируса	0,06% TSP 0,2% TSP 0,01% FW

 

За последние несколько лет в ведущих биотехнологических центрах мира созданы трансгенные растения-продуценты широкого спектра белков, имеющих потенциальное применение в фармакологии (табл.). Все они не уступали по биологической активности аналогам, получаемым из других систем экспрессии.

Такие белки как гирудин, эритропоэтин и гемоглобин могут быть использованы в терапии ряда гематологических заболеваний. Оценивая уровень экспрессии этих белков в созданных растениях следует отметить, что наиболее перспективными являются растения рапса-продуценты гирудина (0,3% общего растворимого белка). По данным таблицы 14 необходимо отметить, что синтезируемые в растениях белки медицинского назначения перспективны не только в терапии ряда заболеваний, но и для приготовления заменителей крови (гемоглобин) и материнского молока (казеин, лактоферрин). Среди перечисленных в таблице 14 видов растений заслуживают особого внимания, как биопродуценты, трансгенные растения картофеля. По сравнению с другими растениями, именно растения картофеля могут быть непосредственно использованы без предварительной кулинарной обработки.

 

Применение	Растение-продуцент	Фармацевтический белок	Уровень экспрессии	Ссылка
Анестезия	Арабидопсис	Энкефалин	2,9% (семена)	[Vandekerckhove et al., 1989]
Цирроз печени, ожоги, хирургия	Табак	Сывороточный альбумин	0,02% TSP	[Sijmons et al., 1990]
Косметология	Табак	Гомодимер коллагена	0,01% TSP	[Ruggiero et al., 1990]
Лечение гепатитов С и В	Табак	b-интерферон	0,001% TSP	[Edelbaum, 1992]
Заживление ран	Табак	Эпидермальный фактор роста	0,001% TSP	[Higo, 1993]
Ингибитор тромбина	Рапс	Гирудин	0,3% TSP (семена)	[Parmenter et al., 1995]
Анемия	Табак	Эритропоэтин	0,003% TSP	[Kusnadi A. et al., 1997]
Заменитель крови	Табак	Гемоглобин a, b	0,05% (семена)	[Dieryck et al., 1997]
Заменитель материнского молока	Картофель	Казеин	0,01% TSP	[Chong et al., 1997]
Фиброзный кистоз, кровотечения	Рис	a-1-антитрипсин	Нет данных	[Giddings et al., 2000]
Антиткоагулянт	Табак	Белок С	0,01% TSP	[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% TSP	[Chong et al., 2000]
Синдром Гоше	Табак	Глюкоцереброзидаза	1%-10% TSP	[Giddings et al., 2000]
Воспалительные заболевания кишечника	Табак	Интерлейкин-10	0,0055% TSP	[Menassa et al., 2001]
Нейропения	Табак	ГМ-КСФ	0,03% TSP (семена)	[Sardana et al., 2002]
Иммунотерапия рака	Картофель	Интерлейкин-2	0,06% TSP	[Park, Cheong, 2002]
Болезнь Педжета, Остеопороз	Картофель	Kальцитонин	0,02% TSP	[Ofoghi et al., 2002]

 

 

За последние годы кроме маркерных генов изолированы, кло-

нированы и перенесены в геномы растений чужеродные гены, опре-

деляющие устойчивость к гербицидам (Тищенко, Моргунов, 2004),

насекомым-вредителям, вирусам, а также гены, ответственные за

синтез запасных белков (Vetten et al., 2003). Большинство чужерод-

ных генов в клетках растения экспрессируется нормально, стабиль-

но наследуется и не влияет негативно на фенотип растения-хозяина

и его потомства (Глазко, Глазко, 2003). Первые трансгенные расте-

ния (растения табака со встроенными генами из микроорганизмов)

были получены в США в 1983 г. Первые трансгенные продукты

появились в продаже в США в 1994 г., после прохождения всех не-

обходимых тестов на токсичность, аллергенность, мутагенность и

т.д. Это были томаты Flavr Savr с замедленным созреванием, соз-

данные фирмой «Calgen», а также гербицидустойчивая соя компа-

нии «Monsanto». Уже через 2 года биотехнологические фирмы по-

ставили на рынок целый ряд генетически измененных растений: то-

матов, кукурузы, картофеля, табака, сои, рапса, кабачков, редиса,

хлопчатника (Лещинская, 1996).

Наиболее остро стоит вопрос о получении растений, устойчи-

вых к вредителям сельского хозяйства. Традиционно для этого ис-

пользуют ген bt, продуктом которого является бактериальный ток-

син Bacillus thuringiensis. Эта тюрингская бактерия продуцирует

крупный белок (протоксин), контролируемый геном bt, который,

попадая в кишечник личинок насекомых, разрушается под действи-

ем ферментов, а его фрагмент (эндотоксин) приводит к их гибели. В

настоящее время уже синтезирован искусственный ген bt, конструк-

ция с которым более эффективна, а сами трансгенные растения об-

ладают широким спектром устойчивости к насекомым. Трансгенные

растения картофеля, хлопка, кукурузы с геном bt уже производятся

фирмами «Monsanto», «Ciba Seeds» и продаются на рынках мира,

хотя дискуссии о безопасности их использовании еще не закончены

(Лутова, 2000).

Получение гербицидустойчивых культурных растений позво-

ляет удешевить их производство. По новой технологии обработку

полей неселективными гербицидами можно проводить весь сезон,

что улучшает результаты их применения. Но это направление ген-

ной инженерии таит ряд экологических опасностей: накопление гер-

бицидов (или продуктов их детоксикации) в сельскохозяйственных

продуктах; возможность переноса генов устойчивости к гербицидам

из культивируемых растений в сорняки (возникновение «суперсор-