突破！利用植物生产的重组新冠病毒三聚体刺突蛋白疫苗，在小鼠中产生高效免疫保护！

在新冠病毒全球肆虐的背景下，来自韩国浦项工科大学（POSTECH）, 韩国国立卫生院（KNIH）,和生物应用公司（BioAPP Inc.）的研究团队以植物烟草叶片作为“生产工厂”，成功研发出了首个基于植物生产的重组新冠病毒三聚体刺突蛋白疫苗（NSctVac），用该重组蛋白疫苗辅以铝佐剂免疫hACE2 Knock-in小鼠，随后用SARS-CoV-2及其突变株进行致命挑战后，免疫组存活率高达 80%，体重没有明显减轻，肺组织中的病毒滴度迅速下降，感染后 7 天未检测到传染性病毒。因此，植物来源的NSctVac可作为新冠候选疫苗。该研究近日在线发表在Plant Biotechnology Journal, 题为“SARS-CoV-2 spike trimer vaccine expressed in Nicotiana benthamiana adjuvanted with Alum elicits protective immune responses in mice”。

第一款以植物作为反应器生产并推广上市的药用蛋白是2012年获批的来自辉瑞公司的戈谢病治疗蛋白药物。自此，植物反应器的研究受到广泛关注，包括植物源重组抗体，疫苗，酶，生长因子等。植物生产平台可提供真核糖基化修饰，动物源病原体和内毒素污染风险低，生产规模可通过简单提高温室面积而大幅提升，在生产纯化条件完善后可在极短时间内生产大量产品。然而，植物源重组蛋白的低产量和内源蛋白及次生代谢物的污染是该产业当前面临的重大挑战。

新冠刺突蛋白三聚体的尺寸很大，约600 kDa，在植物细胞中的表达和折叠难度高。来自POSTECH的研究人员通过对重组蛋白三聚化结构域的筛选，对刺突蛋白结构不稳定位点和Furin切割位点的突变，通过共表达人源伴侣蛋白CRT，并通过添加BiP信号肽和HDEL滞留序列将重组三聚体刺突蛋白靶向并存储在植物细胞ER中，成功实现了该重组蛋白在烟草叶片细胞中的高量积累（图1，图2）。

植物源重组蛋白的纯化容易受到复杂的植物内源蛋白及其次生代谢产物的污染，新冠病毒刺突蛋白三聚体因为分子量巨大且复杂，在纯化后受污染严重，出现了严重的聚沉反应。来自POSTECH的研究人员经过数次实验，通过在纯化早期添加活性炭颗粒和PVPP成功将主要污染物多酚去除，得到了高纯度的重组刺突蛋白三聚体，创立了新的植物源重组蛋白纯化平台，该平台适用但不限于重组刺突蛋白（图3）。

来自KNIH的研究人员对该植物源新冠候选疫苗NsctVac进行了免疫实验，用该重组蛋白疫苗辅以铝佐剂免疫hACE2 Knock-in小鼠，随后用 SARS-CoV-2 及其突变株进行致命挑战后，免疫组存活率高达 80%，体重没有明显减轻，肺组织中的病毒滴度迅速下降，感染后 7 天未检测到传染性病毒（图4）。这些结果符合把该植物源重组蛋白疫苗作为新冠候选疫苗的预期。

该植物源重组蛋白疫苗产品由POSTECH人员研发，经KNIH进行免疫原性测试，目前由BioAPP Inc.负责纯化平台的更新和产品推广。来自POSTECH的 Inhwan Hwang教授和来自KNIH的Jang-Hoon Choi教授是该论文的共同通讯作者。来自POSTECH的宋士健博士、来自KNIH的Heeyeon Kim博士和Eun Young Jang博士是该论文的共同第一作者。硕士毕业生刁海平等也参与了该项工作。

来源：植物生物技术Pbj

转自：“iPlants”微信公众号

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