植物生物反应器 的研究进展 复旦大学遗传工程国家重点实验室 林娟
植物生物反应器 的研究进展 复旦大学遗传工程国家重点实验室 林娟
问题的提出 随着经济的发展和人民生活水平的提高，居民 的疾病谱和死亡模式发生了明显的变化。一些 慢性病，如骨质疏松、糖尿病、 肝炎等对社会 、家庭和个人造成了日益严重的威胁，急需廉 价、安全、使用方便的各种蛋白类药物用于这 些疾病的预防和治疗
随着经济的发展和人民生活水平的提高，居民 的疾病谱和死亡模式发生了明显的变化。 一些 慢性病，如骨质疏松、糖尿病、肝炎等对社会 、家庭和个人造成了日益严重的威胁，急需廉 价、安全、使用方便的各种蛋白类药物用于这 些疾病的预防和治疗。 问 题 的 提 出
骨质疏松 概念： 骨质疏松症(Osteoporosis, OP)是以骨量减 少、骨微观结构退化为特征的，致使骨的脆性增加以及 易于发生骨折的一种全身性骨骼疾病。 危害：骨质疏松是常见病、多发病，严重地威胁着人 类健康，其中髋部骨折是一种毁灭性的并发症，约5% ~20%病人骨折后1年内死亡，50%以上的生存者致残 。据统计，美国骨质疏松症患者约2800万人，我国也有 1亿多骨质疏松症患者，全球有2亿多骨质疏松症患者
概念：骨质疏松症（Osteoporosis，OP）是以骨量减 少、骨微观结构退化为特征的，致使骨的脆性增加以及 易于发生骨折的一种全身性骨骼疾病。 危害：骨质疏松是常见病、多发病，严重地威胁着人 类健康，其中髋部骨折是一种毁灭性的并发症，约5% ～20%病人骨折后1年内死亡，50%以上的生存者致残 。据统计，美国骨质疏松症患者约2800万人，我国也有 1亿多骨质疏松症患者，全球有2亿多骨质疏松症患者。 骨质疏松
糖尿病 概念：糖尿病 (Diabetes mellitus,.DM)是在遗传缺 陷以及致病的环境因素相互作用下，胰岛细胞被破坏、 或胰岛素的分祕失常或作用不足所致的代谢病 危害：目前糖尿病已成为全球性流行病。目前我国约 有4000万人患有糖尿病，到2025年预计患者将达6000万 人，10%以上为型糖尿病（胰岛素依赖型）患者。目 前糖尿病对人类健康危害最大的是在动脉硬化及微血管 病变基础上产生的多种慢性并发症
概念：糖尿病（Diabetes mellitus，DM）是在遗传缺 陷以及致病的环境因素相互作用下，胰岛β细胞被破坏、 或胰岛素的分泌失常或作用不足所致的代谢病。 危害：目前糖尿病已成为全球性流行病。目前我国约 有4000万人患有糖尿病，到2025年预计患者将达6000万 人，10％以上为I 型糖尿病（胰岛素依赖型 ）患者。目 前糖尿病对人类健康危害最大的是在动脉硬化及微血管 病变基础上产生的多种慢性并发症。 糖尿病
乙型肝炎 概念：乙型肝炎，也称乙型病毒性肝炎是由乙型肝炎病 毒 (hepatitis B virus)感染引起的肝脏炎性损害，是我国 当前流行最广泛、危害最严重的一种传染病 危害：乙型肝炎呈世界性分布。我国是世界上乙型肝炎 感染最严重的国家，属于高地方性流行区，在12亿人口中 约有12亿为乙肝病毒携带者。在我国儿童是乙型肝炎病 毒的主要感染者，严重影响了国民素质
概念：乙型肝炎，也称乙型病毒性肝炎是由乙型肝炎病 毒（hepatitis B virus）感染引起的肝脏炎性损害，是我国 当前流行最广泛、危害最严重的一种传染病。 危害：乙型肝炎呈世界性分布。我国是世界上乙型肝炎 感染最严重的国家，属于高地方性流行区，在12亿人口中 约有1.2 亿为乙肝病毒携带者。在我国儿童是乙型肝炎病 毒的主要感染者，严重影响了国民素质。 乙型肝炎
治疗药物和费用 骨质疏松症：在美国骨质疏松治疗费用每年至少上百 亿美元，我国每年有数百万人骨折，住院费用年逾150亿 人民币。 【鲑鱼降钙素】 糖尿病：糖尿病是目前国内外都无法根治的终身疾病， 药物治疗是糖尿病治疗的主要手段。中国每年糖尿病治疗 费用超过千亿元。【胰岛素】 乙型肝炎：尽管目前对乙型肝炎尚无特效治疗药物，但 国家每年仍需花费超过300亿元的医疗费用用于乙型肝炎 的治疗。【乙肝疫苗】
骨质疏松症： 在美国骨质疏松治疗费用每年至少上百 亿美元，我国每年有数百万人骨折，住院费用年逾150亿 人民币。 【鲑鱼降钙素】 糖尿病：糖尿病是目前国内外都无法根治的终身疾病， 药物治疗是糖尿病治疗的主要手段。中国每年糖尿病治疗 费用超过千亿元。【胰岛素】 乙型肝炎：尽管目前对乙型肝炎尚无特效治疗药物，但 国家每年仍需花费超过300亿元的医疗费用用于乙型肝炎 的治疗。【乙肝疫苗】 治疗药物和费用
植物生物反应器 背景：1988，将神经肽编码基因转入烟草中表达，每 粒烟草种子可产200nmol的神经肽；1989年，将P3蛋 白抗体基因导入烟草，获得了表达抗体的烟草植株。 这两项研究工作的成功显示了植物具有生产药用蛋白 的能力，从此开辟了一条利用转基因植物生产外源蛋 白（植物反应器）的新途径 优势：使药用蛋白在植物可食部分表达，食用美味可 口的水果、蔬菜，可代替吃药、打针的痛苦，而且又 具低成本、安全性和使用方便的优势
背景：1988，将神经肽编码基因转入烟草中表达，每 粒烟草种子可产200 nmol的神经肽；1989年，将P3蛋 白抗体基因导入烟草，获得了表达抗体的烟草植株。 这两项研究工作的成功显示了植物具有生产药用蛋白 的能力，从此开辟了一条利用转基因植物生产外源蛋 白（植物反应器）的新途径。 优势：使药用蛋白在植物可食部分表达，食用美味可 口的水果、蔬菜，可代替吃药、打针的痛苦，而且又 具低成本、安全性和使用方便的优势。 植物生物反应器
植物生物反应器的定义 植物生物反应器是指通过基因工程途径， 以常见的农作物作为“化学工厂”，通过 大规模种植生产具有高经济附加值的医用 蛋白、工农业用酶、特殊碳水化合物、生 物可降解塑料、脂类及其它一些次生代谢 产物等生物制剂的方法
植物生物反应器是指通过基因工程途径， 以常见的农作物作为“化学工厂” ，通过 大规模种植生产具有高经济附加值的医用 蛋白、工农业用酶、特殊碳水化合物、生 物可降解塑料、脂类及其它一些次生代谢 产物等生物制剂的方法。 植物生物反应器的定义
植物生物反应器的优点 植物是最经济的蛋白质生产系统 种植植物所需要的仅是阳光，来自土壤或肥料的矿质营 养、水分。这一优点明显优于微生物发酵和动物细胞的 培养，因为微生物发酵需要昂贵的设备投入，而动物细 胞的培养需要昂贵的培养基，而且要保持无菌的生产条
植物生物反应器的优点 植物是最经济的蛋白质生产系统 种植植物所需要的仅是阳光，来自土壤或肥料的矿质营 养、水分。这一优点明显优于微生物发酵和动物细胞的 培养，因为微生物发酵需要昂贵的设备投入，而动物细 胞的培养需要昂贵的培养基，而且要保持无菌的生产条 件
植物生物反应器的优点 植物可以大规模种植，而且产物贮藏在种子、果 实、块茎中便于贮运 例如，在室温条件下经过5个月储存的水稻种子中， scFv (single chain Fv)的含量和活性没有明显的损失，在4℃ 条件下，储存18个月的马铃薯仍保留50%的有活性的抗体
植物生物反应器的优点 植物可以大规模种植，而且产物贮藏在种子、果 实、块茎中便于贮运 例如，在室温条件下经过5个月储存的水稻种子中，scFv （single chain Fv）的含量和活性没有明显的损失，在4℃ 条件下，储存18个月的马铃薯仍保留50%的有活性的抗体