備課素材：口蹄疫病毒（FMDV）轉基因植物可飼合成肽疫苗-高中生物學選擇性必修三

口蹄疫病毒（FMDV）轉基因植物可飼合成肽疫苗高中生物學選擇性必修三介紹了基因工程在醫(yī)藥上的應用，利用轉基因技術生產疫苗是其中之一?？谔阋卟《荆‵MDV）轉基因植物可飼合成肽疫苗是一個很典型的實例。口蹄疫滅活疫苗自誕生以來已使用70多年，實踐證明滅活疫苗可以有效地限制口蹄疫的流行范圍。相比新型疫苗，口蹄疫滅活疫苗存在著免疫效果良好、生產工藝成熟等諸多優(yōu)點。但是隨著實踐經驗的積累和研究的深入，口蹄疫滅活疫苗的缺點也逐漸為人們熟知。第一，伴隨著口蹄疫滅活疫苗的使用，對疫苗滅活是否徹底的爭議一直在持續(xù)，有報道認為部分地區(qū)的口蹄疫流行是由口蹄疫疫苗中病毒滅活不徹底造成。第二，口蹄疫滅活疫苗的生產過程中存在活病毒增殖以及對實驗動物疫苗免疫后的抗病毒攻擊實驗，這些環(huán)節(jié)稍有不慎就有可能使病毒擴散從而造成口蹄疫的流行。第三，口蹄疫病毒基因組結構簡單因此非常容易變異，一旦發(fā)生變異，使用原來流行毒株制備的疫苗對變異毒株的保護能力就會下降?；谏鲜鲈?，新型疫苗的研發(fā)勢在必行。口蹄疫（FMD）是由口蹄疫病毒（FMDV）引起的主要危害豬、牛、羊等偶蹄動物的一種急性、熱性、高度接觸性傳染病。該病易感動物多，傳播速度快，流行范圍廣，給世界造成了巨大經濟損失，并嚴重制約著國內外養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展。隨著轉基因技術的不斷發(fā)展，F(xiàn)MDV可飼疫苗的研究也取得了重大突破。FMDV轉基因植物可飼疫苗的研究成功，將為牛羊等草食動物的防治帶來光明的前景。1.FMDV轉基因植物可飼疫苗可飼疫苗是通過把植物基因工程技術與機體免疫機理相結合，將抗原基因導入植物細胞中，形成轉基因植物，利用植物作為生物反應器大量表達外源蛋白作為疫苗，或將轉基因植物直接加工飼喂動物使其獲得免疫，是當前新型疫苗研究的熱點之一。口蹄疫植物可飼疫苗生產除此之外，可飼疫苗還常以苜蓿、番茄、馬鈴薯等為表達體系，使用安全性高，成本較低，免疫方法簡便，為生產動物疫苗提供新思路，但由于動物個體的攝入量不同，免疫效果不易保障，仍需進行深入研究。通過轉基因植物的種植和加工，來生產安全、有活性的可飼疫苗，可直接飼喂動物和禽類。與常規(guī)禽流感疫苗相比，植物基因工程可飼疫苗不含以人畜為宿主的致病微生物或病毒、致癌因子、毒素等潛在污染物質，飼喂安全，不會引起負反應，不會影響疾病監(jiān)測。2.口蹄疫合成肽疫苗合成肽疫苗是以口蹄疫病毒抗原表位的蛋白質序列為依據(jù)，用人工方法合成多肽并連接到大分子載體上作為抗原，加入佐劑制備的一類疫苗。20世紀60—70年代學者們發(fā)現(xiàn)口蹄疫病毒最重要的抗原決定簇位于VP1上。20世紀80年代，學者們開始嘗試使用VP1蛋白作為抗原研制疫苗，實驗證明VP1蛋白免疫動物具有一定效果，但還不足以保護動物免受口蹄疫強毒攻擊。隨著核酸測序技術和化學合成肽技術的發(fā)展，人們逐步發(fā)現(xiàn)VP1上的多個重要的抗原位點，于是用化學方法合成了這些抗原位點氨基酸序列并免疫兔子和豚鼠，發(fā)現(xiàn)140～160肽能刺激豚鼠產生高水平中和抗體，并能保護豚鼠抵抗強毒攻擊。隨后又發(fā)現(xiàn)，200～213氨基酸序列與140～160序列連接時具有更好的免疫效力，于是用這種合成肽制成疫苗，雖然用此疫苗免疫牛之后，其效力明顯低于常規(guī)滅活疫苗，但這種方法開啟了一種新疫苗的研究思路。理想的合成肽應該有以下特點：（1）具有良好的免疫原性：研究證明，合成肽具有空間構象時能夠提高在實驗動物體內的應答水平；另外合成肽的抗原表位以二聚體或者多聚體形式存在時，免疫原性比單一表位的合成肽更強。（2）廣泛的免疫交叉性：理想的合成肽疫苗應該是一次免疫能夠預防多種血清型口蹄疫，為實現(xiàn)這一目標，Doel等把不同血清型口蹄疫病毒VP1蛋白141～158序列和200～213序列連接起來制成雜合體，實驗證明這種雜合體序列可以誘導機體產生抗多種血清型的抗體。3.植物疫苗可以口服免疫的機制許多病原體通過黏膜表面感染或侵染宿主，黏膜免疫系統(tǒng)是由各種黏膜組成，包括胃腸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)的表層。黏膜免疫系統(tǒng)不僅具有一般性的屏障作用，還參與機體的體液免疫和細胞免疫過程，是執(zhí)行局部特異性免疫功能的主要場所，在機體內環(huán)境中起重要的調節(jié)作用。許多研究表明，通過黏膜系統(tǒng)的免疫可以有效激發(fā)黏膜和系統(tǒng)免疫，而非黏膜免疫只能激發(fā)系統(tǒng)免疫反應，卻不能保護黏膜表面。利用植物表達系統(tǒng)生產的口服疫苗，可以直接通過胃腸道表面激發(fā)黏膜免疫反應，阻斷病原體通過黏膜侵染的通道，為黏膜表面提供保護。另外，植物具有堅硬的細胞壁，可以抵抗胃酸、蛋白酶等消化酶的直接消化，為植物細胞中的抗原蛋白提供一定的保護，使其在小腸中逐漸釋放，更利于激發(fā)較強的黏膜免疫系統(tǒng)。

例、據(jù)報道，研究人員將口蹄疫病毒結構蛋白VP1的某一活性肽基因片段導入胡蘿卜愈傷組織細胞培育轉基因胡蘿卜，用于生產可直接口服的口蹄疫疫苗。相關敘述正確的是（）A.胡蘿卜愈傷組織細胞可利用胡蘿卜體細胞誘導脫分化獲得B.可將活性肽基因片段直接導入胡蘿卜愈傷組織細胞C.可利用PCR、DNA分子雜交等技術鑒定目的片段是否已整合到胡蘿卜染色體中D.轉基因是否成功需要對愈傷組織再分化形成的植株進行活性肽含量測定解析：該試題考查基因工程疫苗和植物組織培養(yǎng)有關的知識。胡蘿卜愈傷組織細胞可利用胡蘿卜體細胞誘導脫分化獲得，A正確；將活性肽基因片段導入胡蘿卜愈