Съедобная вакцина

Съедобная вакцина — это пища, обычно растения , содержащая витамины , белки или другие питательные вещества, действующие как вакцина против определенного заболевания . ^[1] При пероральном приеме растения, фруктов или продукта растительного происхождения они стимулируют иммунную систему. ^[1] В частности, он стимулирует как слизистую, так и гуморальную иммунную систему. ^[2] Съедобные вакцины представляют собой генетически модифицированные культуры , содержащие антигены конкретных заболеваний. ^[3] Съедобные вакцины имеют множество преимуществ по сравнению с традиционными вакцинами из-за более низкой стоимости производства и отсутствия негативных побочных эффектов. Однако существуют ограничения, поскольку съедобные вакцины все еще новы и разрабатываются. Прежде чем они будут готовы к широкому потреблению человеком, необходимо провести дальнейшие исследования. В настоящее время разрабатываются съедобные вакцины против кори , холеры , ящура , гепатита В и гепатита С. ^[2]

Преимущества

Съедобные вакцины во многом отличаются от традиционных вакцин и преодолевают многие их ограничения. Традиционные вакцины могут быть слишком дорогими или ограничены в производстве и разработке в некоторых странах. ^[1] Напротив, съедобные вакцины легко производить, очищать, стерилизовать и распространять. ^[1] Поскольку для производства вакцин не требуется более дорогое производственное оборудование, а только плодородная почва, стоимость выращивания вакцин значительно снижается. ^[3] Кроме того, съедобные вакцины не требуют стерилизации производственных помещений или стандартов биобезопасности , необходимых для выращивания определенных патогенных агентов для традиционных вакцин, внедрение и обслуживание которых обходятся дорого. ^[1] Их также легче и дешевле хранить, поскольку они не требуют строгого хранения в холодильнике. ^[1] Эта необходимость хранения в холодильной цепи создает множество проблем в странах третьего мира. ^[2] Семена съедобного вакцинного растения также можно легко обезвоживать и консервировать для дешевого и быстрого распространения. ^[3] что делает их легко доступными в случае необходимости. ^[1]

Съедобные вакцины также предлагают множество потенциальных преимуществ для здоровья, которые съедобные вакцины имеют по сравнению с традиционными вакцинами. Употребление вакцины в пищу является более простым способом введения по сравнению с инъекцией, что делает его чрезвычайно экономичным. ^[2] Это снижает потребность в медицинском персонале и стерильных условиях инъекций, которые не всегда достижимы в развивающихся странах. ^[2] Съедобные вакцины считаются «фармапродуктами», то есть источником пищи, которая улучшает здоровье и одновременно борется с болезнями. ^[1] Преимущество использования растений заключается в том, что растения являются эффективными переносчиками для производства вакцин. ^[1] Многие традиционные вакцины, разработанные на основе культивируемых клеток млекопитающих, могут привести к заражению вирусами животных. ^[2]^[3] Однако съедобные вакцины устраняют эту проблему, поскольку вирусы растений не могут поразить человека. ^[2] Более того, в результате интеграции многочисленных антигенов М-клетки стимулируются случайным образом; что приведет к возможности создания вакцин второго поколения. ^[3]

Съедобные вакцины не требуют вспомогательных элементов для стимуляции иммунного ответа, как традиционные вакцины. ^[3] Некоторые серьезные проблемы, связанные с традиционными вакцинами, связаны с потенциальными побочными эффектами, например, аллергическими реакциями. Поскольку съедобные вакцины не содержат некоторых токсичных соединений и содержат только терапевтические белки, свободные от патогенов и токсинов, ^[2] риск потенциальных побочных эффектов и аллергических реакций значительно снижается. ^[2]

Ограничения

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: поколения растения, отдельного растения, содержания белка, спелости фруктов и того, сколько их съедается. ^[3] Дозировка также варьируется из-за сложности стандартизации концентрации антигена в растительной ткани; может быть утомительно производить как последовательное, так и крупномасштабное производство ^[1]. Концентрация антигена также может значительно различаться между отдельными плодами растения, отдельными растениями и между поколениями растений. ^[2] Низкие дозы приводят к потреблению меньшего количества антител, а высокие дозы приводят к установлению пероральной и иммунной толерантности к белкам вакцины. ^[3] Логистику контроля дозировки, качества и последовательности еще необходимо определить и проверить. ^{[ нужна ссылка ]}

Поскольку это новая область, долгосрочные последствия пока неизвестны. ^[1] Кроме того, последствия и риск использования пестицидов на растениях могут быть негативными как для растительной вакцины, так и для потребителя. ^[1] Существует также риск утечки трансгенов в окружающую среду; однако это можно уменьшить, регулируя методы и места выращивания. ^[1] Многие растения нельзя употреблять в пищу в сыром виде, а приготовление пищи может ослабить или разрушить белки вакцины. ^[2]^[3] В ходе исследования было обнаружено, что после варки картофеля в течение 5 минут половина вакцины выжила, что показывает, что не все съедобные вакцины следует употреблять в пищу в сыром виде, если дозировки учитывают время и температуру приготовления. ^[2] Существует также опасение, что желудочные ферменты и кислая среда желудка разрушат вакцину до того, как она сможет активировать иммунный ответ. ^[2] Более того, возникли опасения по поводу различий в поведении вакцин из-за различий в характере гликозилирования растений и людей. ^[3]

Производство

Съедобные вакцины представляют собой субъединичные вакцины; они содержат белки- антигены патогена , но не имеют генов для формирования полноценного патогена. ^[2]^[3] Первым шагом в создании съедобной вакцины является идентификация, выделение и характеристика патогенного антигена. ^[1] Чтобы быть эффективным, антиген должен вызвать сильный и специфический иммунный ответ . После идентификации и выделения антигена ген клонируют в вектор-переносчик. Одним из наиболее распространенных векторов-переносчиков ДНК, используемых для съедобных вакцин, является Agrobacterium tumefaciens . ^[1] Последовательность патогена встраивают в транспортную ДНК (Т-ДНК) для получения антигенного белка. ^[1] Затем он вставляется в геном, экспрессируется и наследуется по менделевскому принципу, в результате чего антиген экспрессируется в фрукте или растении. ^[1] С этого момента для выращивания растений и размножения генетической линии используются традиционные вегетативные методы и приемы. ^[1]

Техники

Весь ген встраивают в вектор трансформации растений, чтобы обеспечить транскрипцию, или идентифицируют эпитоп внутри антигена, а фрагмент ДНК можно использовать для конструирования генов путем слияния с геном белка оболочки растительного вируса. Затем рекомбинантный вирус может заразить другие растения. ^[2]^[3] Сначала идентифицируют эпитоп, а затем кодирующий фрагмент ДНК используют для конструирования генов путем слияния с геном белка оболочки растительного вируса (TMV или CMV). ^[3] Трансген может экспрессироваться либо посредством стабильной системы трансформации, либо посредством системы временной трансформации в зависимости от того, где трансген был встроен в клетку. ^[3]

Стабильная трансформация

Стабильная трансформация включает интеграцию ядра или плазмиды, при которой в генах клеток-реципиентов происходят постоянные изменения, и целевой трансген интегрируется в геном клеток растения-хозяина. ^[3]

Переходное преобразование

Временная трансформация включает в себя систему плазмида/вектор с использованием Agrobacterium tumefaciens , которая интегрирует экзогенные гены в Т-ДНК, а затем инфицирует растительную ткань. Agrobacterium – это распространенный метод, используемый в настоящее время, поскольку это патогенная бактерия, обнаруженная в почве, которая естественным образом заражает растения и переносит их гены (Т - ДНК) в ядро растения. ^[3] A. tumefaciens является наиболее предпочтительным штаммом, поскольку он несет плазмиды, индуцирующие опухоли . Гены будут превращены в нейтрализованную Ti-плазмиду, а гетерологичный ген вставлен для формирования рекомбинантного плазмидного вектора. Затем вектор превращают в нужный 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 томат , картофель и табак . ^[3]

Метод бомбардировки

Другой метод - это метод бомбардировки микроснарядами, при котором выбранные последовательности ДНК обрабатываются и проникают в геном хлоропластов. ^[2] Ген, содержащий металлические частицы, покрытые ДНК, обстреливается растительными клетками с помощью генной пушки. ^[3] Растения поглощают ДНК, превращаются в новые растения, а затем клонируются для получения большого количества генетически идентичных культур. Перенос генов независим и может экспрессировать антигены посредством трансформации ядер и хлоропластов. ^[3]

Дополнительные методы

Есть еще несколько проверенных методов, однако три метода, описанные выше, являются более распространенными и практичными. Одним из альтернативных методов является ядерная трансформация. Это когда нужный ген вставляется в ядро растения посредством негомологичной рекомбинации. ^[3] Кроме того, рассматривалась возможность электропорации, но она не распространена, поскольку клеточная стенка должна быть ослаблена, прежде чем могут произойти импульсы и вставка ДНК. ^[3] Наконец, считается, что молекулярное земледелие можно использовать, чтобы растения можно было использовать в качестве белковых фабрик. ^[2]

Иммунный ответ

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-клетки (обнаруженные в пейеровых бляшках) в слизистых оболочках лимфоидных тканей доставляют антигены к антигенпредставляющим клеткам в подлежащих тканях. Затем антигенные эпитопы появляются на поверхности антигенпредставляющих клеток, и Т-клетки активируют В-клетки. ^[3] Активированные B-клетки затем перемещаются в мезентериальные лимфатические узлы, где они становятся плазматическими клетками и перемещаются на слизистую оболочку для производства иммуноглобулина А (IgA) (типа антител). ^[2] Затем М-клетки направляют антиген. По мере продвижения клеток к просвету IgA объединяется с секреторными компонентами, образуя секреторный IgA (sIgA). Затем sIgA и специфические антигенные эпитопы работают вместе, устраняя нежелательный патоген. ^[3]

Исследовать

Текущие исследования сосредоточены на различных типах 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 тестируемых культур включают: кукурузу, помидоры, рис, морковь, соевые бобы, люцерну, папайю, киноа, горох, яблоки, водоросли, пшеницу, салат, картофель, бананы и табак; причем последние четыре являются наиболее распространенными. ^[1]^[2]^[3] При выборе того, какие растения самые лучшие, необходимо учитывать множество факторов. В результате исследования ученые начали связывать сельскохозяйственные культуры с болезнями. Они считают, что съедобные вакцины можно создать от многих болезней; такие как ротавирус, холера, гастроэнтерит, аутоиммунные заболевания, малярия и бешенство. ^[1]^[2] Например, они думают, что бустерные дозы можно распространять через салат. ^[2] Также важно найти продукты, которые можно есть сырыми, поскольку считается, что приготовление пищи приведет к денатурации белков. ^[1] Из-за этого бананы и помидоры стали наиболее жизнеспособными вариантами. ^[2] Хотя бананы дешевы в производстве и родом из многих слаборазвитых стран, помидоры обладают способностью сохранять процессы заживления, поскольку они невосприимчивы к термическим процессам; это делает их идеальными для антигенов ВИЧ. ^[2] Это идеальная культура, поскольку они содержат бета-амилоид. ^[3] Хотя урожай кажется оптимальным, необходимо также обратить внимание на побочные продукты. Например, было обнаружено, что табак хорош для производства рекомбинантного белка, но он непригоден для производства вакцин, поскольку растение также производит токсичные соединения. ^[2] Кроме того, картофель стал основным объектом внимания при разработке съедобных вакцин, настолько, что клинические испытания с использованием картофеля уже начались. ^[2]

Вакцины в разработке

В настоящее время существуют съедобные вакцины от кори, холеры, ящура и гепатита В, С и Е. ^[3] Однако, несмотря на то, что съедобные вакцины существуют, они в основном тестируются на животных и на этапах разработки, а также проводятся некоторые клинические испытания на людях. Как упоминалось выше, испытания на людях вращались вокруг картофеля. В одном исследовании холеры взрослым давали трансгенный картофель с различными количествами LT-B, чтобы увидеть, как менялись количества IgA-анти-LT и IgA-анти-LT. ^[2] Кроме того, они находятся на второй фазе применения ревакцинации на основе картофеля от гепатита В. ^[2] Поверхностные антигены гепатита В экспрессировались в картофеле и вводились уже вакцинированным пациентам. ^[3] Затем наблюдали, возник ли иммунный ответ. ^[3]^[2] У 95% добровольцев наблюдался тот или иной иммунный ответ, а у 62,5% наблюдалось 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 далеки от возможности начать широкомасштабное тестирование людей на аутоиммунитет и инфекционные заболевания. ^[2]

Тестирование на животных

Многие исследования на животных уже проведены. Например, подопытным животным давали трансгенные бананы со специфическими антителами против гемагглютинации для борьбы с корью. Было обнаружено, что бананы действительно вызывают иммунный ответ. ^[2] Кроме того, начались испытания на мышах в качестве метода лечения болезни Альцгеймера с использованием томатов, подвергшихся ядерной трансформации, опосредованной агробактериями. ^[3] Кроме того, кроликов перорально иммунизировали съедобной вакциной против пневмонического пастереллеза крупного рогатого скота, и наблюдался положительный ответ. ^[2] Хотя это были два конкретных исследования, вообще говоря, исследования на мышах проводятся для лечения холеры и диабета 1 типа. ^[2]

Доступность

Хотя осведомленность общественности о съедобных вакцинах растет, они все еще недоступны для потребительского использования. В настоящее время они только разработали и приступили к испытаниям съедобных вакцин от некоторых заболеваний. Во время трех недавних вспышек заболеваний по всему миру были разработаны съедобные вакцины для испытаний на животных, но они еще не прошли испытания на людях. ^[1] Также выяснилось, что биотехнологическая компания приступила к разработке патента и работает над началом клинических испытаний вируса трансмиссивного гастроэнтерита. ^[2]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с ^т ^в ^v ^В Конча С., Каньяс Р., Макуэр Дж., Торрес М.Дж., Эррада А.А., Джаметт Ф., Ибаньес К. (май 2017 г.). «Профилактика болезней: возможность расширить использование съедобных растительных вакцин?» . Вакцина . 5 (2): 14. doi : 10.3390/vaccines5020014 . ПМК 5492011 . ПМИД 28556800 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с ^т ^в ^v ^В ^х ^и ^С ^аа ^аб ^и ^{объявление} ^но ^из ^в ^ах ^есть ^также ^и Мишра Н., Гупта П.Н., Хатри К., Гоял А.К., Вьяс СП (июль 2008 г.). «Съедобные вакцины: новый подход к пероральной иммунизации» . Индийский журнал биотехнологии . 7 (3): 283–294.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с ^т ^в ^v ^В ^х ^и ^С ^аа ^аб ^и ^{объявление} ^но ^из Де Силва ГО, Апонсо ММ, Абейсундара АТ (01 июля 2017 г.). «Обзор съедобных вакцин: новый подход к пероральной иммунизации как замене обычных вакцин» . Международный журнал пищевых наук и питания . 2 (4): 19–22.

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с ^т ^в ^v ^В Конча С., Каньяс Р., Макуэр Дж., Торрес М.Дж., Эррада А.А., Джаметт Ф., Ибаньес К. (май 2017 г.). «Профилактика болезней: возможность расширить использование съедобных растительных вакцин?» . Вакцина . 5 (2): 14. doi : 10.3390/vaccines5020014 . ПМК 5492011 . ПМИД 28556800 .

[:1-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с ^т ^в ^v ^В ^х ^и ^С ^аа ^аб ^и ^{объявление} ^но ^из ^в ^ах ^есть ^также ^и Мишра Н., Гупта П.Н., Хатри К., Гоял А.К., Вьяс СП (июль 2008 г.). «Съедобные вакцины: новый подход к пероральной иммунизации» . Индийский журнал биотехнологии . 7 (3): 283–294.

[:2-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с ^т ^в ^v ^В ^х ^и ^С ^аа ^аб ^и ^{объявление} ^но ^из Де Силва ГО, Апонсо ММ, Абейсундара АТ (01 июля 2017 г.). «Обзор съедобных вакцин: новый подход к пероральной иммунизации как замене обычных вакцин» . Международный журнал пищевых наук и питания . 2 (4): 19–22.

[1]

[2]

[3]