Abstraktné

Úvod

Vakcína je biologický prípravok určený na vytvorenie imunity voči chorobe stimuláciou tvorby protilátok. Mŕtve alebo oslabené organizmy alebo purifikované produkty z nich odvodené sa vo všeobecnosti používajú na výrobu rôznych vakcín. Za posledné desaťročie vedecké pokroky v genetike, molekulárnej biológii a rastlinnej biotechnológii zlepšili pochopenie mnohých infekčných chorôb a viedli k rozvoju očkovacích programov. Najbežnejším spôsobom podávania vakcín je injekcia, ale niektoré sa podávajú ústami alebo nosovým sprejom. Hoci je imunizácia najbezpečnejšou metódou boja proti chorobám na celom svete, existuje veľa obmedzení týkajúcich sa spôsobu výroby, distribúcie, dodávky, nákladov a nedostatku dostatočného výskumu. Preto je žiaduce hľadať účinné a výkonné, ale nákladovo efektívne, jednoduchý na skladovanie a distribúciu a zároveň bezpečný spôsob imunizácie. Malo by byť tiež ľahko prijateľné pre všetky sociokultúrne skupiny na celom svete. Prebiehajúci výskum sa venuje riešeniu týchto problémov hľadaním spôsobov výroby jedlých vakcín vo forme transgénnych rastlín, ktoré boli skúmané ako alternatívny spôsob výroby a dodania vakcíny.

Jedlé vakcíny sa nazývajú niekoľkými alternatívnymi názvami, ako sú potravinové vakcíny, perorálne vakcíny, podjednotkové vakcíny a zelené vakcíny. Zdá sa, že sú životaschopnou alternatívou najmä pre chudobné a rozvojové krajiny. V medicínskej vede sa stali veľkým prínosom, za ktorý by mali byť uznaní biotechnológovia. Koncept jedlých vakcín spočíva v premene jedlých potravín na potenciálne vakcíny na prevenciu infekčných chorôb. Zahŕňa zavedenie vybraných požadovaných génov do rastlín a potom indukovanie týchto zmenených rastlín na výrobu kódovaných proteínov. Našla uplatnenie aj pri prevencii autoimunitných ochorení, pri kontrole pôrodnosti, liečbe rakoviny atď. V súčasnosti sa vyvíjajú jedlé vakcíny proti mnohým ochoreniam ľudí a zvierat.

Historické pozadie

Mnoho ľudí v rozvojových krajinách nemá prístup k vakcínam, ktoré potrebujú, pretože tradičné vakcíny sú nákladné a vyžadujú si skúsených lekárov na podanie a sú menej účinné pri vyvolávaní slizničnej imunitnej odpovede. Práve tieto potreby inšpirovali Hiatta a spol. ( 1989 ), ktorí sa pokúsili produkovať protilátky v rastlinách, ktoré by mohli slúžiť účelu pasívnej imunizácie. Prvá správa o jedlej vakcíne (povrchový proteín zo Streptococcus ) v tabaku v množstve 0,02 % celkovej hladiny listových proteínov sa objavila v roku 1990 vo forme patentovej prihlášky zverejnenej v rámci medzinárodnej zmluvy o patentovej spolupráci. Vytvorením myšlienky jedlej vakcíny sa ju pokúsil realizovať Dr. Charles Arntzen (Arntzen 1997). V roku 1992 Arntzen a spolupracovníci zaviedli koncept transgénnych rastlín ako produkčného a dodávacieho systému pre podjednotkové vakcíny, v ktorých boli použité jedlé tkanivá transgénnych plodín (Mor et al. 1998 ) . Zistili, že tento koncept by mohol prekonať obmedzenia tradičných vakcín, a tým spustiť výskum jedlej vakcíny. V deväťdesiatych rokoch sa v tabaku prvýkrát exprimoval povrchový proteínový antigén A Streptococcus mutans . Tá istá skupina bola priekopníkom v tejto oblasti s prácou na hepatitíde B a tepelne labilnom toxíne, podjednotke B v rastlinách tabaku a hľuzách zemiakov. V tom istom roku bola tiež dosiahnutá úspešná expresia povrchového antigénu hepatitídy B (HBsAg) v rastlinách tabaku (Mason et al. 1992). Aby sa dokázalo, že HBsAg pochádzajúci z rastlín môže stimulovať slizničné imunitné reakcie orálnou cestou, použili sa zemiakové hľuzy ako expresný systém a boli optimalizované na zvýšenie akumulácie proteínu v rastlinných hľuzách (Richter et al. 2000 ).

Súbežne s hodnotením HBsAg získaného z rastlín, Mason a Arntzen skúmali rastlinnú expresiu iných kandidátskych vakcín vrátane labilnej podjednotky toxínu B (LT-B) enterotoxigénnej Escherichia coli (ETEC) a kapsidového proteínu vírusu Norwalk. Proteíny pochádzajúce z rastlín sa správne zostavili do funkčných oligomérov, ktoré by mohli vyvolať očakávané imunitné reakcie pri orálnom podávaní zvieratám (Mason et al. 1998 ).

V roku 1998 sa otvorila nová éra v dodávaní vakcín, keď výskumníci podporovaní Národným inštitútom pre alergie a infekčné choroby (NIAID) po prvýkrát ukázali, že jedlá vakcína môže u ľudí bezpečne vyvolať významné imunitné reakcie. Správa spolupracovníkov z University of Maryland v Baltimore, Boyce Thompson Institute for Plant Research v Ithace, NY a Tulane University v New Orleans sa objavila v májovom vydaní Nature Medicine. Podľa vtedajšieho riaditeľa NIAID „Požívateľné vakcíny ponúkajú vzrušujúce možnosti na výrazné zníženie záťaže chorobami, ako je hepatitída a hnačka, najmä v rozvojovom svete, kde sú skladovanie a podávanie vakcín často veľkým problémom,“ Mor a kol. ( 1999) tiež diskutovali o rýchlom náraste výskumu v oblasti jedlých vakcín a poukázali na to, že rastliny by sa mohli použiť na vytvorenie viaczložkových vakcín, ktoré môžu chrániť pred niekoľkými patogénmi naraz. Toto je aspekt prístupu k jedlej vakcíne, ktorý ešte viac posilňuje jeho vplyv. Neskôr, v roku 2003 Sala a výskumná skupina oznámili, že proteíny produkované v týchto rastlinách vyvolali slizničnú imunitnú odpoveď, čo bolo hlavným cieľom tohto konceptu.

Výskum jedlej vakcíny je stále vo veľmi ranom štádiu a vedci majú pred sebou ešte dlhú cestu, kým sa stane hlavnou súčasťou celosvetového imunizačného programu.

Výber hostiteľskej rastliny pre jedlú vakcínu

Doteraz sa na výrobu vakcín používalo mnoho rastlinných druhov. Dôležitý je výber rastlinných druhov. Jedlá, chutná rastlina je nevyhnutná, ak je vakcína plánovaná na surovú spotrebu. V prípade vakcíny pre zvieratá by sa mala rastlina prednostne vybrať spomedzi tých, ktoré sa konzumujú ako bežná zložka potravy zvieraťa. Pokračovanie - TU.