Молекулярное земледелие: растения как фабрики для вакцин и лекарств
Молекулярное земледелие — это метод генетической модификации растений, заставляющий их клетки производить полезные для человека биомолекулы (например, антитела или вирусные белки) наряду с обычными веществами. Идея существует с 1989 года, когда исследователи заставили табак производить антитело.
Почему это перспективно?
- Дешевизна и масштабируемость: Выращивание растений обходится дешевле, чем культивирование белков в клетках млекопитающих (например, клетках яичников китайского хомячка, CHO).
- Быстрая адаптация: Технология транзиентной экспрессии позволяет ввести в растение новую ДНК и получить целевой белок менее чем за две недели.
- Безопасность: Исследования (например, под руководством профессора Джулиана Ма) показывают, что антитела, выделенные из растений, могут быть такими же чистыми и безопасными для медицинского применения, как и произведенные традиционными методами.
Текущие проекты и достижения:
- Newcotiana (Испания): Проект под руководством
доктора Диего Орсаэса работает над улучшением двух видов растений:
- Nicotiana benthamiana — хрупкий карликовый родственник табака, основной вид для коммерческих молекулярных ферм.
- Nicotiana tabacum — обычный табак. Цель — дать традиционным табаководам (например, в регионе Ла-Вера, Испания) возможность выращивать культуры для медицины. Уже создан сорт, который не цветет (и потому безопасен для внешней среды), и сорт, производящий противовоспалительное соединение.
- Pharma-Factory: Координируемый профессором Ма проект разрабатывает платформы для экспрессии белков не только в листьях, но и в семенах (идеально для долгосрочного хранения), корнях и водорослях. Цель — коммерциализировать несколько терапевтических белков, включая антитело, нейтрализующее ВИЧ.
Борьба с COVID-19:
- Компания Medicago (Квебек) использует растения для производства вирусоподобных частиц (белковой оболочки вируса SARS-CoV-2). Ожидается начало клинических испытаний I фазы на людях летом 2020 года.
- Команда Newcotiana модифицировала растения для производства спайк-белка SARS-CoV-2. Этот белок — ключевой реагент для серологических тестов на антитела к COVID-19. Производство в растениях может быстро обеспечить им регионы с дефицитом.
Остающиеся вызовы:
- Необходима валидация безопасности производимых в растениях белков для медицинского применения.
- В ЕС действуют строгие правила по ГМО, запрещающие выращивание таких растений на открытом воздухе, даже если они созданы методом генно-инженерного редактирования и не содержат чужеродных генов.
Фундаментальные преимущества молекулярного земледелия — дешевизна, безопасность и быстрая масштабируемость — делают его особенно привлекательным для оперативного производства вакцин и реагентов во время пандемии, в том числе в бедных регионах мира.