《PNAS:科学家成功培育出能有效抵御HIV感染的转基因水稻!》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2018-08-02
  • 近日,一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“Unexpected synergistic HIV neutralization by a triple microbicide produced in rice endosperm”的研究报告中,来自西班牙、美国和英国的研究人员通过研究成功对一种水稻品种进行遗传性改造,使其能够产生中和HIV的特殊蛋白质,文章中,研究人员描述了如何对这种水稻进行修饰,以及如何利用这种改良版的水稻来预防HIV的感染。

    近些年来,医学领域的科学家们在治疗HIV感染者上取得了突破性的进步,HIV感染患者的死亡率直线下降,尤其是世界发达地区的感染者。同时科学家们也投入了大量的时间和精力来开发对抗HIV的疫苗,但迄今为止并没有取得突破性的成果。与此同时口服药物也被开发了出来,其能在短时间内减缓人们的感染。

    研究人员表示,目前这种预防HIV的药物在第三世界的国家中并没有被普遍使用,为了帮助人们有效抵御或降低感染HIV的风险,研究人员就通过研究培育出了一种能够产生HIV中和蛋白的水稻,其与口服预防性药物的作用效果相同,一旦开始生长,这种遗传改良水稻就能产生大量种子,随后这种种子就会被加工制成含有中和HIV特殊蛋白的局部使用乳霜,人们就可以将乳霜抹在皮肤上让中和HIV的特殊蛋白质进入机体。

    研究人员所培育的水稻能够产生一种抗体和两类蛋白质,其能直接与HIV病毒结合,抑制病毒感染人类机体的细胞,研究者指出,一旦这种改良水稻被种植,生活在HIV感染区域的人群就能够大量种植这样的水稻,通过摄入相应的水稻产品来获得抵御HIV感染的保护力。

    当然了,研究人员后期还需要进行更多的试验来确保在对水稻进行遗传修饰的过程中,不会引入一些损伤机体能够的未知化合物。研究人员承认,近些年来由于转基因作物出现了很多负面影响,很多人可能一时间会反对使用这些“转基因”水稻,而且在世界上能够种植和使用大米的每个区域或许都将会面临一定的监管障碍。

  • 原文来源:http://www.pnas.org/content/early/2018/07/24/1806022115
相关报告
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    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-08-03
    • 来碗米糊就把HIV给预防了!这并不是什么不可思议的奇思妙想,而是确确实实有可能实现的科学。来自西班牙的科学家已经成功开发出了一种转基因水稻,有望提供一种廉价的替代品,来生产可预防艾滋病的药物。 诚然,口服抗病毒药物用作暴露前预防性用药可显着降低HIV感染的风险。然而,对于生活在贫困或发展中国家处于危险之中的民众来说,价格是一个大问题。 来自西班牙莱里达大学与巴塞罗那irsicaixa艾滋病研究所的研究人员共同合作,开发出的这种转基因水稻,能同时生产3种可中和HIV的蛋白,可以作为一种低成本的HIV预防性用药生产方法。特别是,这种方法可以直接将水稻种子研磨粉碎并以局部膏剂或糊剂的形式施用,而不需要进一步的处理或纯化步骤。 相关研究已于近日发表于最新一期的《美国科学院院报》(PNAS),文章为:Unexpected synergistic HIV neutralization by a triple microbicide produced in rice endosperm 具体而言,这种转基因水稻可生产1种抗体(单克隆抗体2G12)和2种糖结合蛋白(凝集素griffithsin,凝集素cyanovirin-N),这3种蛋白质能够阻止HIV病毒与人类细胞的相互作用,这是HIV病毒感染的第一步。 领导这项研究的研究人员Paul Christou表示,我们工作的一个重要新发现是内源性水稻种子蛋白大大提高了这3种HIV结合蛋白的有效性。除了增强这些抗HIV蛋白的活性之外,与常规方法相比,水稻种子也提供了更简单的生产平台。而通常情况下,使用微生物或哺乳动物细胞在发酵罐中生产治疗性蛋白质,其成本可能很昂贵。 Christou表示,用植物生产的药物蛋白质可以很容易地、廉价地扩大规模,只需要种植尽可能多的植物就可以达到特定的生产目标,而不需要昂贵的发酵罐设施。只要成功开发出首个植株,后期成本就会大幅度下降。在我们的例子中,3种蛋白分子可以在1颗植株中生产,从而进一步降低成本。 目前,该研究团队正在继续开发这种转基因水稻,尽管未来的道路仍然是具有挑战性的。 Christou表示,我们的工作代表了组合杀菌剂的概念证明,但这需要推进至动物实验和人类临床试验。然而,对于诸如大学和研究机构这样的公共机构来说,成本是令人望而却步的。 不过,通过公共机构和慈善机构筹集资金是解决这一问题的可能渠道之一。该实验室的其他一些项目专注于改善作物以增强营养和医疗应用,已经获得了比尔-梅林达盖茨基金会和欧盟资助。 Christou同时指出,钱不是唯一的问题,未来的监管成本也将非常高。当然,我们也必须处理好转基因问题。所有这些都为这种转基因水稻的未来商业化和时间表增添了复杂性,我们将与合作者积极寻求外界资源,将这种转基因水稻从概念证明推进至后续临床试验。
  • 《PNAS & JBC解读!科学家有望开发出治疗SARS-CoV-2和HIV感染的新型有效疫苗!》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-12-21
    • 近日,发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“A facile method of mapping HIV-1 neutralizing epitopes using chemically masked cysteines and deep sequencing”和国际杂志Journal of Biological Chemistry上题为“Design of a highly thermotolerant, immunogenic SARS-CoV-2 spike fragment”的两篇研究报告中,来自印度科学理工学院等机构的科学家们通过研究开发出了能有效抵御SARS-CoV-2和HIV的新型有效的疫苗策略。此前研究人员报告了设计了一种耐热的COVID-19候选疫苗,以及一种快速的方法,该方法能识别被抗体所靶向作用的HIV包膜蛋白上的特殊区域,而这种抗体则能够帮助科学家们设计出有效的疫苗。 COVID-19候选疫苗包含有称之为受体结合结构域(RBD)的SARS-CoV-2的刺突蛋白的一部分,该区域能帮助病毒吸附到宿主细胞上,当研究人员在豚鼠模型体内进行测试时,他们发现,候选疫苗能够引起宿主产生强烈的免疫反应。令人惊讶的是,这种候选疫苗还能在37度的温度下保持稳定一个月,而冻干的候选疫苗也能够对高达100度的温度耐受;这或许就使得疫苗能够便于储存和运输,而不需要昂贵的冷链设备进行运输就能在偏远地区进行大规模的人群接种。大多数的疫苗需要在2-8度的环境中或更低的温度下储存以免会失去疫苗的作用效力。与诸如mRNA疫苗等新型疫苗类型相比,制作基于蛋白质的疫苗在印度能够很容易扩大规模,因为印度的疫苗制造商们已经制作了几十年类似的疫苗了。 目前研究人员正在研究的候选疫苗还与其它许多正在研发的COVID-19疫苗之间有一个区别,其仅会利用RBD的特定部位,即一串200个氨基酸的序列,而不是整个刺突蛋白。研究人员通过质粒将编码该部分的基因插入到了哺乳动物细胞中,随后细胞就会制造出RBD部分的拷贝,研究者发现,RBD的配方在豚鼠体内引发免疫反应方面与刺突蛋白一样优秀,而且其在高温下也稳定得多,完整的刺突蛋白在50度以上的温度下会很快失去活性。研究者Varadarajan说道,目前我们需要项目资助来将相关研究结果推向临床研究阶段,其中就包括对大鼠进行的安全性和毒理性研究,以及在人体测试之前进行的工艺开发和临床试验,这些研究或许会花费大约10亿卢比。 在第二项研究中,研究人员重点对HIV病毒进行了相关研究,研究人员旨在寻找确定能被中和性抗体所靶向作用的HIV包膜蛋白的关键部位,这些抗体能够阻断病毒进入细胞,而且能很好地对其标记从而被宿主机体其它免疫细胞所发现。基于这些区域的额疫苗或许就能够诱导宿主机体产生更好的免疫反应。为了绘制该区域的图谱,研究人员使用X射线晶体衍射学技术和低温电镜技术,但这些方法耗时、复杂且昂贵,因此研究人员就想寻找其它方法最终得出一种简便但有效的解决方案。 首先他们对病毒进行突变以便称之为半胱氨酸的氨基酸能够在包膜蛋白的几个地方出现,随后研究人员加入了一种化学标签粘附在半胱氨酸分子上,最后再利用中和性抗体来靶向作用病毒。如果这些抗体因为被半胱氨酸标签所阻断而无法与病毒上的关键位点结合的话,那么病毒就会存活并引起感染,通过对存活突变体病毒中的基因进行测序,研究人员就能够识别出这些位点。 最后研究者表示,这是一种快速弄清楚抗体结合位置的方法,其对于疫苗设计非常有用,同时还能够帮助检测不同人群机体中的血清样本如何对相同的候选疫苗或病毒产生反应,从原则上来讲,研究人员还能将这种方法进行修饰以适应于任何病毒,当然这就包括SARS-CoV-2。