转基因植物及其在龋病预防中的应用

　　利用转基因植物生产外源性蛋白是近期发展起来的一项新技术。所具有的经济、安全、使用方便等特点，使其成为现在的研究热点，也使得防龋疫苗及防龋抗体生产的商业化成为可能。本文就转基因植物的生产及其在龋病预防中的应用等方面作一综述。
　　一、转基因植物的研究概况。
　　完整的动物基因(含启动子、内含子及加尾信号)在植物中不能得到正确的表达，但如果采用CDNA代替基因组编码序列，并且使用在植物中有效的启动子和终止子，则来自动物的cDNA都可在植物中有效的转录和翻译［1］。
　　1.植物基因转化的基本方法。
　　植物细胞与动物细胞不同，它有一层厚的细胞壁。普通方法很难将外源性基因有效转入细胞内，必须先用机械法或酶法去除植物细胞壁以形成原生质体（protoplast），才能将外源性基因转入目的植株。但随着转基因植物技术的不断发展，去除细胞壁不再是必须的。
　　现在可用于植物基因转化的方法很多，较常用的有农杆菌（Agrobacterium）介导的植物基因转化、粒子轰击法（shotgun microprojectile bombardment）介导的植物基因转化等。
　　农杆菌（Agrobacterium）是一种革兰阴性土壤杆菌。当农杆菌侵染植物伤口处的细胞后，菌内含有的Ti质粒进入细胞。Ti质粒上的T-DNA区（transfer DNA）可以共价整合到植物细胞核DNA上，如果在这段DNA上加入外源性基因，那么该外源基因就可以随T-DNA插入植物基因组并得到表达。这种技术较为成熟，转化效率高，是目前植物基因转化中最理想的转化技术。绝大多数的转基因植物都是由农杆菌介导转化的［2］。
　　粒子轰击技术是借高速运动的金属微粒将附着于其表面的核酸分子引入到受体细胞中的一种外源性基因导入技术。它不仅可以非特异地将外源性基因导入到植物基因组，还可将基因导入到植物的叶绿体和线粒体中。由于叶绿体不会在动物体内生长，安全性好，并且导入的外源基因性状稳定，表达量高，因而应用较广［3］。
　　用通过遗传改造而携带有外源基因的植物病毒转染宿主植物细胞也可以使外源基因得到表达。用这种方法导入的外源基因并不整合到植物基因组中。重组病毒可在宿主植株中增殖，同时使外源蛋白在病毒粒子表面得到表达。病毒载体繁殖率高，因而外源性基因的产量较高。但病毒携带的外源基因不能传给子代，寄主范围较小，繁殖中不易稳定［4］。另外，电穿孔、磷酸钙沉淀、脂质体包裹DNA转移和显微注射等方法也可以将外源基因导入植物细胞。
　　2. 基因转化的寄主植物。
　　基因转化中最常使用的寄主植物为烟草，它是基因转化的模式植物。马铃薯也是一种常用于基因转化的植物。1995年Arntzen等［5］将表达了大肠杆菌肠毒素的马铃薯喂食小鼠，成功地诱导了小鼠的免疫应答反应。
　　用烟草和马铃薯生产疫苗主要是为了方便研究，因为这两种植物的基因转化较为容易。但烟草含尼古丁等有害生物碱，不能口服使用且目的蛋白纯化较难。另外人类不能生食马铃薯，而烹煮加工过程会破坏蛋白质疫苗。这些都限制了它们的临床应用价值。因此，近年来人们开始把目光转向可以直接食用的植物，其中以番茄和香蕉两种植物研究最多。因 番茄的生产周期较短而且果实可以生食，已有蛋白在番茄中成功表达 ［6］。香蕉为世界第四大水果，即使是在第三世界国家中也较为普遍，其果实味美并可生食。诸多优点使其在口服蛋白的生产中占有一定的地位。
　　3. 用转基因植物生产疫苗和抗体的优点及存在的问题［7-9］ 。
　　与其他用于生产基因工程疫苗或抗体的方法相比，转基因植物的方法有以下优势：①植株种植条件相对简单，可大规模培养，成活率高。②利用哺乳动物生产外源性蛋白存在被动物性病毒沾染的问题，转基因植物的生产则相对安全。③转基因植物能对真核蛋白质进行准确的翻译后加工修饰，在一定程度上保持了其天然特性。④利用转基因植物生产出的疫苗或抗体如果成为人类正常饮食的一部分，那么这种可食性疫苗(edible vaccines)或抗体的使用方法无疑将是最简单和最便宜的。⑤贫困地区缺乏运送普通疫苗的冰箱等冷藏设备，对这些地区来说无需冷藏的植物疫苗有着更大的应用价值。⑥利用转基因植物可以表达出完整的抗体，甚至能装配出分泌型IgA，是目前生产完整抗体最有效的方法。