版纳园等用转基因植物悬浮细胞高效产重组人血清白蛋白

2011-7-27 12:02 来源: 中国科学院
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  人血清白蛋白(HSA)是一种极为重要的医药蛋白。在临床上,HSA主要用于血液透析、利尿剂抗性浮肿和一些烧伤或者外伤导致的缺血等的治疗。在工业上,HSA主要作为其它医药蛋白质产品的保护剂和载体。HSA的市场需求量大,每年约需要500吨,其市场价值可达15亿美元。由于血浆来源的HSA存在着被病原物(如艾滋病毒、乙肝病毒等)污染的风险,采用基因工程方法生产重组HSA (rHSA)越来越受到人们的重视。

  采用植物细胞不仅可以完全避免人和动物来源的病原物污染,并且具有生长周期短,生产成本低廉等优点,所以采用植物悬浮细胞重组蛋白表达系统生产rHSA是一个非常有吸引力的研究方向。但是,长期以来植物悬浮细胞表达系统存在的主要问题在于其重组蛋白产量较低,一般均不超过总可溶性蛋白的0.1%,产量大部分在1 μg/mL左右。

  中山大学生命科学学院与中国科学院西双版纳热带植物园合作培养的博士研究生孙侨阳等人在导师徐增富研究员的指导下,与英国John Innes Centre的George P. Lomonossoff教授和香港中文大学姜里文(Liwen Jiang)教授合作,成功地建立了稳定、高效表达rHSA的转基因植物细胞系。该研究小组采用基于非复制型缺失豇豆花叶病毒(cowpea mosaic virus, CPMV) RNA-2构建的高效表达载体系统pEAQ-HT,该表达载体含有可抑制基因沉默的番茄丛矮病毒(tomato bushy stunt virus, TBSV)基因P19;同时利用大麦的半胱氨酸蛋白酶前体(proaleurain)的信号肽与rHSA融合,将rHSA蛋白分泌到植物细胞培养基中。采用农杆菌介导的转化方法获得了稳定表达rHSA的转基因烟草BY-2细胞系。研究发现,在pH 8.0的植物培养基培养转基因BY-2细胞可显著减少rHSA的降解,与在常规的pH 5.8的植物培养基中相比rHSA的产量可提高一倍,达到22.1 µg/ml。

  该研究还发展了一种简单高效的从植物悬浮细胞培养基中纯化rHSA的方法,包括70度处理培养物上清、连续两步柱层析和超滤脱盐,可获得纯度达95%以上的rHSA,得率达到48.4%。基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)分析和Edman蛋白质N-端测序分析结果显示,从转基因植物细胞所得到的纯化rHSA与人血清来源的HSA完全一致。

  该研究成果将进一步推动采用转基因植物悬浮细胞表达系统生产rHSA等重组医药蛋白的相关研究。该研究结果近期已在国际学术期刊Journal of Biotechnology在线发表。该研究得到了国家高技术研究发展计划(“863”计划,2007AA02Z102)的资助。