現代分子生物學和免疫學的進展加深了我們對許多疾病的了解，并且導致了免疫新策略的產生，用轉基因植物來表達疫苗抗原是其中的一項新嘗試。植物表達的抗原已經被證明能夠延緩或防止某些疾病的發生，這一發現對人類醫學研究影響巨大，目前已經有人成功應用該技術在香蕉上表達了人乙肝病毒表面抗原以及艾滋病病毒的免疫原基因，試想將來人們只要吃了一條香蕉或蔬菜就可以防止某些疾病的發生，這對于廣大發展中國家的人民來說，無疑是一個福音。在家禽可食用性疫苗的研究方面，美國奧本大學家禽系Giambrone所在的研究小組已經成功將法氏囊病毒的VPZ基因和病毒性關節炎病毒的S1基因在植物上得到了表達，目前正在進行免疫原性測試，在不遠的將來，我們可能用該植物做成飼料喂雞，雞在采食之后得到免疫力，因而無需其它免疫接種，這一新概念將引起疫苗研究的一場革命。以下將撰文把這一新技術介紹給廣大的禽業工作者。
1 可食用性疫苗的早期研究
首次發現植物能表達免疫原基因是在1990年，CuniSS和Cardineau成功用煙草表達了鏈球菌表面蛋白抗原A（SPA），當他們把轉基因煙草飼喂小鼠后，發現它能誘導粘膜免疫。此后，相繼有人報導了用煙草和葛營成功表達了乙肝表面抗原和狂犬病病毒免疫原基因，以及用苜蓿表達了人巨細胞瘤病毒和口蹄疫病毒的抗原，動物試驗證實了這些表達產物的免疫原性。和其它疫苗生產表達系統比較，轉基因植物系統有哪些優點呢？
眾所周知，病原基因可以在不同的系統上進行表達，理想的表達系統應該是高效、安全以及經濟。用哺乳動物細胞表達抗原能夠保持表達產物的天然性，也就是與原有宿主更相近，但是培養這些細胞很昂貴，因而僅能在小范圍內應用。微生物表達系統，例如細菌，雖然利于大規模生產，但是它的表達產物與原有的宿主在免疫原性上可能有很大差異，原因是細菌沒有翻譯后的修飾功能，因而表達產物作用不大。用轉基因植物生產疫苗有以下優點：①植物表達系統比用發酵系統或其它生物反應器更經濟，它不需要昂貴的設備，②植物易于大規模種植，收獲和加工③用植物生產的免疫原性蛋白木需要純化，④外源基因在植物中能通過細胞間隙直接到達靶器官，因而它們更穩定，有些甚至能在細胞器中直接表達，⑤它的表達水平能達到工業化的生產水平，⑤它不會與其它動物病原產生交叉污染。
2 轉基因植物的生產過程
首先必須分離病原的免疫原基因，然后將該基因轉移至能在植物上高效表達的載體中，下一步要將該載體轉移至農桿菌，農桿菌是一種能夠將病原基因轉移至植物基因組的細菌，把基因轉移至植物中的方法很多，這些方法在植物生化工業中已經相當成熟，農桿菌轉染法僅是方法之一。一旦得到第一代轉基因植物種子，就可以利用其抗生素抗性或其它抗性對其進行篩選，至少篩選3代后，結合蛋白測定，選擇表達量最高的植株進行大量生長，對收獲的植株進行加工處理測定后即可應用。
3 可食用性疫苗的免疫基理
植物是天然的生物反應器，可食用性疫苗研制的理論基礎是疫苗病原的抗原蛋白能在植物組織中合成，在給人或動物食用后而產生免疫力。可食用性疫苗面臨的一個嚴峻的問題是必須能耐受消化道系統惡劣的pH環境以及降解。在這一方面植物細胞堅韌的細胞壁可以提供一些保護。可食用性疫苗的作用主要依賴于誘導粘膜免疫。粘膜免疫系統是動物抵抗病原感染的第一道防御系統，在消化道、呼吸道以及泌尿生殖道表面都有粘膜，粘膜免疫應答開始于M細胞（多層皺指細胞）對抗原的識別，這些細胞位于淋巴組織的粘膜內，例如小腸的佩氏結。M細胞能把抗原送至抗原提呈細胞富集的深層組織并加工抗原，產生的抗原表位被送至抗原提呈細胞的表面，在輔助性T細胞的作用下激活B細胞，激活的B細胞遷移至腸系膜淋巴結成熟后進入血液并轉移至粘膜表面分泌免疫球蛋白 A，一旦通過粘膜上皮層進入腸腔， IgA就會與膜分泌性成分結合形成分泌性IgA （slgA）進入腸腔，SigA能與特異性的抗原表位結合并中和入侵的病原。理論上消化的植物表達疫苗能導致特異性的保護性粘膜分泌性IgA和血清IgG的產生，從而抵抗疾病的發生。
4 可食用性疫苗的研究進展
近年來的研究主要集中于如何滿足人和動物的臨床應用，對于其使用劑量、使用方法、免疫應答類型、免疫應答的強度以及持續時間都進行了詳細的研究。關于動物方面的研究，有四種病毒有了相關的報道，即豬傳染性胃腸炎病毒、兔瘟病毒、口蹄疫病毒和雞傳染性法氏囊病毒，動物試驗結果都取得了較好的免疫應答。進一步的研究試圖用一種合成基因在特定的植物組織中表達免疫原基因并提高表達效率。
使用可食用性植物來制備疫苗提供了一種比發酵系統更經濟實惠的方法，編碼細菌和病毒的抗原能在可食用組織中得到忠實表達而形成免疫球蛋白，在人和動物的研究中表明，食用含有疫苗蛋白的植物能引起血清和粘膜分泌物中特異性抗體的產生，但突出的問題是表達量低下，近來用植物器官轉染法能夠增加表達，再加上蛋白質工程的研究進展，有望解決這一問題。到目前為止已經用轉基因植物生產了一系列抗體和疫苗，具體見表1。
表1用轉基因植物表達的蛋白
病 原 表達的蛋白 表達植物 表達水平原（占總可溶
性蛋白的比例）
產腸毒素型 耐熱型毒素B亞單位 煙草 ＜0.01%
大腸桿菌
霍亂弧菌 霍亂毒素B亞單位 土豆 ＜0．3％
乙肝病毒 表面抗原蛋白 萵苣 ＜0．01%
狂犬病病毒 糖蛋白 番茄 1．00％
免瘟病毒 VP60 土豆 0．3％
口啼疫病毒 VP1 苜蓿 未定
傳染性胃腸炎病毒 糖蛋白 煙草 0．20％
傳染性法氏囊病毒 VP2 黎橄欖 未定
目前用不同植物系統來表達亞單位疫苗抗原的報道很多，這是動物學和植物學交叉發展的結果。研究表明轉基因植物表達的蛋白具有免疫原性，有些甚至能抵抗強毒攻擊，但是要真正應用到臨床還有許多工作要做，提高表達水平是當務之急，另外對于其使用劑型、保護植物蛋白免受降解的佐劑、產品組成、環境污染以及有關粘膜免疫的基理和相關轉基因產品的使用法規都需要進行研究。至于是否會引起免疫耐受則要因不同個體分別進行研究，因為不同的蛋白質對酸和蛋白酶的抵抗力各異。用轉基因植物生產禽用疫苗的概念一經產生以來，因其使用簡單，費用低廉，引起了很多研究者的注意，很多大公司為此投入了巨大的人力和物力對其進行研究開發，希望在不久的將來，在理論和應用上有一個新的突破，為保障養禽業生產作出貢獻。
1 可食用性疫苗的早期研究
首次發現植物能表達免疫原基因是在1990年，CuniSS和Cardineau成功用煙草表達了鏈球菌表面蛋白抗原A（SPA），當他們把轉基因煙草飼喂小鼠后，發現它能誘導粘膜免疫。此后，相繼有人報導了用煙草和葛營成功表達了乙肝表面抗原和狂犬病病毒免疫原基因，以及用苜蓿表達了人巨細胞瘤病毒和口蹄疫病毒的抗原，動物試驗證實了這些表達產物的免疫原性。和其它疫苗生產表達系統比較，轉基因植物系統有哪些優點呢？
眾所周知，病原基因可以在不同的系統上進行表達，理想的表達系統應該是高效、安全以及經濟。用哺乳動物細胞表達抗原能夠保持表達產物的天然性，也就是與原有宿主更相近，但是培養這些細胞很昂貴，因而僅能在小范圍內應用。微生物表達系統，例如細菌，雖然利于大規模生產，但是它的表達產物與原有的宿主在免疫原性上可能有很大差異，原因是細菌沒有翻譯后的修飾功能，因而表達產物作用不大。用轉基因植物生產疫苗有以下優點：①植物表達系統比用發酵系統或其它生物反應器更經濟，它不需要昂貴的設備，②植物易于大規模種植，收獲和加工③用植物生產的免疫原性蛋白木需要純化，④外源基因在植物中能通過細胞間隙直接到達靶器官，因而它們更穩定，有些甚至能在細胞器中直接表達，⑤它的表達水平能達到工業化的生產水平，⑤它不會與其它動物病原產生交叉污染。
2 轉基因植物的生產過程
首先必須分離病原的免疫原基因，然后將該基因轉移至能在植物上高效表達的載體中，下一步要將該載體轉移至農桿菌，農桿菌是一種能夠將病原基因轉移至植物基因組的細菌，把基因轉移至植物中的方法很多，這些方法在植物生化工業中已經相當成熟，農桿菌轉染法僅是方法之一。一旦得到第一代轉基因植物種子，就可以利用其抗生素抗性或其它抗性對其進行篩選，至少篩選3代后，結合蛋白測定，選擇表達量最高的植株進行大量生長，對收獲的植株進行加工處理測定后即可應用。
3 可食用性疫苗的免疫基理
植物是天然的生物反應器，可食用性疫苗研制的理論基礎是疫苗病原的抗原蛋白能在植物組織中合成，在給人或動物食用后而產生免疫力。可食用性疫苗面臨的一個嚴峻的問題是必須能耐受消化道系統惡劣的pH環境以及降解。在這一方面植物細胞堅韌的細胞壁可以提供一些保護。可食用性疫苗的作用主要依賴于誘導粘膜免疫。粘膜免疫系統是動物抵抗病原感染的第一道防御系統，在消化道、呼吸道以及泌尿生殖道表面都有粘膜，粘膜免疫應答開始于M細胞（多層皺指細胞）對抗原的識別，這些細胞位于淋巴組織的粘膜內，例如小腸的佩氏結。M細胞能把抗原送至抗原提呈細胞富集的深層組織并加工抗原，產生的抗原表位被送至抗原提呈細胞的表面，在輔助性T細胞的作用下激活B細胞，激活的B細胞遷移至腸系膜淋巴結成熟后進入血液并轉移至粘膜表面分泌免疫球蛋白 A，一旦通過粘膜上皮層進入腸腔， IgA就會與膜分泌性成分結合形成分泌性IgA （slgA）進入腸腔，SigA能與特異性的抗原表位結合并中和入侵的病原。理論上消化的植物表達疫苗能導致特異性的保護性粘膜分泌性IgA和血清IgG的產生，從而抵抗疾病的發生。
4 可食用性疫苗的研究進展
近年來的研究主要集中于如何滿足人和動物的臨床應用，對于其使用劑量、使用方法、免疫應答類型、免疫應答的強度以及持續時間都進行了詳細的研究。關于動物方面的研究，有四種病毒有了相關的報道，即豬傳染性胃腸炎病毒、兔瘟病毒、口蹄疫病毒和雞傳染性法氏囊病毒，動物試驗結果都取得了較好的免疫應答。進一步的研究試圖用一種合成基因在特定的植物組織中表達免疫原基因并提高表達效率。
使用可食用性植物來制備疫苗提供了一種比發酵系統更經濟實惠的方法，編碼細菌和病毒的抗原能在可食用組織中得到忠實表達而形成免疫球蛋白，在人和動物的研究中表明，食用含有疫苗蛋白的植物能引起血清和粘膜分泌物中特異性抗體的產生，但突出的問題是表達量低下，近來用植物器官轉染法能夠增加表達，再加上蛋白質工程的研究進展，有望解決這一問題。到目前為止已經用轉基因植物生產了一系列抗體和疫苗，具體見表1。
表1用轉基因植物表達的蛋白
病 原 表達的蛋白 表達植物 表達水平原（占總可溶
性蛋白的比例）
產腸毒素型 耐熱型毒素B亞單位 煙草 ＜0.01%
大腸桿菌
霍亂弧菌 霍亂毒素B亞單位 土豆 ＜0．3％
乙肝病毒 表面抗原蛋白 萵苣 ＜0．01%
狂犬病病毒 糖蛋白 番茄 1．00％
免瘟病毒 VP60 土豆 0．3％
口啼疫病毒 VP1 苜蓿 未定
傳染性胃腸炎病毒 糖蛋白 煙草 0．20％
傳染性法氏囊病毒 VP2 黎橄欖 未定
目前用不同植物系統來表達亞單位疫苗抗原的報道很多，這是動物學和植物學交叉發展的結果。研究表明轉基因植物表達的蛋白具有免疫原性，有些甚至能抵抗強毒攻擊，但是要真正應用到臨床還有許多工作要做，提高表達水平是當務之急，另外對于其使用劑型、保護植物蛋白免受降解的佐劑、產品組成、環境污染以及有關粘膜免疫的基理和相關轉基因產品的使用法規都需要進行研究。至于是否會引起免疫耐受則要因不同個體分別進行研究，因為不同的蛋白質對酸和蛋白酶的抵抗力各異。用轉基因植物生產禽用疫苗的概念一經產生以來，因其使用簡單，費用低廉，引起了很多研究者的注意，很多大公司為此投入了巨大的人力和物力對其進行研究開發，希望在不久的將來，在理論和應用上有一個新的突破，為保障養禽業生產作出貢獻。
