马铃薯乙肝疫苗人体试验成功

美国州立亚利桑那大学生物学家Charles Arntzen及其同事培育出了一种无需冷藏、可以食用的乙肝疫苗土豆。临床试验中，33人中有19人在吃土豆后体内产生了更多的乙肝抗体，有关报告发表在美国《国家科学院学报》(PNAS)上。Arntzen和同事们正专注于研究含疫苗的转基因西红柿，并试图将其制成药丸。

        美国科学家最近培育出一种转基因土豆，能起到乙肝疫苗的作用。这一成果可能对发展中国家的乙肝防治工作有所帮助。  

        乙肝病毒侵害肝脏，每年在全世界夺去约５０万人的生命。但传统乙肝疫苗需要冷藏，这在发展中国家的边远地区很难做到。此外，医务人员也经常需要花精力去判断，价格不菲的乙肝疫苗是否在运输过程中因意外受热而失效。美国州立亚利桑那大学生物学家查尔斯·阿恩岑及其同事培育出了一种无需冷藏、可以食用的乙肝疫苗土豆，解决了这一问题。他们从乙肝病毒中取出一个基因，将其植入土豆植株，使土豆中产生病毒抗原。人吃下这种土豆后，抗原蛋白会触发人体的免疫反应，产生乙肝抗体抵抗乙肝病毒。  

        临床试验中，参与试验者在过去１到１５年间都接受过乙肝疫苗初次接种。结果显示，３３人中有１９人在吃土豆后体内产生了更多的乙肝抗体，其中一人的抗体水平上升了５６倍。阿恩岑等人在新一期美国《国家科学院学报》上报告了他们的试验结果。  

        研究人员介绍说，土豆疫苗在近６０％的试验对象身上发挥作用，效果相当理想。英国伦敦圣乔治医院医学院的免疫学家朱莉安·马说，这种转基因土豆虽然还不能替代乙肝疫苗的初次接种，但它能取代后期用以维持免疫力的多次重复注射，“有可能对全球健康产生重大影响”。

 

Andy  Coghlan/New  Scientist

Genetically  engineered  potatoes  containing  a  hepatitis  B  vaccine  have  successfully  boosted  immunity  in  their  first  human  trials.  

But  the  newly-published  study  missed  a  moving  target  -  drug  developers  are  now  abandoning  their  quest  for  vaccines  contained  in  staple  foods  like  bananas,  tomatoes  or  potatoes.  

The  hope  was  that  the  altered  foods  would  provide  a  cheap  source  of  vaccines  that  could  be  grown  and  administered  in  poorer  countries  without  the  need  for  costly  refrigeration  or  needle  injections.  However,  developers  have  changed  tack  to  avoid  any  possibility  of  vaccine-laden  food  straying  into  shops  or  markets.  If  this  occurred,  it  could  be  unwittingly  eaten  by  consumers,  with  unpredictable  results.  

Instead,  developers  are  now  focusing  on  making  vaccines  in  the  safely  edible  leaves  of  plants  not  on  sale  as  food.  

"We've  not  worked  with  potatoes  for  two  years  now,"  says  Charles  Arntzen  at  Arizona  State  University  in  Tempe,  US,  who  led  the  potato  study  and  is  a  veteran  of  the  decade-long  bid  to  produce  GM  vaccines  in  foods.  "We  don't  say  'edible'  vaccine  any  more  -  we  say  'heat-stable  oral  vaccines'."

 

Ground-up  leaves

Arntzen  and  his  colleagues  have  remained  focused  on  making  oral  vaccines,  but  this  time  using  ground-up  leaf  tissues,  administered  in  gelatine  capsules  -  the  same  format  as  conventional  pharmaceuticals.  

"We're  doing  all  the  animal  studies  now,"  says  Arntzen.  A  number  of  plants  are  being  investigated,  but  the  best  results  so  far  have  been  in  Nicotiana  benthamiana,  a  relative  of  tobacco  already  widely  used  in  research,  but  previously  not  eaten.  "There's  no  edible  use  of  it  at  all,"  he  says.

The  leaves  are  harvested,  washed,  ground-up  and  freeze-dried  for  preservation  before  packaging  in  capsules.  The  freeze-drying  means  they  survive  in  hot  climates,  avoiding  the  need  for  refrigeration  which  hampers  delivery  of  conventional,  heat-sensitive  vaccines.

The  approach  also  means  that  the  vaccine  can  be  delivered  in  uniform  doses,  making  it  more  likely  to  win  approval  from  regulators.

 

Finely-chopped  chunks  

Despite  abandoning  the  potatoes,  Arntzen  says  he  is  proud  of  the  results,  and  that  they  support  the  principle  of  oral  vaccination.

In  the  study,  the  volunteers  all  ate  finely-chopped  chunks  of  raw  potato.  Some  ate  potatoes  in  which  a  major  surface  protein  of  the  hepatitis  B  virus  had  been  produced,  while  others  received  unaltered  potatoes.  

More  than  60%  of  the  volunteers  who  had  three  doses  of  the  vaccine  made  a  large  number  of  extra  antibodies  against  the  viral  protein,  as  did  53%  on  two  doses.  None  of  the  volunteers  eating  ordinary  potato  generated  new  antibodies.

But  all  the  recipients  had  previously  received  a  conventional  hepatitis  B  vaccine,  so  the  potato  vaccine  was  simply  boosting  immunity  that  was  already  present.  

 

Sterner  test

Arntzen  acknowledges  that  giving  the  vaccine  to  unvaccinated  volunteers  would  have  been  a  much  sterner  test.  But  he  claims  that  the  results  seen  are  still  stunning  with  an  oral  vaccine  consisting  of  only  a  protein.  The  only  other  effective  oral  vaccine  is  the  one  for  polio,  but  that  is  a  live,  weakened  form  of  the  virus  itself.

Additionally,  an  immune  system  stimulator  usually  administered  with  a  vaccine  was  not  given.  All  this  bodes  well  for  the  leaf-based  oral  vaccines  now  in  development,  he  says.

"We  are  very  interested  in  the  approach,  and  these  results  are  very  encouraging,"  says  Martin  Friede  at  the  World  Health  Organization's  Initiative  for  Vaccine  Research.  "But  we  are  still  far  from  knowing  if  this  approach  will  eventually  produce  safe  and  efficacious  vaccines  for  humans."  

For  example,  Friede  told  New  Scientist,  "the  number  of  non-responders  is  much  higher  than  that  observed  with  the  conventional  vaccine".

 

Journal  reference:  Proceedings  of  the  National  Academy  of  Sciences  (DOI:  10.1073/pnas.0409899102)

 

转基因土豆防乙肝（三思科学报道）

        美国科学家培育出一种转基因土豆，它可能起到乙肝疫苗的作用，这对发展中国家来说是一个好消息。

　　乙肝病毒侵袭肝脏，每年夺去约50万人生命。但传统的疫苗需要冷藏，这在气候温暖的发展中国家边远地区很难做到。医疗工作人员经常还必须艰难地判断，价格不菲的乙肝疫苗是否在运输过程中因意外受热而失效。

　　为此，美国亚利桑那大学的生物学家Charles  Arntzen及其同事设计了一种无需冷藏的、可以吃的疫苗——土豆。他们从乙肝病毒中取出一个基因，植入土豆植株，后者因此产生病毒抗原。人吃下这种土豆后，抗原蛋白质会触发人体免疫反应，对抗乙肝病毒。

　　研究小组说，尽管这一方法不太可能取代初次免疫注射，但可以代替后期维持免疫力的重复注射。伦敦圣乔治医院医学院的免疫学家Julian  Ma说：“它有潜力对全球健康带来重大影响。”

 

　　超级土豆

　　在Arntzen及其同事用这种转基因土豆进行的试验中，参与试验者在过去1到15年间已接受过乙肝疫苗初次注射。结果显示，33位参与试验者中有19位在吃下土豆后产生了更多乙肝抗体，其中一人的抗体水平上升了56倍。有关报告发表在美国《国家科学院学报》(PNAS)上。

　　土豆疫苗在60%的参与试验者身上发挥效用，这是一个好消息。研究者解释说，即使是含有特殊物质以吸引免疫细胞、增强免疫反应的商业化疫苗，有效率也达不到10%。

 

　　取得进展的过程

　　Arntzen小组已经将两种其它疫苗结合到土豆中，一种针对大肠杆菌引起的旅游腹泻，一种诺沃克因子导致的肠型流感。

　　“我们非常高兴，”Arntzen说，“总有怀疑者说这样做是不行的，但我们解决了所有这些问题。”与大肠杆菌和诺沃克因子不同，乙肝病毒并未进化到能在肠道中生存，因此这种新型疫苗取得成功格外令人吃惊：如果土豆里的乙肝疫苗要作用于免疫系统、产生效果，它必须先通过消化道的考验。

　　不过，生土豆不算是一种让人很有胃口的食物，而且里面的疫苗含量不太稳定。为此，Arntzen和同事们正专注于研究含疫苗的转基因西红柿，并试图将其制成药丸。他说：“希望我们再也不需要用未加处理的材料进行人体临床试验。”  

 

        最近，美国科学家培育出一种转基因土豆，它可能起到乙肝疫苗的作用。

 

吃土豆当是打疫苗

        乙肝病毒侵袭肝脏，每年夺去约50万人生命。由于传统疫苗需要冷藏，在一些边远地区很难应用。为此，美国亚利桑那大学的生物学家CharlesArntzen及其同事设计了一种无需冷藏的、可以吃的疫苗——土豆。他们从乙肝病毒中取出一个基因，植入土豆植株，后者因此产生病毒抗原。人吃下这种土豆后，抗原蛋白质会触发人体免疫反应，对抗乙肝病毒。

        研究小组说，尽管这一方法不太可能取代初次免疫注射，但可以代替后期维持免疫力的重复注射。伦敦圣乔治医院医学院的免疫学家JulianMa说：“它可能对全球健康带来重大影响。”

 

对六成志愿者有效

        在Arntzen及其同事用这种转基因土豆进行的试验中，参与试验者在过去1到15年间已接受过乙肝疫苗初次注射。结果显示，33名参与试验者中有19名在吃下土豆后产生了更多乙肝抗体，其中一人的抗体水平上升了56倍。有关报告发表在美国《国家科学院学报》（PNAS）上。

        土豆疫苗在60%的参与试验者身上发挥效用，这是一个好消息。研究者解释说，即使是含有特殊物质以吸引免疫细胞、增强免疫反应的商业化疫苗，有效率也达不到10%。

 

将来会做成药丸

        Arntzen小组已经将两种其它疫苗结合到土豆中，一种针对大肠杆菌引起的旅游腹泻，一种诺沃克因子导致的肠型流感。与大肠杆菌和诺沃克因子不同，乙肝病毒不能在肠道中生存，而这种新型疫苗则顺利地通过了消化道，可作用于人体的免疫系统并产生效果。

        不过，生土豆不算是一种让人很有胃口的食物，而且里面的疫苗含量不太稳定。为此，Arntzen和同事们正专注于研究含疫苗的转基因西红柿，并试图将其制成药丸。Arntzen说：“希望我们再也不需要用未加处理的转基因土豆来进行人体临床试验了。”

 

Potatoes  pack  a  punch  against  hepatitis  B

Roxanne  Khamsi（nature）

Genetically  modified  potatoes  can  deliver  the  disease  protection  that  normally  comes  from  a  vaccine  shot,  say  scientists,  which  could  be  good  news  for  developing  nations.

The  hepatitis  B  virus  attacks  the  liver  and  claims  the  lives  of  more  than  half  a  million  people  each  year.  But  conventional  vaccines  require  cold  storage,  which  can  be  hard  to  guarantee  in  the  remote  areas  of  developing  countries  with  warm  climates.  And  medical  workers  often  have  a  tough  time  determining  whether  a  delivery  of  the  relatively  costly  hepatitis  B  vaccine  has  received  accidental  exposure  to  heat,  rendering  it  ineffective,  says  biologist  Charles  Arntzen  of  Arizona  State  University  in  Tempe,  who  worked  on  the  research.

So  Arntzen  and  his  colleagues  have  designed  an  edible  vaccine  that  can  be  stored  without  refrigeration  inside  a  humble  potato.  They  took  a  gene  out  of  the  hepatitis  B  virus  and  incorporated  it  in  the  potato  plant,  which  responded  by  producing  the  virus  antigen.  Once  ingested,  this  antigen  protein  creates  an  immune  response  in  the  human  body  that  acts  as  a  booster  shot  against  the  hepatitis  B  virus.

The  team  says  that  although  this  approach  is  unlikely  to  supersede  initial  vaccinations,  it  could  replace  the  repeated  booster  injections  needed  to  maintain  immunity.  "This  has  the  potential  for  a  big  impact  on  global  health,"  says  immunologist  Julian  Ma  of  St  George's  Hospital  Medical  School  in  London.

An  edible  vaccine  would  reduce  the  need  for  needles  and  make  it  simpler  to  administer  on  multiple  occasions.  This  gives  it  an  advantage  over  the  full  vaccination  programme,  which  involves  a  series  of  three  injections  given  over  many  months.

 

Super  spuds

Participants  in  the  study  had  already  received  the  primary  injections  against  hepatitis  B  between  1  and  15  years  ago.  Arntzen  and  his  colleagues  found  that  19  of  the  33  people  in  their  study  produced  more  antibodies  against  hepatitis  B  after  eating  the  potatoes.  One  subject's  protective  antibodies  increased  56-fold,  the  team  reports  in  the  Proceedings  of  the  National  Academy  of  Sciences1.

The  fact  that  the  vaccine  worked  in  nearly  60%  of  the  participants  came  as  good  news.  The  researchers  explain  that  even  the  commercial  vaccine,  which  contains  an  extra  ingredient  that  attracts  immune  cells  to  boost  the  body's  response,  does  not  work  in  10%  of  subjects.  

 

Process  for  progress

Arntzen's  team  have  already  incorporated  two  other  vaccines  into  potatoes:  one  against  a  disease  commonly  known  as  travellers'  diarrhoea,  caused  by  toxin-producing  Escherichia  coli  bacteria,  and  another  against  the  Norwalk  virus,  which  causes  an  intestinal  illness.

"We've  been  delighted,"  says  Arntzen.  "We  keep  encountering  cynics  who  say  this  won't  work  and  so  far  we've  solved  all  the  problems,"  he  says.  Unlike  travellers'  diarrhoea  and  the  Norwalk  virus,  the  hepatitis  B  virus  did  not  evolve  to  survive  in  the  gut,  which  makes  the  success  of  this  edible  vaccine  all  the  more  surprising.  For  the  hepatitis  B  vaccine  to  work,  it  must  survive  digestion  before  acting  on  the  immune  system.

But  raw  potatoes  do  not  make  an  appetising  dish  and  they  contain  relatively  inconsistent  vaccine  doses.  For  this  reason  Arntzen  and  his  colleagues  are  focusing  on  making  genetically  modified  tomatoes  and  converting  them  into  pills.  "I  expect  we  will  never  do  another  human  clinical  trial  with  unprocessed  materials,"  he  says.