Expression of hepatitis B surface antigen in transgenic banana plants

作者: G. B. Sunil Kumar, T. R. Ganapathi, C. J. Revathi, L. Srinivas, V. A. Bapat
杂志: Planta（2005）
DOI: 10.1007/s00425-005-1556-y
所属领域: 植物生物技术
关键词: AgrobacteriumEdible vaccineEmbryogenic cellsHepatitis B surface antigenTransgenic banana
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解决的核心问题

在香蕉中表达乙肝表面抗原（HBsAg），开发可食用疫苗，以解决传统疫苗昂贵、难以普及的问题

研究策略

利用农杆菌介导转化香蕉胚性细胞（cv. Rasthali, AAB），构建四种不同表达框（pHBS、pHER、pEFEHBS、pEFEHER），比较不同启动子（ubq3/EFE）和ER滞留信号对HBsAg表达的影响，并通过创伤和植物生长调节剂处理提高表达量

研究路线图

100%

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核心内容

本研究以香蕉（cv. Rasthali, AAB基因组）胚性细胞为材料，通过农杆菌介导转化构建了四种HBsAg表达框，系统比较了ubq3与EFE两种启动子及C端ER滞留信号（SEKDEL）对表达效率的影响。结果显示，体外培养条件下pEFEHBS转化植株叶片最大表达量为38 ng/g鲜重，温室条件下pHER植株达19.92 ng/g鲜重，果实中表达量仅0.5–1.0 ng/g鲜重。引入ER滞留信号的pHER植株中，具单抗反应性的HBsAg比例提升至67.87%，显著高于既往报道的37%，CsCl浮力密度为1.146 g/ml，表明表达产物与人血清来源HBsAg颗粒特性相似。此外，创伤处理48小时后pHBS植株表达量提高2.5倍，IAA处理未受伤叶片最大提升3倍。该研究首次在转基因香蕉果实中实现HBsAg表达，证实香蕉可作为生产乙肝表面抗原的可行宿主，但果实中表达水平仍偏低，尚需通过优化表达框或诱导策略进一步提高产量，方能支撑可食用疫苗的免疫原性评估与应用开发。

创新点

首次在转基因香蕉果实中表达HBsAg；使用ER滞留信号将单抗结合率提高至67.87%（高于此前报道的37%）；发现创伤和IAA/ABA处理可显著增强HBsAg表达

研究对象（3）

底盘细胞	代谢通路	基因	蛋白	功能	说明
香蕉（Musa spp. cv. Rasthali, AAB基因组）胚性细胞及再生植株	乙肝表面抗原表达通路	HBsAg 's' gene	HBsAg	催化	目的抗原基因，编码乙肝表面抗原
香蕉（Musa spp. cv. Rasthali, AAB基因组）胚性细胞及再生植株	转录调控	ubq3 promoter（拟南芥）、EFE promoter（香蕉乙烯形成酶启动子）	—	调控	驱动HBsAg表达的启动子，EFE启动子在体外条件下表达更强，ubq3启动子在温室条件下更优
香蕉（Musa spp. cv. Rasthali, AAB基因组）胚性细胞及再生植株	蛋白靶向与折叠	HER（HBsAg 's' gene with C-terminal ER retention signal）	ER滞留信号（SEKDEL）	区室化	内质网滞留信号，提高HBsAg正确折叠和单抗结合率

关键发现

体外条件下pEFEHBS转化植株叶片HBsAg最大表达量为38 ng/g F.W.
温室条件下pHER转化植株最大表达量为19.92 ng/g F.W.
果实中表达量为0.5-1.0 ng/g F.W.
pHER转化植株中单抗反应性HBsAg占67.87%
CsCl浮力密度为1.146 g/ml（范围1.1385-1.1536 g/ml）
创伤48小时后pHBS植株表达提高2.5倍
IAA处理未受伤叶片最大提高3倍（pHBS），ABA处理受伤pEFEHER叶片提高1.63倍

研究结论

香蕉可作为生产HBsAg的宿主，且表达产物具有与人类血清来源相似的颗粒特性；但果实中表达水平较低，需进一步提高表达量才能用于免疫原性研究和开发可食用疫苗