研究透视：Nat Rev Mater综述-下一代疫苗材料，整合植物分子农业

生物制剂Biologics，是指动植物来源的药物，并越来越多地被用作药品，例如疫苗。生物制剂，通常在细菌、哺乳动物或昆虫细胞中产生。或者是，植物分子农业plant molecular farming，即在植物细胞、转基因植物和藻类中制造生物制剂，为生物制剂的生产，特别是在低资源环境中的生产，提供了一种更便宜和更容易适应的策略。近日，加利福尼亚大学Jonathan K. Pokorski和Nicole F. Steinmetz团队在Nature Reviews Materials上发表综述文章，讨论了当前的疫苗接种挑战，如冷链要求，并强调了如何将植物分子农业与先进材料相结合，从而应对这些挑战。在植物中生产植物病毒和基于病毒的纳米技术，使得能够低成本和区域性地制造热稳定疫苗。同时，还强调了关键的新疫苗递送技术，包括微针贴片和用于鼻内和口服递送的材料平台。最后，对下一代疫苗和生物制剂植物分子农业的未来可能性进行了展望。

图1：植物分子农业发展的时间表。

表1|临床使用的疫苗类型

图2：植物病毒纳米技术和病毒样颗粒疫苗的结构和工程设计空间。

表2|分子农业生产的疫苗和生物制剂

未来的疫苗应该不受冷链限制，例如，通过在植物中，生产口服疫苗和治疗剂。人类食用的转基因植物，如马铃薯、番茄和玉米，不仅可用于递送部分纯化和定量的抗原，还可用于在热稳定环境中保护抗原。

图3：疫苗的冷链。

冷链限制，也可以通过使用新的递送剂来缓解，如植物制造的VNP，其在一定温度和pH值范围内具有固有的热稳定性，允许其用于微针贴片（需要高温处理方法）和口服疫苗（避免酸性胃肠道环境的变性）。

图4：疫苗递送技术的市场分析和开发管道。

坚硬的植物细胞壁，可以保护抗原在胃肠系统的恶劣环境中不被降解，同时允许抗原递送。口服疫苗的使用，有助于降低冷链要求，并避免抗原纯化和下游加工的需要。通过口服疫苗接种，整个国家所需的土地也将是最小的，例如，整个中国只需40公顷的土地就可以接种疫苗。

表3|用于疫苗递送的生物相容性聚合物

下一代材料和新制剂化学，有望增强制剂稳定性，并改善给药技术。例如，病毒疫苗的生物矿化产生矿物外表，这提高了病毒抗原的热稳定性。此外，新的赋形剂组合，可以进一步延长疫苗的半衰期。微针贴片和/或缓释制剂的生物制剂，具有自我给药的巨大潜力。

随着新技术的出现，从活体系统中，生产生物制剂的平台技术不断发展，下一代纳米技术和材料科学，为配方化学和药物管理提供了更多的机会。

小注：分子农业,是指以利用重组或转基因动物与植物为基础，大规模生产出稀有的和高价值的产品的农业。

‍文献链接：https://www.nature.com/articles/s41578-021-00399-5

https://doi.org/10.1038/s41578-021-00399-5

https://www.nature.com/articles/s41578-021-00399-5.pdf

本文译自Nature，请点击阅读原文，可下载全文。