多伦多大学研究者称‘有朝一日，植物或许能长出你的药物

“这是无动物来源的胰岛素吗？” 

在未来，像胰岛素、癌症治疗和救命疫苗这样的主要药物都将由植物培育而成，这样的问题合情合理。

尽管加拿大食品检验局表示，“加拿大目前没有商业植物分子农业，近期内也不预期会有”，但圭尔夫大学的研究人员持不同意见。

正如生物科学学院教授珍妮弗·盖德斯-麦卡利斯特博士所言，现在植物生产我们的药物并无不妥：

“从理论上讲，这应该已经发生了，”她说。“因为已经有了前景。有了设备和基础设施。有了研究。最大的障碍是减少药物生产中的变异性。”

这些是分子制药学的当前目标，该领域使用植物而不是昂贵的动物细胞和材料来生产我们的药物。

植物可缩短药物生产时间

圭尔夫大学的研究人员最近确认了分子机制，这些机制有可能将分子制药研究的愿景转化为工业和商业现实。

在最近发表于《植物生物技术杂志》上的一项研究中，研究人员研究了一种植物-细菌生产系统，该系统生产曲妥珠单抗，这是一种用于治疗乳腺癌的抗体。这项研究由盖德斯-麦卡利斯特和当时的博士生尼古拉斯·普鲁德霍姆领导，发现该过程中产生了关键蛋白质和代谢产物。

这为制造商提供了分子层面的见解，使他们有朝一日有可能在全面工业规模上生产植物源药物——符合良好生产规范（GMP）标准等。

COVID-19疫情让我们意识到，需要快速且大规模地生产疫苗。植物已被认定为一种颇有前途的方法，可将生产时间从数月缩短至数天。

通过减少昂贵的动物培养基和材料（如大多数细胞生长所需的主要成分胎牛血清，甚至用于生产流感疫苗的鸡蛋），基于植物的生产系统据估计仅为当前生产方法的68%的成本。研究实验室已能够生产疫苗（如季节性流感疫苗或COVID-19疫苗）、胰岛素、癌症治疗药物、激素甚至化妆品。他们甚至可以在太空制药。

当然，植物源药物还有其他方面的吸引力：宗教、饮食和生活方式偏好。

“圭尔夫大学进行的分子层面研究为改进分子制药奠定了基础，”盖德斯-麦卡利斯特说。“这个项目非常令人兴奋，因为它提供了一些建议并着重说明了如何使生产系统变得更好、更具成本效益，并最终提高药物产量。”

分子制药是如何运作的？ 

取一种携带你所需蛋白质（药物）基因的细菌物种，并用这种细菌感染植物。细菌与植物共享其DNA，植物-细菌“工厂”开始生产药物。

在盖德斯-麦卡利斯特团队研究的植物——本氏烟草（烟草的近亲）的情况下，药物开始在叶子中聚集。叶子越大，植物能生产的药物就越多。

本氏烟草，烟草的近亲，用于PlantForm公司开发的植物-细菌“工厂”系统（照片由PlantForm公司提供）。

圭尔夫大学研究人员于2008年创立的PlantForm公司的合作伙伴开发了研究人员研究的平台，即植物、细菌和药物的特定组合。

在这种设置中，温室中的植物取代了更常见的范式：培养皿中的哺乳动物细胞。生产规模变得更大，每种药物的成本大大降低。

盖德斯-麦卡利斯特说，这与转基因生物不同。

“这不是一个转基因系统，”她说。“当用细菌感染植物时，你利用的是植物在野外发生的自然疾病。你在促进这一过程，但它是通过真空完成的。”

除了节省成本和加快速度之外，该方法的另一个好处是降低了过敏原风险。因为动物细胞会对蛋白质进行修饰，最终产品可能会引起不必要的免疫反应。而植物本氏烟草的风险较低——它甚至不产生花粉。

在Geddes-McAlister的研究中，团队使用了与蛋白质组学（即研究生物系统中蛋白质的科学）和代谢组学（即研究植物产生的代谢物的科学）相关的创新技术。

他们发现了在药物收获前将其破坏的酶。通过观察出现的蛋白质和代谢物，还可以了解植物-细菌系统“内部”发生了什么，从而可以对每一步进行改进。

“蛋白质组学和代谢组学为您提供了新的见解，了解事情是如何发生的，”她说。“如果不研究蛋白质，我们就无法确定那些会降解药物的酶。”