口蹄疫是國際社會廣泛關(guān)注的嚴(yán)重動物傳染病之一,，其控制措施主要是疫苗免疫。傳統(tǒng)疫苗在該病的防控中起了重要的作用,，但是其弊端也不容忽視,，研制新型的口蹄疫疫苗是今后的發(fā)展方向。近幾年來,，隨著生物技術(shù)的發(fā)展,，可飼疫苗由于其具備的諸多優(yōu)點(diǎn)而成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，口蹄疫轉(zhuǎn)基因植物疫苗的研究在國內(nèi)外也已經(jīng)開始,，并取得了一定的成果,，期望易感動物食用此轉(zhuǎn)基因植物后產(chǎn)生免疫力，達(dá)到預(yù)防口蹄疫的目的,。文章綜述了國內(nèi)外口蹄疫轉(zhuǎn)基因植物疫苗研究的成果,。
    口蹄疫（Foot-and-mouth  disease,FMD）是由口蹄疫病毒（Food  and  month  disease  virus,FMDV）引起的一種急性、熱性,、高度接觸傳染性疫病,，世界動物衛(wèi)生組織（OIE）將口蹄疫列為動物衛(wèi)生法典中的A類疫病之首。對該病的防控,，我國及第三世界國家主要采用疫苗免疫預(yù)防的措施,。到目前為止，滅活疫苗仍然是預(yù)防免疫的主要用苗,，但滅活疫苗存在許多弊端,，無論從防疫角度還是從科學(xué)研究的角度，都有待于我們開發(fā)廉價安全的新型疫苗,。
    近些年來,，隨著植物基因工程的快速發(fā)展,，植物也被用作生產(chǎn)包括疫苗及藥物等一系列蛋白的生物反應(yīng)器,，成為植物基因工程領(lǐng)域內(nèi)一個研究的生長點(diǎn)。利用轉(zhuǎn)基因植物技術(shù)生產(chǎn)疫苗,，是將微生物或病毒的抗原基因?qū)胫参?，使其在植物中表達(dá)，當(dāng)人或動物攝入這種植物或之中的抗原蛋白后,，即可產(chǎn)生對這種抗原的免疫應(yīng)答,。最早用轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)疫苗抗原的是Cutisis  R  I和Cardineau  C  A，他們在1990年首次報道用煙草表達(dá)鏈球菌變異株（Streptococcus  mutans）表面蛋白抗原A（surface  protein  antigen  A,SpaA），并且把轉(zhuǎn)基因的煙草組織飼喂小鼠,，結(jié)果小鼠產(chǎn)生了對SpaA蛋白的黏膜免疫,。1992年，Mason  H  S等報道將乙肝病毒表面抗原轉(zhuǎn)入植物,，隨之提出了植物疫苗的概念,。到目前為止，人們通過這種技術(shù)已經(jīng)把多種細(xì)菌或病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入多種植物中進(jìn)行了表達(dá),，有的甚至已經(jīng)進(jìn)行臨床試驗(yàn),。
    FMDV作為一個重要的病原體，許多國家和地區(qū)在進(jìn)行其生物學(xué)及疫苗的研究,，而轉(zhuǎn)基因植物疫苗的研制作為一個熱點(diǎn),，在近幾年備受研究者的重視，本文就口蹄疫植物基因工程疫苗在國內(nèi)外的研究做一綜述,。

    1  用于轉(zhuǎn)基因植物疫苗的FMDV免疫原基因
    口蹄疫病毒是小RNA病毒科（Picornavirdae）,、口蹄疫病毒屬?(Aphthovirus)?的惟一成員，其基因組為單股正鏈RNA,，只有一個開放閱讀框（Open  reading  frame,，ORF），ORF由L基因,、P1結(jié)構(gòu)蛋白基因,、P2和P3非結(jié)構(gòu)蛋白基因，以及起始密碼子和終止密碼子組成,，其翻譯產(chǎn)物為一多聚蛋白,，隨后該蛋白由病毒編碼的各種蛋白酶加工成熟。P1衣殼蛋白由4種結(jié)構(gòu)基因組成,，依次為1A(VP4),、1B(VP2)、1C(VP3)和1D(VP1)[6],。
    到目前為止,，用作轉(zhuǎn)基因植物疫苗的免疫原基因主要是FMDV的編碼結(jié)構(gòu)蛋白的VP1基因和編碼病毒衣殼蛋白的P1基因、非結(jié)構(gòu)蛋白2A,、3C所共同組成的免疫原基因,。VP1基因編碼的蛋白大部分暴露于病毒的衣殼表面，是決定病毒抗原性的主要成分,。3C蛋白酶是病毒成熟過程中重要的蛋白酶之一,，由它催化多聚蛋白的次級裂解。將FMDV  P1基因和3C基因聯(lián)合在植物中表達(dá),，蛋白酶3C可專一性地裂解P1為成熟蛋白,，它們裝配成的空衣殼可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性的體液免疫和細(xì)胞免疫,。

    2  FMDV轉(zhuǎn)基因植物疫苗國外研究現(xiàn)狀
    FMDV基因工程疫苗的研制最早開始于1998年，阿根廷一研究小組將FMDV  VP1基因轉(zhuǎn)入擬南芥中,，給小鼠注射轉(zhuǎn)基因植物提取物,，小鼠產(chǎn)生了針對VP1區(qū)135位~160位氨基酸殘基多肽、結(jié)構(gòu)蛋白VP1和完整病毒粒子的特異性抗體反應(yīng),，這是首次利用轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)產(chǎn)物免疫動物產(chǎn)生特異性抗體的試驗(yàn),。1999年，Wigdorovitz  A等將FMDV結(jié)構(gòu)蛋白基因VP1在苜蓿中有效表達(dá),，表達(dá)產(chǎn)物口服和注射都產(chǎn)生了免疫反應(yīng)和保護(hù),，從而對利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗提供了有力的支持。2001年,，Carrillo  C等將FMDV  VP1基因在馬鈴薯中表達(dá),，試圖通過構(gòu)建含有雙元啟動子表達(dá)載體來提高VP1蛋白的表達(dá)量，結(jié)果表明蛋白表達(dá)量與含有一元啟動子的表達(dá)載體相比,，其表達(dá)量沒有顯著的增加,。實(shí)踐證明，到目前為止,，轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)的蛋白量低仍然是制約轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用的主要問題之一?，F(xiàn)在采用的策略主要是：①病毒基因密碼子的優(yōu)化，根據(jù)植物密碼子使用的偏好性,，將病毒基因作適當(dāng)?shù)耐x突變,，從而提高病毒抗原蛋白的表達(dá)量；②在翻譯起始處加上一段可以提高翻譯效率的先導(dǎo)序列,；③外源蛋白的靶向表達(dá),，目前人們普遍在目的基因的3′端加上一段內(nèi)質(zhì)網(wǎng)引導(dǎo)肽SEKDEL，將表達(dá)的蛋白定位到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,，從而使所表達(dá)的蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中累積,。盡管如此，要利用植物高效表達(dá)外源蛋白,，仍然是一個技術(shù)難題,。
    除了利用VP1基因作為免疫原基因外，近兩年來,，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)移到將FMDV結(jié)構(gòu)蛋白基因作為免疫原基因用于基因工程疫苗的研究上來,。FMDV的結(jié)構(gòu)蛋白基因P1在3C蛋白酶的作用下裂解，組裝成的空衣殼保留有感染性病毒粒子的免疫原性和抗原性,，利用其作為亞單位疫苗的免疫原基因是一種很好的選擇,。2005年,，Dus  Santos  M  J等將FMDV編碼結(jié)構(gòu)蛋白的P1基因和編碼蛋白酶的3C基因作為免疫原基因?qū)胱匣ㄜ俎?，免疫小鼠產(chǎn)生了特異性抗體并能抵抗強(qiáng)毒的攻擊,。

    3  FMDV轉(zhuǎn)基因植物疫苗國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    在國內(nèi)，F(xiàn)MD轉(zhuǎn)基因植物疫苗的研究起步較晚,，但已取得了較大進(jìn)展,。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州獸醫(yī)研究所在國家“863”項(xiàng)目的資助下，較早開展了FMDV轉(zhuǎn)基因植物基因工程疫苗的研究,，張永光研究小組將FMDV的結(jié)構(gòu)蛋白基因VP1先后轉(zhuǎn)入牧草百脈根和煙草中,，經(jīng)過多種生物學(xué)方法的檢測和免疫動物試驗(yàn)，證明取得了較好的效果,；潘麗等將O型FMDV  P12X?3C基因成功導(dǎo)入番茄和擬南芥中,，基因在植物種子中能夠特異性表達(dá)，將番茄葉片浸出物免疫豚鼠,，豚鼠產(chǎn)生了特異性抗體反應(yīng),，能夠抵抗強(qiáng)毒的攻擊。孫萌將FMDV  的VP1基因?qū)霟煵莺鸵略迦~綠體中進(jìn)行重組表達(dá),，抗原蛋白含量占可溶性蛋白的2%~3%,，比植物核基因組蛋白表達(dá)含量有較大的增加，說明在植物細(xì)胞器中表達(dá)外源基因?qū)μ岣弑磉_(dá)含量有一定的作用,不失為研制FMD轉(zhuǎn)基因植物疫苗的一種好的嘗試,。

    4  存在問題及發(fā)展方向
    已有的研究表明,，利用植物表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)FMDV疫苗的策略是可行的，但是有許多問題有待解決,，如外源基因在植物中的表達(dá)量,，現(xiàn)有的研究中，外源基因所表達(dá)的重組蛋白大約只占植物中可溶性蛋白的0.01%~0.4%,，由此產(chǎn)生的免疫劑量問題也不得不考慮,，如此低的蛋白含量如何能滿足商業(yè)化的需要，是實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化的一個難題,。如何在植物中精確定量FMDV抗原蛋白含量而為免疫提供指導(dǎo)也比較困難,。免疫接種途徑也是不得不考慮的一個問題，盡管國內(nèi)外的試驗(yàn)都嘗試用轉(zhuǎn)基因植物免疫動物,，但是大多采用的免疫途徑是提取植物蛋白浸出物免疫動物,，有悖于可飼疫苗的初衷。
    轉(zhuǎn)基因植物工程是綜合性的工程,，尤其在疫苗研究方面,，要想在FMDV轉(zhuǎn)基因植物疫苗上取得實(shí)際的應(yīng)用價值，還有較長的路要走,，這不僅需要對分子生物學(xué)相關(guān)方面的深入研究,，而且還要對FMDV的免疫機(jī)理，尤其是對黏膜免疫的分子機(jī)制有全面地認(rèn)識,?？上驳氖?，許多科學(xué)家都在致力于該方面的研究并且取得了一定的成果，相信在不久的將來,，適用的口蹄疫轉(zhuǎn)基因植物疫苗會更貼近于實(shí)際應(yīng)用,。