全文共字，预计学习时长11分钟图源：unsplash当前，大量制药公司正使用生物反应器研制新冠病毒疫苗——生物反应器是一些巨大的金属温控箱，其中存放着数百万细胞，这些细胞经由人工编辑从而提取出少量病毒以帮助人们抵御新冠病毒（Covid-19）。但是也有少数公司另辟蹊径。在生产侯选疫苗时，他们更倾向于从植物中获得。如果顺利的话，植物长出的每片青翠欲滴的圆形叶子都会含有能使人体对Covid-19免疫的蛋白质，以供提取并制成疫苗针剂。它们被称为植物疫苗，是少数科学家30年来的心血之作，这些科学家立志将农作物变成微型制药厂。“人们对此持怀疑态度，植物真的能制造病毒吗？因为病毒通常不会在植物中复制，所以植物真的适合用来生产疫苗吗？”加拿大麦克马斯特大学（McMasterUniversity）的传染病研究员MatthewMiller博士在接受FutureHuman，“基于当前的了解，这是大体可行的。”总部位于加拿大的Medicago制药公司和美国的肯塔基生物加工公司（KentuckyBioProcessing）均希望使用该技术开发针对SARS-CoV-2的疫苗，而SARS-CoV-2病毒可导致Covid-19。只要有一种疫苗被证明是安全有效的，它将成为美国食品和药物管理局（FDA）有史以来批准的第一个植物疫苗。Medicago公司已经在进行I期试验。与传统的疫苗生产方式相比，植物疫苗的生产更加高效并且相对无忧。而且，随着人们对疫苗生厂商在疫情期间满足国际疫苗需求的能力感到日益担忧，植物疫苗的吸引力将一飞冲天。那些温室生产疫苗技术的拥趸们也正在努力攻艰克难，实现目标。图源：CleoPeng路易斯维尔大学医学院（UniversityofLouisvilleSchoolofMedicine）研究植物疫苗的微生物学家KennethPalmer博士对FutureHuman表示。“从某方面来说，或许它是小众技术，只是因为特别适合其生产的产品还未出现。”生产疫苗时，生产商需要病毒处在灭活或减毒存活状态，亦或是只使用病毒的一小部分。一旦疫苗被提取并注射，其中的病毒碎片会迫使某种免疫系统空转，并使身体的感染防御机制进入战备状态，以防真正的病原体出现。20世纪中期，一些公司就已经开始通过让病毒感染大量细胞并繁衍生长来来获得病毒物质。仍在广泛使用的生物反应器中承载着单细胞生物（如酵母）或从器官中繁殖出的细胞（如蠕虫卵巢或狗肾），这些细胞以营养液为食来生产需要的物质。20世纪40年代以来，另一种方法流行起来。那就是给鸡蛋注射病毒，使它们生产出应对各种疾病所必要的疫苗成分。鸡和细胞生产的选择都会伴有并发症。这是由于病毒在鸡蛋内很容易变异，因此提取的病原体可能与最初注射的病原体大相径庭，从而使疫苗的效力降低。并且为了使用生物反应器来增值细胞，公司必须花大价钱购买昂贵的营养液来保持细胞的存活。通常来说，这些生物反应器里是哺乳动物的细胞，例如来自狗肾或仓鼠卵巢的细胞。“但是这些细胞也可能被某种会影响人类的病原体污染，”Miller表示。这是因为感染一种哺乳动物的病毒也可能感染其他哺乳动物，而冠状病毒已经证明了这一点。这一噩梦在20世纪50年代成真，当时在猴肾细胞中培育的一批脊髓灰质炎疫苗携带了潜在的致癌病毒。尽管接种该批疫苗的人群中并未有人罹患癌症，但此次污染事件催生了联邦指南的制定，以避免此类情况再次发生。Miller表示，遵循严格的法规延缓了疫苗的生产研制，但毫无疑问这是很有必要的。利用植物生产疫苗则消除了这些担忧：植物不需要恒温的工厂和昂贵的液体，只需要阳光、土壤、肥料和水。当然生产过程也会更有趣——Medicago公司在温室中使用机械臂托举植物。此外，还没有病毒从植物传播到人类的案例，因此对污染的担心（以及应对污染的预防措施）也不复存在。使用生物反应器提高产量意味着需要反复实现营养物质和细胞之间的微妙平衡，或者安装新的昂贵设备。但是，当植物成为工厂时，扩大规模更为简单：种得更多就行了。图源：unsplashPalmer和其他许多植物疫苗的研究人员希望能利用本氏烟草将这一概念变为现实。本氏烟草是烟草植物的近亲品种，它也是Medicago公司和肯塔基生物加工公司研究SARS-CoV-2疫苗的首选物种。Palmer表示：“我喜欢称其为烟草研究的实验鼠。”这种烟草生长迅速，可以很好地适应实验室条件，最重要的是，它很容易受到感染——研究人员可以利用这一弱点。为了生产植物疫苗，像Palmer这样的研究人员采取了所谓“老套”的方式，将经过编辑的人类病毒直接插入植物中。但大多数实验室则通过自然染病过程将病毒基因植入作物。在野外，诸如根癌农杆菌的病原体会将其DNA注入植物细胞中来感染植物，从而迫使其蛋白质合成结构生成更多的病原体。为了在植物中生成疫苗成分，许多研究人员实质上是用包含了人类病毒蛋白的基因替换掉使农作物致病的细菌的DNA。因为植物无法分辨出人类和细菌DNA的区别，所以叶细胞会遵循命令合成新蛋白质。植株的叶子只需要几天的时间就能合成出足够的病毒结构并迎来丰收，这比利用细胞或鸡蛋要快得多。Palmer表示：“从确定迫切需要提供可测试的疫苗来看，在速度上它具有显著优势。如果某些产品用植物天然的生产方式比其他办法更好，为什么不使用效率最高的方式呢？”Palmer生产线上的工人对这一问题更有发言权。尽管做出了承诺，植物疫苗在治疗学方面的成就却差强人意。例如，在年，陶氏益农公司（DowAgroSciences）发明出了针对牲畜的植物疫苗：该公司还获得了美国农业部的批准，这种疫苗可以保护鸡免受新城疫病毒的侵害。然而最终，该公司并未在市场上出售这种疫苗。此外，至今也没有人类可用的植物疫苗。年向埃博拉患者提供的一种实验性治疗药物是在SARS-CoV-2所用的同一烟草的近亲品种中产生的，部分被注射者得以康复，但最终该试验性药物被其他更有效的药物取代。Miller表示，技术发展缓慢的原因之一可能是因为很难找到必须的专业人员。专门研究人类病原体和植物代谢的科学家凤毛麟角。康奈尔大学微生物学家KathleenHefferon博士对FutureHuman表示，某些疫苗开发商可能会因批准程序而望而却步。尽管FDA对利用细胞生产疫苗有明确的规定，但是对植物疫苗的监管经验有限，如果公司不知道联邦机构将如何监督药厂，它们可能会犹豫是否参与或投资。这就解释了为什么现在只有一种FDA批准了的植物性药品，该药品来自于本氏烟草细胞。唯一经FDA批准的植物疫苗称为Elelyso，该药物通过为患者提供自身难以生成的蛋白质来治疗戈谢病（Gaucherdisease），这种疾病会影响人体多个器官和组织。图源：unsplash总部位于以色列的ProtalixBiotherapeutics公司是该药品的发明者和生产商。公司首席执行官DrorBashan告诉FutureHuman，尽管该药品在年获得审批，但其植物细胞技术对于FDA来说仍然并不常见。但公司与FDA进展顺利，因为其生产的另一种植物性药品正在接受审核。植物疫苗面临的另一个挑战是，老牌药物开发商习惯于传统的生产模式，而这可能成为植物疫苗生产公司的最大障碍。大公司们已经进行了数十年的研究，并投入了数百万美元用于鸡蛋培养疫苗和生物反应器的基础设施，而促使它们做出改变的动力还没有出现。Palmer表示：“如果现有系统没有损坏，为什么要修复它？”自成立以来，Protalix公司就一直专注于植物性疗法的研究。对于一家制药巨头来说，如果想要说服他们用农田代替生物反应器，那么植物疫苗就必须比当前的疫苗更加有利可图。尽管使用植物生产疫苗的关键成分比生物反应器更便宜，制造的后半部分（蒸馏和包装注射）的花费仍旧高昂。省略包装这一生产步骤能将成本压到最低，但也会引起行业高管的注意。宾夕法尼亚大学的生物化学家HenryDaniell博士认为，植物疫苗如果可以食用的话，可以达到便宜的价格。他的许多同事已经期待了数十年的即食疫苗，例如从农场直接端上患者餐桌的转基因香蕉，或者类似于Daniell博士追求的东西——可在食用前先脱水的食品。对Daniell来说，那才是真正的目标。伴随着在莴苣中培育心脏药物的研究，Daniell的愿望正一步步变为现实，这种药物让人们可以服用含有脱水叶片颗粒的药丸或将叶片粉末混合成饮料饮下。Daniell和同事KennethMargulies博士最近获得了一笔基金，用以研究这种药物能否帮助那些患有心脏并发症的新冠患者。这种药物尚未获得FDA的批准，并且现在还没有通过吃零食获得疫苗的实践，更不用说这种零食还是从烟草的叶子中提取的了。但是，新冠疫情的蔓延——以及防止疫情传播有效工具的匮乏——为几项诱人的技术创新打开了大门，这些技术创新最终成为人类医疗保健的一部分。图源：unsplashPalmer表示：“我想这可能会是一个良机，将植物疫苗推上市场。”其他一些传统的SARS-CoV-2候选疫苗也正在进一步开发中，并且都获得了医药行业的大力支持。但是，在竞争中暂时领先并不能保证植物疫苗的成功。Daniell表示：“在接下来的六个月中，它们的真实能力将受到考验。”谁知道呢，如果最被看好的生物反应器疫苗无法解决问题，那么一种精益生产和环保的Covid-19疫苗生产机制最终可能会蓬勃发展。留言点赞

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