中国农业科学院烟草研究所推动植物源三聚体重组蛋白疫苗纯化与递送技术革新

近日，中国农业科学院烟草研究所烟草功能基因组创新团队与韩国浦项工科大学、清华大学等单位合作在Plant Communications（IF＝11.6）上发表题为“Natural Peptidoglycan Nanoparticles Enable Rapid Antigen Purification and Potent Delivery for Plant-derived Vaccines”的最新研究成果，通过交叉融合植物分子医药与微生物工程，成功开发出“天然肽聚糖纳米颗粒（NPN）”，为低成本、高效率的植物源三聚体重组蛋白疫苗纯化与递送开辟新途径。

植物分子农业是基于植物而非动物细胞生产重组蛋白的替代方法，涵盖了疫苗、抗体、酶等各类重组蛋白的研究。虽然植物拥有高产能、低风险等优势，却长期受到下游纯化成本高昂的限制。此外，由于缺乏病原体相关分子模式（Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs），重组蛋白疫苗通常免疫原性较低，需借助外源性佐剂以增强其免疫效果和递送效率。NPN技术将“纯化”与“递送”两大难题合二为一，既简化了从植物裂解液中分离回收抗原的流程，也提供了天然可生物降解的疫苗载体，大幅提高体液免疫效果。

研究团队通过热酸与酶解处理将乳酸菌纳米化，并筛选出促三聚化的FD结构域和高亲和的Cpl7结构域，实现植物重组蛋白的高效表达与快速纯化。在无需层析的条件下，三聚体融合蛋白可于低温下15分钟内特异性结合NPN，显著降低成本并提升纯化质量。以猪流感抗原为模型，瞬时表达产量达488 mg/kg，NPN负载抗原在小鼠体内诱导出500倍以上的抗体增强效应，并在兔模型中无需佐剂即可诱导高滴度抗体，荧光观察显示其具有明显缓释效果。目前，该技术已获PCT专利并应用于多种抗体和兽用疫苗的开发，展现出强大的产业化潜力。

烟草所宋士健特聘研究员与韩国浦项工科大学Inhwan Hwang教授为论文的共同通讯作者。宋士健、刁海平（韩国浦项工大硕士毕业生），张森森（清华大学博士后）为共同第一作者。该研究得到了北京生命科技研究院（2024200CB0110）和山东省自然科学基金（ZR2024QC068）等项目的支持。