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物种日志|研制新冠病毒疫苗,为何使用最常见的酵母菌?
2020-03-13 16:59 前瞻网   

 

近日,关于新冠病毒的学术研究又有进展。美国公司Moderna公布其新冠疫苗将进入人体试验阶段,浙江省科技厅亦宣布,第一批疫苗已经产生抗体,并进入动物实验阶段。

2月25日,有报道称天津大学生命科学学院成功研发出新型冠状病毒口服疫苗,该疫苗以食品级安全酿酒酵母为载体,引发众多关注。

酿酒酵母是什么?顾名思义,它被广泛用于制作面包和馒头等食品及酿酒,不过酿酒酵母能“发光发热”的地方远远不止这点。

酿酒是“本色”

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),又称面包酵母或出芽酵母。酿酒酵母是与人类关系最广泛的一种酵母,是发酵中最常用的生物种类。

酿酒酵母的细胞为球形或者卵形,直径5–10μm。其繁殖的方法为出芽生殖。

酿酒酵母还有个更为人所熟知的名字:酒曲。在水果葡萄的表皮,人们常会观察到长在葡萄皮表面的、白色的似霜似蜡的物质,其中就有天然酵母,常被用于葡萄酒的酿造。而在中国,酒曲酿酒可以追溯到远至距今3400年前。

不过,在如今的工业酿造过程中通常使用的是纯度更高的人工培育酵母,黄酒、米酒、白酒等更多酒类都会使用。

虽然听起来普通,但酒曲中也有讲究,比如生产五粮液使用的就是独一无二的“包包曲”,而汾酒制曲在白酒中有“四最”之美称,洋河酿酒的曲则被称为“四色曲”,即谓金衣、紫圈、白肚、曲心一点红……

学术更“得力”

从学术意义上来讲,酿酒酵母是第一个完成基因组测序的真核生物,其测序工作早在1996年就已完成。酿酒酵母的基因组包含大约1200万碱基对,分成16组染色体,据估计其基因约有23%与人类同源。

不仅可作食用、药用和饲料,酿酒酵母还可被用于提取细胞色素C、核酸、谷胱甘肽、凝血质、辅酶A和三磷酸腺苷等。在维生素的微生物测定中,也常用啤酒酵母测定生物素、泛酸、硫胺素、吡哆醇和肌醇等。

因酿酒酵母与同为真核生物的动物和植物细胞具有很多相同的结构,又容易培养,酵母被用作研究真核生物的“模式生物”,相当于原核生物中的大肠杆菌。

这方面的优势主要体现在研究领域:当科学家发现了一个功能未知的人类新基因时,可以迅速地到任何一个酵母基因组数据库中检索与之同源的功能已知的酵母基因进行比照,从而为研究提供线索。

2016年,日本科学家大隅良典就因探明了引起细胞自噬的酵母基因的性质,而获得诺贝尔生理学或医学奖。

在疫苗研发中,酿酒酵母的优点则在于安全无毒、无致病性、培养条件简单、生产成本低、遗传背景清晰、容易进行基因操作等。

酿酒酵母表达外源基因有一定的翻译后加工能力,能使外源蛋白质具有一定程度的折叠加工和糖基化修饰,适合于表达真核生物基因以及制备有生物活性的表达蛋白。

此外,酿酒酵母特殊的细胞壁结构使其对消化道的胃酸有较强的抵抗作用,因而能作为一种天然的生物胶囊为生物大分子提供良好的保护,适合被用于制备口服疫苗。

除了新冠病毒外,酿酒酵母还曾被研究者用作寨卡病毒疫苗递送载体、乙肝疫苗、狂犬疫苗等。

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责任编辑: 3976DBC

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