近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院、國(guó)家生豬種業(yè)工程技術(shù)研究中心吳珍芳教授團(tuán)隊(duì)在《cells》雜志（2022 IF：7.666）發(fā)表了題為“Genetically Engineered Pigs as Efficient Salivary Gland Bioreactors for Production of Therapeutically Valuable Human Nerve Growth Factor”的研究論文。論文鏈接為https://www.mdpi.com/2073-4409/11/15/2378。該論文在國(guó)際上首次利用轉(zhuǎn)基因豬的唾液腺作為生物反應(yīng)器，高效合成一種對(duì)人的神經(jīng)性疾病具有良好治療作用的蛋白—人神經(jīng)生長(zhǎng)因子。該論文為生產(chǎn)高活性的人類藥用蛋白提供了一種高效的新技術(shù)，拓展了畜牧動(dòng)物在人類醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，給人類健康帶來(lái)了新的福音。該論文也是吳珍芳教授團(tuán)隊(duì)繼2018年在《Elife》雜志 （2018 IF：7.616）發(fā)表了一篇關(guān)于“唾液腺特異表達(dá)外源消化酶的節(jié)糧環(huán)保轉(zhuǎn)基因豬”的論文后，在轉(zhuǎn)基因豬唾液腺生物反應(yīng)器領(lǐng)域的又一重要研究進(jìn)展。吳珍芳教授及其團(tuán)隊(duì)的李紫聰教授為上述論文的共同通訊作者，博士后曾芳（現(xiàn)為我校海洋學(xué)院教師），研究生廖莎和鄺哲為該論文的共同第一作者。論文主要受國(guó)家轉(zhuǎn)基因科技重大專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助。

 

　　神經(jīng)生長(zhǎng)因子（Nerve Growth Factor, NGF）對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和再生都有重要作用。它對(duì)一些神經(jīng)性疾病，例如青光眼和阿爾茨海默病等，有良好的治療效果。NGF由生物學(xué)家Rita Levi-Montalcini 和Stanley Cohen發(fā)現(xiàn)并鑒定其功能，兩人因此獲得了1986年的諾貝爾醫(yī)學(xué)生理獎(jiǎng)。

 

　　由于鼠源的NGF（mouse NGF, mNGF）與人源的NGF（human NGF, hNGF）蛋白的同源性很高，從小鼠唾液腺組織中分離純化的mNGF蛋白在2002年已被中國(guó)政府批準(zhǔn)作為藥物用于治療人的一些神經(jīng)損傷疾病。但是mNGF蛋白的穩(wěn)定性和生物活性是低于hNGF蛋白的。最近，美國(guó)和歐盟批準(zhǔn)了大腸桿菌表達(dá)的hNGF蛋白可作為藥物用于治療人的神經(jīng)源性角膜炎疾病。該藥也已被中國(guó)政府批準(zhǔn)可進(jìn)口在國(guó)內(nèi)銷售和使用。然而，大腸桿菌表達(dá)的hNGF蛋白有可能由于缺乏某些重要的翻譯后修飾而導(dǎo)致其生物活性降低。因此，通過(guò)哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)的hNGF蛋白應(yīng)該活性更高，更具治療價(jià)值。

 

　　動(dòng)物的唾液腺天然表達(dá)高活性的NGF蛋白，這意味者唾液腺是表達(dá)NGF蛋白的一個(gè)理想組織。此外，家畜的唾液腺是潛在的高效生物反應(yīng)器，它有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）家畜從出生至死亡，在整個(gè)生命周期都可以在唾液腺中表達(dá)具有潛在治療作用的藥物蛋白，并分泌至唾液中。而常用的家畜乳腺或家禽輸卵管生物反應(yīng)器只能在產(chǎn)奶期或產(chǎn)蛋期表達(dá)藥用蛋白并分泌至乳汁或雞蛋中；（2）雄性和雌性的轉(zhuǎn)基因家畜都能用作唾液腺生物反應(yīng)器來(lái)生產(chǎn)藥用蛋白，但家畜乳腺或家禽輸卵管生物反應(yīng)器只能利用雌性的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；（3）家畜每天的唾液分泌量很大，有利于高效分泌表達(dá)的藥用蛋白。例如豬、山羊、牛平均每天分別分泌唾液 15、6-16、60-190 升；（4）使用手術(shù)性或非手術(shù)性的方法可以從家畜收集大量的唾液用于目的蛋白純化。

 

　　吳珍芳教授團(tuán)隊(duì)利用piggyBac轉(zhuǎn)座系統(tǒng)結(jié)合體細(xì)胞克隆法制備了在唾液腺中特異高效表達(dá)hNGF蛋白的轉(zhuǎn)基因豬，該轉(zhuǎn)基因豬在其唾液中分泌高水平高活性的hNGF蛋白。吳珍芳教授團(tuán)隊(duì)利用他們所建立的手術(shù)性和非手術(shù)性唾液收集法從轉(zhuǎn)基因豬的口腔高效收集到大量含hNGF蛋白的唾液，利用尺寸排除色譜法從收集的唾液中成功純化獲得hNGF蛋白，并證明該hNGF蛋白對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的增殖和分化具有良好的生物活性。為了防止從轉(zhuǎn)基因豬的唾液中純化hNGF蛋白時(shí)被內(nèi)源表達(dá)的豬神經(jīng)生長(zhǎng)因子（pig NGF, pNGF）蛋白“污染”，該團(tuán)隊(duì)在轉(zhuǎn)hNGF基因豬的基礎(chǔ)上利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)結(jié)合同源重組，把轉(zhuǎn)基因豬內(nèi)源的pNGF基因用另一個(gè)拷貝的hNGF基因替換，并通過(guò)體細(xì)胞克隆法生產(chǎn)出攜帶兩個(gè)拷貝的hNGF基因，且不能表達(dá)內(nèi)源pNGF蛋白的雙轉(zhuǎn)基因豬。該轉(zhuǎn)基因豬生物反應(yīng)器具有巨大的應(yīng)用前景。