近日，我校動物科學學院,、國家生豬種業(yè)工程技術研究中心吳珍芳教授團隊在《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。該論文在國際上首次利用***豬的唾液腺作為生物反應器,，高效合成一種對人的神經(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，拓展了畜牧動物在人類醫(yī)學中的應用,，給人類健康帶來了新的福音,。該論文也是吳珍芳教授團隊繼2018年在《Elife》雜志 （2018 IF：7.616）發(fā)表了一篇關于“唾液腺特異表達外源消化酶的節(jié)糧環(huán)保***豬”的論文后，在***豬唾液腺生物反應器領域的又一重要研究進展,。吳珍芳教授及其團隊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,。論文主要受國家***科技重大專項和國家自然科學基金項目資助,。 

  論文首頁截圖

神經(jīng)生長因子（Nerve Growth Factor, NGF）對神經(jīng)細胞的生長、分化和再生都有重要作用,。它對一些神經(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)學生理獎。

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年已被中國政府批準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,，美國和歐盟批準了大腸桿菌表達的hNGF蛋白可作為藥物用于治療人的神經(jīng)源性角膜炎疾病,。該藥也已被中國政府批準可進口在國內(nèi)銷售和使用。然而,，大腸桿菌表達的hNGF蛋白有可能由于缺乏某些重要的翻譯后修飾而導致其生物活性降低,。因此，通過哺乳動物細胞表達的hNGF蛋白應該活性更高，更具治療價值,。

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

利用***豬唾液腺生物反應器合成hNGF蛋白示意圖

吳珍芳教授團隊利用piggyBac轉座系統(tǒng)結合體細胞克隆法制備了在唾液腺中特異高效表達hNGF蛋白的***豬,，該***豬在其唾液中分泌高水平高活性的hNGF蛋白。吳珍芳教授團隊利用他們所建立的手術性和非手術性唾液收集法從***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蛋白對神經(jīng)細胞的增殖和分化具有良好的生物活性。為了防止從***豬的唾液中純化hNGF蛋白時被內(nèi)源表達的豬神經(jīng)生長因子（pig NGF, pNGF）蛋白“污染”,，該團隊在轉hNGF基因豬的基礎上利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)結合同源重組,，把***豬內(nèi)源的pNGF基因用另一個拷貝的hNGF基因替換，并通過體細胞克隆法生產(chǎn)出攜帶兩個拷貝的hNGF基因,，且不能表達內(nèi)源pNGF蛋白的雙***豬,。該***豬生物反應器具有巨大的應用前景。

圖文/動物科學學院