皂皮树的见解能否改变我们制造疫苗的方式

智利皂皮树的药用秘密已经暴露无遗，开启了更有效、更实惠和更可持续寻求的疫苗的未来。

几十年来，常绿物种Quillaja皂苷因生产称为QS皂苷的分子而备受推崇，这些分子在食品和饮料工业中用作发泡剂。

最近，从树皮中获得的皂苷出现了一项重要的新功能，用作疫苗生产中的强效佐剂。佐剂在某些疫苗中起着关键作用，通过增强宿主免疫反应来提高疫苗的效力。

从皂皮树中提取的分子被用作疫苗中的佐剂，保护人们免受COVID-19，带状疱疹和疟疾的侵害。

QS皂苷直接来自树，虽然规模比食品和饮料行业小得多，但疫苗制造商正在积极努力减少对环境的影响，并提高采购这些重要资源的可持续性。

约翰英纳斯中心的研究人员在解决这个问题方面迈出了重要一步，通过使用基因组挖掘和生物工程技术的结合，在实验室中生产基于皂苷的疫苗佐剂，而无需直接从树木上收获材料。

该研究的第一作者、约翰英纳斯中心的博士后研究员詹姆斯·里德博士说：“这些是复杂的分子，阻碍了在实验室中使用化学大规模合成它们的尝试。经过许多曲折，我们现在发现了负责QS皂苷生物合成的核心基因集。

在发表在《科学》杂志上的研究中，约翰·英纳斯中心的奥斯本小组首先对Quillaja saponaria的基因组进行了测序。然后，他们使用强大的计算基因挖掘工具来预测构成其基因组的~30，000个基因中哪些负责皂苷生物合成。

这导致了16个基因的生物合成途径的鉴定，这些基因共同产生酶，这些酶是自然界生产皂苷的基石。该团队说，这些新发现的基因和酶一起作为未来佐剂生物工程的指导手册。

另外三种酶的鉴定导致了皂苷QS-7的完整生物合成途径，皂苷QS-<>是一种皂苷，包含在疫苗佐剂中，具有已证实的临床疗效，但众所周知，很难从皂皮树中纯化。

这些分子的途径是在一种名为Nicotiana benthamiana的植物中重建的，使用一种称为瞬态组合表达的快速而强大的技术。

众所周知，这种侏儒的烟草野生近缘种是治疗性蛋白质和药物生物生产的适宜宿主。

该团队已经在使用该说明手册来尝试生产其他有价值的皂苷，包括QS-21，这是一种有效的佐剂和人类疫苗的关键成分。

本研究中产生的皂苷水平相当于通常从皂皮树的叶子而不是树皮中获得的量。

该团队与植物生物科学有限公司(PBL，英国诺里奇)合作，后者正在领导该研究的商业化，现在正在寻求与商业和学术合作伙伴合作，以进一步扩大这些数量。

该研究的负责人、约翰英纳斯中心的小组负责人安妮·奥斯本教授说：“COVID-19大流行表明了对拯救生命的疫苗的巨大需求。通过组装Quillaja皂角藻的基因组序列，我们现在有了说明书，使我们能够解码树如何制造这些有效的药物分子。这为生产已知和新的基于自然皂苷的疫苗佐剂开辟了可能性，这些疫苗佐剂针对免疫刺激活性进行了优化，适用于我们快速瞬时植物表达系统中的人类应用。