第1章 植物分子药田：概述 1
1.1 引言 1
1.2 植物表达系统概述 2
1.2.1 转基因植物 2
1.2.2 叶绿体转化的植物 3
1.2.3 瞬时表达 4
1.2.4 植物细胞悬浮培养 5
1.3 增加植物中外源蛋白累积的策略 5
1.3.1 提高转录水平 6
1.3.2 提高翻译水平 7
1.3.3 亚细胞定位 7
1.3.4 融合蛋白表达策略 8
1.4 从植物中回收重组蛋白的技术和策略 9
1.4.1 亲和融合为基础的蛋白质纯化 10
1.4.2 非亲和为基础的蛋白质纯化 10
1.4.3 高水平表达和纯化植物生产蛋白质的新方法——大豆凝集素融合系统 11
1.5 结论 12
参考文献 13
第2章 利用转基因植物表达的疫苗诱导口服耐受治疗自身免疫性和过敏性疾病 18
2.1 引言 18
2.2 口服耐受及其对自身免疫性和过敏性疾病的治疗潜力 19
2.3 转基因植物表达的疫苗作为口服耐受诱导的一种新型策略 20
2.4 利用转基因植物表达糖尿病相关自身抗原治疗1型糖尿病 21
2.4.1 利用转基因植物表达谷氨酸脱羧酶（GAD）并通过黏膜给药途径诱导口服耐受 22
2.4.2 利用转基因植物表达胰岛素通过黏膜给药途径诱导口服耐受 23
2.5 利用转基因植物表达关节炎相关抗原治疗关节炎 23
2.5.1 利用转基因植物表达Ⅱ型胶原肽通过黏膜给药途径诱导口服耐受 23
2.5.2 利用转基因植物表达分枝杆菌热休克蛋白（Hsp）65通过黏膜给药途径诱导口服耐受 24
2.6 利用转基因植物表达过敏原通过口服耐受治疗过敏性疾病 24
2.6.1 利用转基因植物表达全长抗原通过黏膜给药途径诱导口服耐受 24
2.6.2 利用转基因水稻表达过敏原特异性T细胞表位蛋白通过黏膜给药途径诱导口服耐受 25
2.7 利用转基因植物表达白介素-10通过口服给药途径治疗炎性肠道疾病（IBD） 26
2.8 小结 26
参考文献 27
第3章 利用植物细胞悬浮培养生物反应器生产重组蛋白 31
3.1 引言 31
3.2 利用植物细胞悬浮培养生产重组蛋白 32
3.2.1 植物细胞悬浮培养生产重组蛋白的特性 32
3.2.2 建立转基因植物细胞悬浮培养的方法 32
3.2.3 转基因本氏烟草细胞悬浮培养 33
3.3 植物细胞悬浮培养生产重组蛋白的优化 35
3.3.1 宿主系统 35
3.3.2 基因转化方法 35
3.3.3 基因表达系统 37
3.3.4 重组蛋白的稳定性 39
3.3.5 植物表达重组蛋白的翻译后修饰 40
3.4 植物细胞培养生物反应器系统的技术进步 40
3.4.1 生物反应器系统 40
3.4.2 生物反应器操作参量 44
3.4.3 生物反应器的过程优化 46
3.4.4 扩展参量 47
3.5 商业化现状 47
3.6 未来应用前景 48
3.7 小结 49
参考文献 49
第4章 叶绿体生产的治疗性和预防性疫苗 55
4.1 引言 55
4.2 叶绿体表达疫苗抗原 57
4.2.1 细菌抗原 57
4.2.2 病毒抗原 59
4.2.3 原生动物抗原 60
4.2.4 自身抗原 61
4.2.5 兽用药的发展 63
4.3 利用叶绿体表达疫苗抗原所面临的挑战 64
参考文献 66
第5章 用于分子药田的种子表达系统 72
5.1 引言 72
5.2 低成本高效益并且更安全的重组蛋白生产系统的需求 73
5.3 通过改善基因表达和蛋白质的稳定积累来提高种子生产重组蛋白的产量 74
5.3.1 通过转录因子的共表达或者化学品刺激开启基因转录的诱导系统 75
5.3.2 改变种子“蛋白质组平衡”以提高重组蛋白水平 77
5.3.3 提高转录稳定性、加强翻译和共翻译过程及从基因到蛋白质调控路径的协同作用 77
5.3.4 利用亚细胞定位和其他翻译后策略提高种子内重组蛋白的稳定积累 81
5.4 控制种子中重组蛋白的N-糖基化 86
5.4.1 高甘露糖末端人糖蛋白的生产 89
5.4.2 “人源化”（复合型）N-聚糖重组蛋白的生产 92
5.5 结论 93
参考文献 94
第6章 藻类：分子药田中高等植物系统的替代品 101
6.1 藻类及其分类 101
6.2 微藻生物技术方法 101
6.2.1 基因转化 102
6.2.2 筛选标记、报道基因和启动子 103
6.2.3 密码子使用和基因结构 106
6.2.4 转录后的基因调控 106
6.2.5 培养 106
6.3 微藻中表达的重组蛋白 107
6.3.1 衣藻内表达的蛋白质 107
6.3.2 在其他微藻中表达的重组蛋白 109
6.3.3 藻类作为异源表达系统的优势 109
6.4 藻类用于分子药田的未来和展望 109
6.4.1 重组蛋白 109
6.4.2 微藻中生产的其他产品 110
参考文献 110
第7章 疫苗和治疗性抗体在植物中的生产 116
7.1 引言 116
7.2 重点产品——为什么是抗体和疫苗？ 117
7.2.1 植物中生产的抗体 118
7.2.2 植物中生产的候选疫苗 119
7.3 生产技术的最新进展 121
7.3.1 产量最大化及其回收优化 121
7.3.2 植物聚糖的应对策略 121
7.3.3 下游加工工艺和生产规范 122
7.4 结论及展望 123
参考文献 124
第8章 植物中工业蛋白的生产 128
8.1 引言 128
8.2 酶个案研究 129
8.2.1 淀粉酶 129
8.2.2 木聚糖酶 133
8.2.3 氧化/还原酶 135
8.2.4 纤维素酶 137
8.3 结论 139
参考文献 140
第9章 农杆菌渗入法瞬时表达系统及其在分子药田中的应用 145
9.1 引言 145
9.2 植物表达系统 145
9.2.1 农杆菌渗入法 146
9.2.2 病毒表达 147
9.2.3 基因沉默和抑制 147
9.2.4 针管注射法与真空渗入法 148
9.3 在分子农业中的应用 148
9.3.1 疫苗 148
9.3.2 抗体 151
9.3.3 利用融合提高积累和纯化效率 152
9.4 结论 153
参考文献 154
第10章 分子药田中植物病毒介导的表达 159
10.1 引言 159
10.2 DNA病毒介导表达 160
10.2.1 花椰菜花叶病毒 160
10.2.2 双生病毒（geminiviruses） 161
10.3 RNA病毒介导表达 163
10.3.1 烟草花叶病毒（TMV） 164
10.3.2 豇豆花叶病毒（CPMV） 164
10.3.3 马铃薯X病毒（PVX） 165
10.3.4 马铃薯Y病毒属 165
10.4 病毒介导的抗体表达 166
10.5 病毒介导的疫苗表达 166
10.5.1 预防性疫苗 167
10.5.2 治疗性疫苗 167
10.6 由病毒介导具有其他功能的重组蛋白表达 168
10.7 结论 168
参考文献 169
第11章 转基因植物系统的下游加工：蛋白质回收和纯化策略 175
11.1 引言 175
11.1.1 种子系统 176
11.1.2 叶片系统 177
11.1.3 生物反应器系统 177
11.2 下游加工 178
11.2.1 分离 179
11.2.2 提取方法 180
11.2.3 固液分离 185
11.2.4 预处理和调节 186
11.2.5 纯化 190
11.3 工艺经济 198
11.4 结论 199
参考文献 200
第12章 转基因植物分子药田的生物安全 208
12.1 引言 208
12.2 生物安全和风险评估方法 210
12.3 转基因农业植物风险评估需要考虑的要素 211
12.4 风险评估和风险管理的相互影响 212
12.4.1 宿主植物的特性 212
12.4.2 防护和约束措施 213
12.4.3 其他风险管理措施 215
12.5 观察和结论 216
参考文献 216
索引 221
致谢 227