菸草花葉病毒 (TMV) 是植物界已知最古老的疾病之一。瘟疫——在中世紀歐洲被稱為“黑死病”——是困擾人類最古老的疾病之一，並且近年來由於其作為生物武器的潛在用途而成為關注的焦點。現在，科學家們已經改造了 TMV，使其能夠感染寄主植物併產生免疫蛋白，而不是使葉子萎縮，從而將溫室菸草變成瘟疫疫苗的生物工廠。
生物技術專家查爾斯·阿恩岑及其在亞利桑那州立大學的同事利用德國開發的一種工藝來實現這一轉變。首先，他們將 TMV 注射到菸草植物中，TMV 經過基因改造，可以產生三種先前證實的瘟疫抗原之一：稱為 F1、V 和兩者融合的蛋白質。這三種改良病毒迅速滲透到植物中並複製，但每個病毒細胞並沒有產生感染，而是開始產生其指定的抗原型別。在 10 天內，研究人員獲得了一整批富含疫苗的菸葉。“每次它複製時，它都會產生我們有興趣生產的蛋白質，”阿恩岑說。
然後，阿恩岑及其同事將葉子磨碎——每克葉子大約獲得 2 毫克抗原——並用酸純化所得疫苗。馬里蘭州美國陸軍傳染病醫學研究所的同行研究人員隨後用不同種類的抗原為八組雌性豚鼠接種疫苗，然後讓它們暴露於鼠疫耶爾森菌——導致空氣傳播性瘟疫的細菌，這是最具潛在致命性的形式。在六天內，所有未接種疫苗的豚鼠都死亡了，而近 60% 的接種疫苗的豚鼠存活了下來，即使是那些死亡的豚鼠也比六天存活的時間更長。V 抗原被證明最有效，拯救了 75% 的接種豚鼠。
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人體試驗仍有待進行。但是，如果疫苗透過該測試，它可能會為已經對最近歷史上一直控制這種致命疾病的抗生素產生耐藥性的新興菌株提供有效的威懾。這項發現將於本週在美國國家科學院院刊上線上發表。