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低致敏性小麦的培育

已有 2385 次阅读 2018-4-20 09:05 |系统分类:科研笔记| 小麦, 过敏

本期作者：DuXuye

面包好吃，但总有人没这个口福。小麦引发的慢性过敏症称为乳糜泻（Coeliac disease ），主要症状表现为腹泻、腹痛、腹胀、恶心、呕吐等等。在欧洲，易感人群超过了7% 。中国在这个领域的流行病学统计数据一直是个空白，笔者偶尔听说有人对小麦过敏，但是不清楚是不是乳糜泻。小麦α- 醇溶蛋白是诱发乳糜泻的主要过敏原。序列分析发现，α- 醇溶蛋白中有一段33 个氨基酸构成的多肽，被称为33-mer ，在这段多肽上，有四个主要的抗原决定簇，它们与免疫细胞结合，诱发免疫反应。最初发现33-mer 的并不是研究小麦的专家，而是一位来自斯坦福大学的化学家Chaitan Khosla ，他的太太和儿子都患有乳糜泻，为了家人的健康，他率领团队找到了元凶，并收获了一篇研究报告，发表在了2002 年的Science 上（ Structuralbasis for gluten intolerance in celiac sprue ）。

在饮食上，乳糜泻患者只能食用无面筋食品（Gluten Free ），在国内很多大型超市，尤其是进口超市都能够买到无面筋面粉、面包、饼干甚至意大利面。其实，从理论上，将小麦中的α- 醇溶蛋白基因沉默，乳糜泻患者就能愉快的尝尝用小麦烘烤的面包的味道。在这个领域，不得不提的就是来自西班牙多瓦市可持续农业研究所的Francisco Barro 团队。早在2000 年，他们利用RNAi 沉默了小麦中大部分的醇溶蛋白，研究报告发表在2010 年的PNAS 上（ Effective shutdown in the expression of celiac disease-related wheat gliadin T-cellepitopes by RNA interference ）。

Gil-Humaneset al. (2010) PNAS, 107: 17023-17028

从文章的结果来看，RNAi 的效果并不彻底，但至少是一个良好的开始。在2016 年，他们又在Plant Biotechnology Journal 上发表了新的研究论文（ Targeting of prolamins by RNAi in bread wheat: effectiveness of seven silencing-fragment combinations for obtaining lines devoid of coeliac disease epitopes from highly immunogenic gliadins ），同样是利用RNAi ，将醇溶蛋白的含量降到了更低的水平。

FranciscoBarro et al. (2016) Plant Biotech J 14: 986-996

Francisco Barro团队获得的低致敏性小麦不止前文提到的这几个，诸位如果感兴趣，可以阅读他们的几篇看起来很相似的文章（Javier Gil-Humanes et al.,2014. The shutdown of celiac disease-related gliadin epitopes in bread wheat by RNAi provides flours with increased stability and better tolerance toover-mixing; Fernando Pistón et al., 2011. Down-regulating γ-gliadins in bread wheat leads to non-specific increases in other gluten proteins and has no major effect on dough gluten strength）。但遗憾的是，这些研究并没有后续的报道。

Susana Sánchez-León et al. (2018) Plant Biotech J 16:902-910

随着基因编辑时代的到来，Francisco Barro 团队在2018 年发表了基因编辑沉默小麦醇溶蛋白的文章，同样发表在Plant Biotechnology Journal 上（ Low-gluten,nontransgenic wheat engineered with CRISPR/Cas9 ），他们利用CRISPR/Cas9 系统，获得了低面筋含量的六倍体小麦和硬粒小麦。值得关注的是，这项研究已经不再只是停留在理论阶段了，有报道说，英国PBL 合资企业正在与北美的投资者合作推广用这种小麦制成的产品，同时，在墨西哥和西班牙，已经分别招募了患有乳糜泻的志愿者进行小规模试验，结果非常令人鼓舞。基因编辑的低致敏性小麦能够进入到临床试验阶段，使我们看到了基因编辑的作物能够在生产和食品加工领域得到应用，不管最终结果怎样，这至少向前迈出了第一步。

小麦能够诱发的过敏反应类型很多，除了本文提到的乳糜泻，还有一种名叫小麦依赖- 运动诱导的过敏反应，简称WDEIA ，患者吃了小麦制品会产生严重的速发性过敏反应，包括红肿，荨麻疹，哮喘甚至休克。据统计，在中国，WDEIA 的患者每年能够确诊的有几百人，虽然看上去不太多，但是对每一位患者而言，在生活中，却要处处留意，避免含有小麦成分的食品。小麦诱发过敏反应，或许是一种自我保护，毕竟小麦是不希望自己被吃掉的。一株小小的植物，进化出了虽不致死，却让部分人无比痛苦的醇溶蛋白，细思极恐。