Vaksin yang dapat dimakan adalah makanan yang biasanya tumbuhan, yang mengandung vitamin, protein, atau nutrisi lain yang bertindak sebagai vaksin terhadap penyakit tertentu. Setelah tumbuhan, buah, atau produk turunan tumbuhan dikonsumsi secara oral, ia merangsang sistem imun.^[1] Secara khusus, ia merangsang sistem kekebalan mukosa dan humoral.^[2] Vaksin yang dapat dimakan adalah tanaman hasil rekayasa genetika yang mengandung antigen untuk penyakit tertentu.^[3] Vaksin yang dapat dimakan menawarkan banyak manfaat dibandingkan vaksin tradisional, karena biaya produksinya lebih rendah dan tidak adanya efek samping negatif. Namun, ada keterbatasan karena vaksin yang dapat dimakan masih baru dan sedang dikembangkan. Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan sebelum siap untuk dikonsumsi manusia secara luas. Vaksin yang dapat dimakan saat ini sedang dikembangkan untuk penyakit campak, kolera, penyakit mulut dan kuku, hepatitis B dan hepatitis C.^[2]

Vaksin yang dapat dimakan berbeda dari vaksin tradisional dalam banyak hal dan mengatasi banyak keterbatasannya. Vaksin tradisional bisa terlalu mahal atau terbatas untuk diproduksi dan dikembangkan di negara-negara tertentu. Sebaliknya, vaksin yang dapat dimakan mudah diproduksi, dimurnikan, disterilkan, dan didistribusikan.^[1] Karena tidak memerlukan peralatan produksi yang lebih mahal, hanya tanah yang subur, dan biaya untuk menumbuhkan vaksin jauh lebih rendah.^[3] Selain itu, vaksin yang dapat dimakan tidak memerlukan fasilitas produksi yang steril atau standa keselamatan hayati yang diperlukan untuk membudidayakan agen patogen tertentu untuk vaksin tradisional yang mahal untuk diterapkan dan dipelihara. Vaksin ini juga lebih mudah dan lebih murah untuk disimpan karena tidak memerlukan penyimpanan dingin yang ketat.^[1] Kebutuhan akan penyimpanan rantai dingin ini menimbulkan banyak masalah di negara-negara dunia ketiga.^[2] Benih dari tanaman vaksin yang dapat dimakan juga dapat dengan mudah dikeringkan dan diawetkan untuk distribusi yang murah dan cepat^[3] yang membuatnya mudah diakses pada saat dibutuhkan.^[1]

Vaksin yang dapat dimakan juga menawarkan banyak manfaat kesehatan potensial dibandingkan vaksin tradisional. Mengonsumsi vaksin dengan cara dimakan lebih sederhana dibandingkan suntikan, sehingga sangat ekonomis. Hal ini mengurangi kebutuhan akan tenaga medis dan kondisi suntikan steril yang tidak selalu dapat dicapai di negara berkembang.^[2] Vaksin yang dapat dimakan dianggap sebagai "makanan farmasi" yaitu sumber makanan yang meningkatkan kesehatan sekaligus melawan penyakit. Manfaat penggunaan tumbuhan adalah tumbuhan merupakan vektor yang efisien untuk produksi vaksin.^[1] Banyak vaksin tradisional yang dikembangkan dari sel manusia dan mamalia yang dikultur dapat menyebabkan kontaminasi dengan virus hewan.^[2][3] Namun, vaksin yang dapat dimakan menghilangkan masalah ini karena virus tumbuhan tidak dapat memengaruhi manusia.^[2] Selain itu, sebagai hasil dari banyaknya antigen yang terintegrasi, sel M distimulasi secara acak; sehingga memungkinkan terciptanya vaksin generasi kedua.^[3]

Vaksin yang dapat dimakan tidak memerlukan unsur tambahan untuk menstimulasi respons imun seperti vaksin tradisional.^[3] Beberapa kekhawatiran utama dengan vaksin tradisional adalah potensi efek samping, misalnya reaksi alergi. Karena vaksin yang dapat dimakan tidak mengandung senyawa beracun tertentu dan hanya mengandung protein terapeutik, yang bebas dari patogen dan racun, risiko potensi efek samping dan reaksi alergi sangat berkurang.^[2]

Vaksin yang dapat dimakan juga memiliki beberapa kekurangan dibandingkan dengan vaksin tradisional. Karena vaksin yang dapat dimakan masih dalam tahap awal, sehingga masih banyak hal yang belum diketahui. Jumlah dosis yang memadai dan berapa lama efeknya bertahan masih belum ditentukan.^[1][2] Dosis bervariasi karena banyak faktor termasuk generasi tumbuhan, tumbuhan individu, kandungan protein, kematangan buah dan seberapa banyak yang dimakan.^[3] Dosis juga bervariasi karena kesulitan dalam menstandarisasi konsentrasi antigen dalam jaringan tumbuhan; hal ini dapat menjadi rumit untuk diproduksi secara konsisten dan dalam skala besar.^[1] Konsentrasi antigen juga dapat bervariasi secara signifikan antara buah individu pada satu tumbuhan, tumbuhan individu, dan antar generasi tumbuhan.^[2] Dosis rendah menghasilkan konsumsi antibodi yang lebih sedikit, tetapi dosis tinggi menghasilkan pembentukan toleransi oral dan imun terhadap protein vaksin.^[3]

Karena ini merupakan bidang yang sangat baru, efek jangka panjangnya masih belum diketahui. Selain itu, efek dan risiko penggunaan pestisida pada tanaman dapat berdampak negatif terhadap vaksin tanaman dan konsumen. Terdapat juga risiko lolosnya tanaman transgenik ke lingkungan sekitar, namun hal ini dapat dikurangi dengan mengatur praktik dan lokasi penanaman.^[1] Banyak tumbuhan tidak dimakan mentah dan memasak dapat melemahkan atau menghancurkan protein dalam vaksin.^[2][3] Dalam sebuah penelitian, ditemukan bahwa setelah merebus kentang selama 5 menit, setengah dari vaksin tetap bertahan, sehingga menunjukkan bahwa tidak semua vaksin yang dapat dimakan harus dikonsumsi mentah jika dosis memperhitungkan waktu dan suhu memasak. Terdapat juga kekhawatiran bahwa enzim lambung dan lingkungan asam lambung akan memecah vaksin sebelum dapat mengaktifkan respons imun.^[2] Selain itu, muncul kekhawatiran mengenai perilaku vaksin yang berbeda karena pola glikosilasi yang berbeda antara tumbuhan dan manusia.^[3]

Vaksin yang dapat dimakan adalah vaksin subunit; vaksin ini mengandung protein antigen untuk patogen tetapi tidak memiliki gen untuk pembentukan patogen lengkap.^[2][3] Langkah pertama dalam pembuatan vaksin yang dapat dimakan adalah identifikasi, isolasi, dan karakterisasi antigen patogen. Agar efektif, antigen perlu memicu respons imun yang kuat dan spesifik. Setelah antigen diidentifikasi dan diisolasi, gen tersebut dikloning ke dalam vektor transfer. Salah satu vektor transfer DNA yang paling umum digunakan untuk vaksin yang dapat dimakan adalah Agrobacterium tumefaciens. Urutan patogen dimasukkan ke dalam DNA transfer (T-DNA) untuk menghasilkan protein antigenik. Kemudian dimasukkan ke dalam genom, diekspresikan, dan diwariskan secara Mendel, yang menghasilkan ekspresi antigen dalam buah atau tanaman. Sejak saat itu, metode dan teknik vegetatif tradisional digunakan untuk menumbuhkan tanaman dan memperbanyak garis genetik.^[1]

Seluruh gen dimasukkan ke dalam vektor transformasi tumbuhan untuk memungkinkan transkripsi atau epitop dalam antigen diidentifikasi dan fragmen DNA dapat digunakan untuk membangun gen dengan fusi dengan gen protein selubung dari virus tumbuhan. Kemudian, virus rekombinan dapat menginfeksi tumbuhan lain.^[2][3] Epitop diidentifikasi terlebih dahulu, dan kemudian fragmen DNA yang mengkode digunakan untuk membangun gen dengan fusi dengan gen protein selubung dari virus tumbuhan (TMV atau CMV). Transgen dapat diekspresikan baik melalui sistem transformasi stabil atau melalui sistem transformasi sementara berdasarkan di mana transgen telah dimasukkan ke dalam sel.^[3]

Transformasi stabil melibatkan integrasi nuklir atau plasmid di mana perubahan permanen terjadi pada gen sel penerima dan transgen yang ditargetkan diintegrasikan ke dalam genom sel tumbuhan inang.^[3]

Transformasi transien melibatkan sistem plasmid/vektor menggunakan Agrobacterium tumefaciens yang mengintegrasikan gen eksogen ke dalam T-DNA, kemudian menginfeksi jaringan tumbuhan. Penggunaan Agrobacterium adalah teknik umum yang digunakan saat ini karena merupakan bakteri patogen, yang ditemukan di tanah yang secara alami menginfeksi tumbuhan dan mentransfer gennya (T-DNA) ke inti sel tumbuhan. A. tumefaciens adalah galur yang paling disukai karena membawa plasmid penginduksi tumor. Gen akan dibuat menjadi plasmid Ti yang dinetralkan, dan gen heterolog dimasukkan untuk membentuk vektor plasmid rekombinan. Vektor kemudian diubah menjadi galur yang diinginkan dengan bantuan gen virulensi bakteri. Kemudian ditransfer dan diintegrasikan ke dalam DNA genom tumbuhan inang melalui rekombinasi non-homolog pada situs acak. Metode ini memiliki hasil yang rendah dan merupakan proses yang lambat, dan paling efektif bila digunakan pada tanaman dikotil seperti tomat, kentang, dan tembakau.^[3]

Teknik lain adalah metode bombardment mikroproyektil, di mana sekuens DNA terpilih diproses dan ditembus ke dalam genom kloroplas.^[2] Partikel logam berlapis DNA yang mengandung gen ditembakkan ke sel tumbuhan menggunakan "senapan gen". Tumbuhan menyerap DNA, tumbuh menjadi tumbuhan baru, kemudian dikloning untuk menghasilkan sejumlah besar tumbuhan yang identik secara genetik. Transfer gen bersifat independen, dan dapat mengekspresikan antigen melalui transformasi nuklir dan kloroplas.^[3]

Ada beberapa teknik lain yang telah diuji, namun tiga teknik yang dijelaskan di atas lebih umum dan praktis. Salah satu metode alternatif adalah transformasi inti. Ini adalah ketika gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam inti tanaman melalui rekombinasi non-homolog. Selain itu, elektroporasi telah dipertimbangkan, namun tidak umum karena dinding sel harus dilemahkan sebelum pulsa dan penyisipan DNA dapat terjadi.^[3] Terakhir, diperkirakan bahwa pertanian molekuler dapat digunakan sehingga tanaman dapat digunakan sebagai pabrik protein..^[2]

Setelah vaksin ditelan secara oral, vaksin mencapai mukosa saluran cerna dan merangsang sistem imun mukosa. Sistem imun ini menyediakan garis pertahanan pertama terhadap patogen yang menyerang. Sel M (ditemukan di bercak Peyer) di membran mukosa jaringan limfoid mendorong antigen ke sel penyaji antigen di jaringan di bawahnya. Epitop antigen kemudian ditampilkan pada permukaan sel penyaji antigen dan sel T mengaktifkan sel B.^[3] Sel B yang diaktifkan kemudian bergerak ke kelenjar getah bening mesenterika di mana mereka menjadi sel plasma dan bergerak ke membran mukosa untuk menghasilkan imunoglobulin A (IgA, sejenis antibodi).^[2] Kemudian sel M menyalurkan antigen. Saat sel-sel bergerak menuju lumen, IgA bergabung dengan komponen sekretori untuk membuat IgA sekretori (sIgA). Kemudian, sIgA dan epitop antigen spesifik bekerja bersama untuk menghilangkan patogen yang tidak diinginkan.^[3]

Penelitian terkini telah berfokus pada berbagai jenis tumbuhan untuk menentukan mana yang paling layak dan efisien. Tumbuhan tersebut harus kuat, bergizi, menggugah selera, mudah diolah, dan idealnya domestik. Beberapa contoh tumbuhan yang sedang diuji antara lain: jagung, tomat, beras, wortel, kedelai, alfalfa, pepaya, kuinoa, kacang polong, apel, alga, gandum, selada, kentang, pisang, dan tembakau; dengan empat yang terakhir merupakan yang paling umum.^[1][2][3] Ketika melihat tumbuhan mana yang terbaik, ada banyak faktor yang harus diperhitungkan. Dari penelitian tersebut, para ilmuwan telah mulai memasangkan tumbuhan dengan penyakit. Mereka percaya bahwa vaksin yang dapat dimakan dapat dibuat untuk banyak penyakit seperti rotavirus, kolera, gastroenteritis, penyakit autoimun, malaria, dan rabies.^[1][2] Misalnya, mereka berpikir bahwa suntikan penguat dapat didistribusikan melalui selada.^[2] Penting juga untuk menemukan makanan yang dapat dimakan mentah karena diperkirakan memasaknya akan merusak protein.^[1] Karena itu, pisang dan tomat telah menjadi pilihan utama yang layak. Meskipun pisang murah secara produksi dan merupakan tumbuhan asli di banyak negara berkembang, tomat memiliki kemampuan untuk mempertahankan proses penyembuhan karena kebal terhadap proses termal; hal ini menjadikannya sangat baik untuk antigen HIV.^[2] Tomat merupakan tumbuhan yang ideal karena mengandung beta-amiloid.^[3] Meskipun tumbuhan tampak optimal, perlu juga untuk melihat produk sampingannya. Misalnya, tembakau telah ditemukan baik untuk produksi protein rekombinan, tetapi tidak cocok untuk produksi vaksin karena tanaman tersebut juga menghasilkan senyawa beracun. Selain itu, kentang telah menjadi fokus utama untuk vaksin yang dapat dimakan, bahkan uji klinis menggunakan kentang telah dimulai.^[2]

Saat ini, terdapat vaksin yang dapat dimakan untuk campak, kolera, penyakit mulut dan kuku, serta hepatitis B, C, & E.^[3] Namun, meskipun terdapat vaksin yang dapat dimakan, vaksin tersebut sebagian besar diuji pada hewan dan dalam tahap pengembangan, dengan beberapa uji klinis pada manusia yang sedang dilakukan. Seperti yang disebutkan di atas, uji klinis pada manusia telah berpusat pada kentang. Dalam satu studi kolera, orang dewasa diberi kentang transgenik dengan berbagai jumlah LT-B untuk melihat bagaimana perubahan jumlah IgA anti-LT dan IgA anti LT mereka. Selanjutnya, mereka berada dalam fase II pada vaksin penguat kentang untuk hepatitis B.^[2] Antigen permukaan hepatitis B diekspresikan dalam kentang dan diberikan kepada pasien yang sudah divaksinasi.^[3] Kemudian diamati apakah terjadi respons imun. 95% sukarelawan memiliki beberapa bentuk respons imun; dan 62,5% menunjukkan peningkatan titer anti-HBsAg.^[3][2] Dari studi ini, Institut Nasional Alergi dan Penyakit Menular telah mendukung bahwa vaksin yang dapat dimakan dapat dengan aman memicu respons imun, namun, diketahui juga bahwa vaksin tersebut masih jauh dari dapat memulai pengujian skala besar pada manusia untuk penyakit autoimun dan penyakit menular.^[2]

Banyak penelitian pada hewan telah dikembangkan. Misalnya, hewan percobaan diberi pisang transgenik dengan antibodi spesifik anti-hemaglutinasi untuk melawan campak. Ditemukan bahwa pisang tersebut memang memicu respons imun.^[2] Selain itu, uji coba pada tikus telah dimulai sebagai metode untuk mengobati Alzheimer menggunakan tomat yang telah mengalami transformasi nuklir yang dimediasi oleh Agrobacterium.^[3] Selain itu, kelinci diimunisasi secara oral dengan vaksin yang dapat dimakan untuk pasteurelosis pneumonia sapi, dan terdapat respons positif. Meskipun itu adalah dua studi spesifik, secara umum penelitian menggunakan model mencit sedang dilakukan untuk mengobati kolera dan diabetes melitus tipe 1.^[2]

Meskipun kesadaran masyarakat mengenai vaksin yang dapat dimakan semakin meningkat, vaksin tersebut masih belum tersedia untuk penggunaan konsumen. Saat ini, mereka hanya mengembangkan dan mulai menguji vaksin yang dapat dimakan untuk beberapa penyakit. Selama tiga wabah penyakit baru-baru ini di seluruh dunia, vaksin yang dapat dimakan telah dikembangkan untuk diuji pada hewan tetapi belum mencapai uji coba pada manusia.^[1] Selain itu, telah ditemukan bahwa sebuah perusahaan bioteknologi telah mulai mengembangkan paten dan sedang berupaya memulai uji klinis untuk virus gastroenteritis menular.^[2]