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《科学大众》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多...

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驯服病毒 拯救生命

2009-02-27 21:29:05


病毒可以治疗无法手术的疾病,还可以让那些患有难以治愈的遗传疾病的病人重获新生

  一提到病毒,人们总是谈虎色变,因为这些恼人的小东西是我们的劲敌,给我们带来了流感、肝炎和艾滋病,无数的人因感染病毒而死去。几十年来,为了寻找对付这些微小怪物的方法,科学家们一直在不懈地努力。在这场殊死较量中,人们虽打了很多胜仗,却从未全胜。现在,研究人员不再想彻底赢得这场战争,因为他们发现,人类也许可以与可恶的病毒化敌为友。随着遗传学的发展,利用病毒来治病救人已经成为可能,它们杀死病变细胞,或者成为真正的治病良药。研究人员发现病毒可以轻易杀死小白鼠身体里的癌变细胞,或许不久的将来,病毒能够成为真正的抗癌灵药。

  研究人员发现,有些病毒有独特的爱好,它们只寄生在癌细胞中。所以,只需将这些病毒注射进血液,它们便会攻击肿瘤,开始它们的毁灭之旅。这种治疗方法还有一个好处,那就是病毒可以引起负责人体免疫的白细胞警觉,白细胞寿命虽短,但杀敌本领却很大,能抵抗病菌和其他异物的侵袭,吞食进入人体内的细菌,杀死受感染的癌细胞。

  抗癌新星

  为了自我复制,病毒首先需要进入一个癌细胞,将它们的基因重组,也就是病毒将自己的制造程序放入癌细胞中。接着,它们便利用这个细胞温床,参照程序组装成千上万个病毒。一旦组装完毕,这些病毒便使宿主细胞崩解,再去感染其他细胞。有些病毒却不会使宿主细胞破裂,它们更喜欢在宿主细胞的表面生根发芽。但是,从宿主细胞里面出来之前,它们会在宿主细胞内启动一种自杀机制。所以两种行为的后果并无二致,受感染的细胞仍然只有死路一条。


艾滋病病毒攻击人类白血球的情形

  病毒能够突破重重障碍,不达目的誓不罢休,哪怕是人脑的屏障机制也不在话下。而正是由于人脑的屏障机制,很多药物无法到达大脑。此外,病毒还可以进入外科医生那双灵巧双手都无法到达的部位。它们最大的好处就是可以直达目标,不会损坏肿瘤细胞之外的健康细胞,这可是我们所使用的传统化学武器望尘莫及。

  偏爱癌细胞的病毒对人的健康没有太大危险,这些直径只有10-8米的小球只会让我们身上多长几个小包,这些小包一个星期后就会消失。为了防止病毒给病人带来疾病,研究人员有时只将病毒的基因植入癌症患者体内,如疱疹病毒、感冒病毒……当这些病毒进入人体,白细胞就会破坏被感染病毒的细胞。这样一来,癌细胞会被更快地消灭。与此同时,病毒也会被很快清除。但是,如果在杀死所有癌细胞之前就杀灭病毒,剩下的癌细胞就会卷土重来。另外病毒能够产生变异,随着它一代一代不断地自我复制,细胞在运行制造程序时很可能会出现错误,产生新病毒,这可能改变科学家的初衷,给病人带来危险,因为变异病毒可能会攻击健康细胞。

  为了降低风险,提高治疗效率,研究人员尝试了几种解决方案。这些方案主要集中在改变病毒的基因,即“敲除”那些让病毒变得危险的基因,“插入”能够使它们更快杀死癌细胞的基因,帮助它们在与白细胞的速度竞赛中取得胜利。在中国,一个携带药物基因的病毒已经上市,用于治疗脑部和颈部存在癌变的患者。


鸡尾酒疗法用来预防一种叫李氏杆菌的致命病毒

  基因疗法

  研究发现,有些病毒会毫不犹豫地将自己的基因置入已被它们感染的细胞染色体内。研究人员由此想到利用病毒来释放药物基因。换句话说,无缺陷的基因将会代替那些可能导致遗传疾病的已丧失功能的基因。通常,研究人员会提取出需要进行治疗的细胞,然后让病毒来感染这些细胞,最后再将这些治愈的细胞重新注入病人体内。这种方法可以在试管中对病毒实施监控,使其不会给人体造成任何伤害,同时确保它们成功修复基因错误。为了降低风险,研究人员会逐步敲除使病毒进行自我复制的基因。除了治疗遗传疾病,也可以利用病毒来消灭癌细胞。在这种情况下,病毒会携带促使细胞自杀的基因。

  在研究人员选择的病毒中,通常有1/4是能够直接将基因放入染色体中的逆转录病毒。每种动物都有针对它们的逆转录病毒。研究人员使用的是老鼠身上的一种病毒,这种病毒能够让啮齿类动物患血癌,但对人类却没有危险。除了老鼠身上的这种病毒,感冒病毒、疱疹病毒都是将基因放入染色体的细胞核中。

  利用把基因放入染色体的方法,病毒理论上能够治愈无法医治的疾病。而且因为这是患病细胞自己生产的药物,治疗也就更加具有针对性,不会对其他细胞起作用。

  逆转病毒要等到细胞分裂的时候才能将药物基因置入细胞染色体中。可是人体内的某些细胞很少或者根本不会分裂。此外,病毒有时候会将它们的“包裹”放到另一个基因里,这就阻碍了此基因的工作。这就是为什么研究人员更青睐感冒病毒,因为它们只会将自己的基因放在细胞核中。但感冒病毒也有局限性,它对白细胞的攻击十分敏感。

  消灭细菌

  有些病毒会攻击细菌,而且它们具有极强的针对性,每种细菌都有一个对应的病毒。并且只有这个病毒能够将它杀死。想要治疗某种细菌所致的疾病,只要找到能够降伏它的病毒就可以了。如果是外部感染,可直接在皮肤上喷洒一定量的病毒;如果是内部感染,可以使用口服胶囊或将病毒注射到血管中。病毒会围捕细菌,附着在细菌上,随后病毒进入细菌内部,在里面繁衍。接着,病毒就会让细菌土崩瓦解,为的是四处传播自己的子孙后代。


噬菌体

  人们称它们为噬菌体,也就是专门吃细菌的病毒。它们的大小与其猎物的大小成正比,在头发直径的万分之一到千分之一之间。通常,它们有一个头和一个长有尾丝的尾巴,噬菌体通过这些尾丝附着在细菌上,将基因注入其中。

  如果细菌试图通过改头换面来躲避噬茵体,噬菌体很快就能够适应变化。重新捕捉到这些细菌,新的噬菌体的研制在实验室只需要几天时间。然而,要研制一种新的抗生素来消灭产生抵抗性的细菌,却往往需要几年的时间。噬菌体具有针对性,不会像抗生素那样攻击能够帮助人体消化的细菌。它们还可以代替疫苗,当人体感染了细菌,它们会将细菌消灭在萌芽中,阻止细菌增殖。

  噬茵体有可能改变策略。有时候,它们不会在细菌内繁衍最终致使细菌破裂,而是将基因放入细菌染色体中。每次当细菌一分为二来进行自我复制的时候,染色体也同样被复制,于是病毒也被传播开来。但问题在于,细菌有个讨厌的怪癖,喜欢彼此交换基因。这样一来,一些对人体有益的细菌的处境就危险了,比如消化道内帮助人体进行消化的那些细菌。

  在波兰和格鲁吉亚,人们在十几年前就开始利用病毒疗法来治疗感染金葡萄球菌的患者,这种细菌几乎对所有的抗生素都有抵抗性。但病毒疗法没有被广泛应用,究其原因,是因为对病毒的长期疗效没有研究。这项研究需要大量经费,而病毒疗法的商业化赚不回这么多钱,制药业更愿意投资研究新配方。只有一些美国和加拿大的生物技术企业进军这一领域:一种配合饮食的病毒鸡尾酒疗法已经得到了上市许可,用来预防一种名叫李氏杆菌的致命病毒。

  15年来,研究人员在人体和动物身上试验了若干病毒,用来治疗脑癌、皮肤癌、肺癌和前列腺癌。在未来的10年内,其中一些病毒会在临床上广泛应用。

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