吃药还是吃大米

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作者:贝塔-鱼

食物除了提供生命维持所需的能量,其中的营养元素和生物活性物质还会通过方方面面影响人体对于疾病的易感性和恢复能力。然而,无论一些人和媒体把食疗的效果说得多神,对于疾病的治疗,合理的药物使用仍然难以被单纯的食物摄入所取代。不过,“以食为药”的想法在今后还真有可能成为现实。近期,日本的科学家就利用转基因技术让大米带有了抵抗轮状病毒的药物成分,用这些大米喂养感染轮状病毒的老鼠,能够显著改善腹泻的症状。

这种含在大米中的药物就是抗体,它原本是由体内免疫细胞为了抵抗入侵的病原体而生产的“武器”。对于病毒感染来说,人体内的免疫细胞会通过识别病毒表面的蛋白质而产生特异的抗体,在抗体结合到这些蛋白质上之后,病毒对于细胞的吸附能力或脱衣壳的过程会受到抑制,其感染细胞的能力会大为减弱。失去了感染细胞的能力,病毒就不能够有效地复制扩增,在很短的时间内会被机体清除干净。

吃药还是吃大米

【抗体结合于病毒表面的示意图,来源:www.bioway-pku.com】

很容易想到,如果能够分离到或者在体外制造出这些抗体,那就能作为一种有效的抗病毒药物。由于抗体是的免疫系统直接发挥效应的“武器”,所以这种抗病毒药物除了效果好,发挥作用也非常快。

其实一直以来,医生都在使用抗体帮助病人战胜病毒的攻击。比如,在埃博拉病毒和SARS冠状病毒暴发的时候,医生都曾使用愈后血浆成功挽救病人的生命,这种愈后血浆是从受到同样病毒感染并痊愈的人体内分离到的,里面的有效成分就是特异性抗体;在被犬等动物咬伤后,如果伤口较大,或者犬有疑似狂犬病的症状,医生在注射狂犬病疫苗的同时还会增加注射人狂犬病免疫球蛋白,以最大程度的降低感染的风险,而免疫球蛋白就是抗体的另一个名字。

日本科学家制造的“大米武器”所针对的轮状病毒(rotavirus, RV)是引起人类非细菌性腹泻的主要病原体之一。RV感染也是导致是婴幼儿腹泻的主要原因,世界上每年死于腹泻的儿童约330万名,其中87万是死于RV感染。我国婴幼儿腹泻多发于秋冬季,其中40-60%是由于感染了RV。

RV主要通过消化道途径传播,人在感染RV后通常会出现呕吐和腹泻等症状,但因个体性差异,以及感染RV的型别不同,有些人仅会出现隐性感染,没有明显的症状,而有些人则会出现严重的肠炎和脱水,甚至死亡。

吃药还是吃大米

 【轮状病毒电镜图,右侧图片添加伪彩 来源:tupian.hudong.com】

用于预防RV感染的疫苗已经问世,但这些疫苗的有效率仅能达到85%-90%。同时,对于一些免疫系统有缺陷的个体,使用RV减毒活疫苗非但不能起到保护作用,还有被感染的风险。幸运的是,针对RV的抗体已经被研制出来,它的有效性和安全性已经通过了临床试验验证 。

然而,生产这种抗体并不是一件容易的事情。我们需要利用基因工程的方法“教会”一种称之为酵母的单细胞真菌来制造抗体,为了让酵母高效的工作,我们还要为它提供“舒适”的环境。酵母生产出来的抗体在进行严格的纯化和检测后才能给病人使用。这样的生产过程需要复杂的工艺和设备,而且产量有限,价格当然不会便宜。除此之外,为了保持良好的抗病毒能力,抗体在制造出来后需要在非常严格的冷藏条件下保存,所以运输的成本也会很高。

为了解决这个问题,科学家们想到了一个很好的办法。他们同样利用基因工程的方法,把编码RV抗体的基因放进了大米的基因组,从而把大米变成了生产抗体的“机器”。由于大米可以直接食用,我们就不需要花力气把抗体纯化出来了。

实际上,这种利用大米生产出来的只是抗体上负责结合病毒的片段,这样的抗体片段不但具有很强的热稳定性,还能够抵抗胃蛋白酶和胃酸。在实验中,科学家先把这些大米用94摄氏度的高温加热半个小时,再去喂养RV感染的老鼠,结果依然能够起到很好的治疗效果。所以,我们可以用这样的大米蒸一锅香喷喷的米饭或者做成米粉糊,再配上美味可口的菜肴,而不用担心有效成分被破坏。

除了使用方便,抗体转基因大米的优势还有很多。首先,制造这种大米种子的技术已经很成熟,种植条件也和一般的大米类似,而不需要复杂的设备和严格的无菌工艺;其次,这种大米中的抗体含量很高,对于6到24个月大的婴儿或幼儿,每天服用20-30克米粉就能达到治疗剂量;另外,这种大米在室温保存一年以上,其中的抗体成分都不会失效,所以储存和运输起来也相当方便。由于不需要冷链运输,抗体大米可以很容易地送到偏远落后地区。说了这么多,其实最重要的一点是,抗体转基因大米的出现极大地降低了RV抗体生产和使用的成本。

这种大米刚刚在实验室中研制出来,虽然动物实验的结果已经表明它具有很高的有效性和安全性,但在给病人使用前还需要进行严格的临床试验。利用同样的方法,科学家们已经制造出了用于预防霍乱的大米疫苗,并且开始尝试制造针对其他肠道病毒感染和非感染性肠道疾病的转基因大米。

随着研究的深入,可以用于承载药物的食材种类会越来越丰富。今后去医院看病,医生开的处方不是让你屁股上挨一针,也不是给你一大堆难以下咽的药片,而是丰富多彩的食材,那将是一件多么让人欣慰的事情。


本文转载自科学松鼠会 文章来源链接

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