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        轉(zhuǎn)基因大米防治艾滋病

        2018-08-16 08:51:11
        南方周末 2018-08-16
        關(guān)鍵詞:阿爾伯特凝集素轉(zhuǎn)基因

        西班牙科學(xué)家研發(fā)的轉(zhuǎn)基因水稻包含三種抗御HIV的蛋白,這三種蛋白都能阻止HIV與人類T細(xì)胞的相互作用,從而阻斷其危害人體免疫系統(tǒng)。這意味著,未來(lái)人類對(duì)艾滋病的防治有可能通過(guò)食物來(lái)完成。

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        對(duì)于HIV感染者和病人,終生服藥不僅麻煩,也是一個(gè)負(fù)擔(dān)。因此針對(duì)艾滋病的各種防治方法如八仙過(guò)海,用食物來(lái)防治艾滋病就是其中一種。大米是世界一半以上人口的主糧,研究人員已經(jīng)把大米作為防治艾滋病的一種藥物加以開(kāi)發(fā),現(xiàn)在有了初步結(jié)果。

        西班牙萊里達(dá)大學(xué)阿格羅特尼奧中心農(nóng)業(yè)食物和林業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院作物生產(chǎn)和林業(yè)科學(xué)系的瓦姆瓦卡(Evangelia Vamvaka)團(tuán)隊(duì)與巴塞羅那IrsiCaixa艾滋病研究所的路易斯·莫尼諾斯-阿爾伯特(Luis M. Molinos-Albert)等研究人員合作,研發(fā)出了一種轉(zhuǎn)基因水稻,能有效抵御引發(fā)艾滋病的人免疫缺陷病毒(HIV)。根據(jù)這一結(jié)果,未來(lái)人類對(duì)艾滋病的防治有可能通過(guò)食物來(lái)完成。這一結(jié)果已經(jīng)在線發(fā)表在2018年7月30日的《美國(guó)科學(xué)院院刊》(PNAS)上。

        瓦姆瓦卡等人研發(fā)的轉(zhuǎn)基因水稻包含三種抗御HIV的蛋白,一種是中和HIV的單克隆抗體蛋白2G12,另外兩種是糖結(jié)合蛋白凝集素griffithsin(GRFT)和凝集素cyanovirin-N(CV-N),這3種蛋白都能阻止HIV(主要是HIV-1)與人類T免疫細(xì)胞的相互作用,從而阻斷HIV進(jìn)入人體T細(xì)胞來(lái)危害免疫系統(tǒng)。凝集素(Lectin)是一類從各種植物、無(wú)脊椎動(dòng)物和高等動(dòng)物中提純的糖蛋白或結(jié)合糖的蛋白,可以凝集紅細(xì)胞,故名凝集素。

        HIV入侵的是人CD4T細(xì)胞,這個(gè)過(guò)程就像鑰匙開(kāi)鎖一樣,HIV表面的包膜蛋白gp120就像是一把鑰匙,它要找到CD4T細(xì)胞上的鎖——CD4受體和輔助受體(趨化因子受體CCR5或CXCR4等),并與之結(jié)合,才能開(kāi)啟T細(xì)胞的大門。當(dāng)然,在開(kāi)啟T細(xì)胞的門鎖時(shí),HIV還要依靠它外膜上的另一種透膜蛋白gp41,讓后者的構(gòu)型發(fā)生改變,才能促使HIV包膜與T細(xì)胞胞膜融合,入侵到T細(xì)胞內(nèi)。

        現(xiàn)在治療艾滋病的一些藥物就是根據(jù)這個(gè)原理來(lái)研發(fā)的,大凡能與gp120相結(jié)合的一些抗體、蛋白、多糖、多肽和小分子化合物,都可能影響HIV包膜和T細(xì)胞膜融合的過(guò)程,從而阻止HIV與T細(xì)胞結(jié)合,起到抗御HIV的作用。

        現(xiàn)在的幾種中和HIV的抗體和用作抑制HIV進(jìn)入細(xì)胞入口的多種凝集素不僅需要量大,而且昂貴,因?yàn)樗鼈兌际窃谏锛?xì)胞和微生物中產(chǎn)生和提取的。例如,中和HIV的抗體2G12和凝集素GRFT、CV-N也能像重組蛋白一樣分別在哺乳動(dòng)物細(xì)胞和微生物系統(tǒng)中產(chǎn)生,并且這些物質(zhì)一次只能產(chǎn)生一種,不能同時(shí)獲得。

        多年來(lái),艾滋病防治的實(shí)踐證明,治療艾滋病的藥物需要像雞尾酒那樣搭配,才能產(chǎn)生互補(bǔ)和增強(qiáng)效果的作用。據(jù)此,需要有一種同時(shí)產(chǎn)生能生產(chǎn)2G12、GRFT和CV-N這三種物質(zhì)的生物,并且要有足夠的數(shù)量,以及同時(shí)使用它們。這樣,才能像雞尾酒療法一樣,增強(qiáng)阻止HIV入侵T細(xì)胞的能力。

        瓦姆瓦卡和莫尼諾斯-阿爾伯特等人首先進(jìn)行體外(試管)試驗(yàn),用2G12、GRFT和CV-N這3種蛋白混合的“雞尾酒”來(lái)抑制HIV,結(jié)果顯示這三種物質(zhì)都能結(jié)合到HIV的gp120分子上,并且能協(xié)同作戰(zhàn),大大增強(qiáng)了抗擊HIV的效力。

        雖然通過(guò)動(dòng)物、微生物和植物都可以獲得2G12、GRFT和CV-N這三種物質(zhì),但要想同時(shí)獲得它們并同時(shí)使用,只能通過(guò)植物來(lái)生產(chǎn),尤其是通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù),把這些物質(zhì)的基因轉(zhuǎn)移移到作物的種子中,通過(guò)作物生長(zhǎng),讓后代植物果實(shí)(種子)含有這三種物質(zhì)。

        瓦姆瓦卡和莫尼諾斯-阿爾伯特等人把編碼這三種物質(zhì)的基因轉(zhuǎn)移到多種作物中,雖然都能讓這三種物質(zhì)的基因在作物中表達(dá),但是大多只能產(chǎn)生這三種物質(zhì)中的一種,并且量少。比較而言,只有在轉(zhuǎn)基因水稻的胚乳提取物中能同時(shí)檢測(cè)到這三種抗HIV的物質(zhì)。而且,對(duì)轉(zhuǎn)基因水稻的胚乳提取物進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)具有在此前試驗(yàn)中純粹用這三種蛋白可以達(dá)到的抗御HIV的協(xié)同作用,因?yàn)樗九呷樘崛∥镏械倪@三種物質(zhì)都能結(jié)合到HIV的gp120分子上,協(xié)同抗御HIV。這說(shuō)明,轉(zhuǎn)基因水稻其實(shí)是生產(chǎn)這三種抗HIV物質(zhì)的良好載體,既能大量生產(chǎn),而且廉價(jià)實(shí)用。

        當(dāng)然,這種含有三種抗御HIV的蛋白質(zhì)的水稻主要是起預(yù)防作用,而且也并非像傳統(tǒng)的稻米或另一種很出名的轉(zhuǎn)基因水稻——黃金大米一樣,是用來(lái)食用,這種轉(zhuǎn)基因水稻只是當(dāng)作外用的“藥膏”使用,即直接把轉(zhuǎn)基因大米研磨成粉并以膏劑或糊劑的形式敷用到身體上,通過(guò)透皮吸收(蛋白分子釋放、穿透及吸收)進(jìn)入血循環(huán)。

        研究人員認(rèn)為,這種防治艾滋病的轉(zhuǎn)基因水稻與藥物相比有幾種優(yōu)點(diǎn)。一是水稻可以同時(shí)產(chǎn)生三種抗御HIV的蛋白,有協(xié)同增強(qiáng)抗御HIV的作用。同時(shí),這種轉(zhuǎn)基因水稻由于是食品,用不著再服用防治艾滋病的藥物,因此是一種特別適合發(fā)展中國(guó)家的防治艾滋病的方法。當(dāng)然,種植這種轉(zhuǎn)基因水稻的成本會(huì)比種植普通水稻要高一些,但比起服用抗艾滋病的藥物,卻便宜得多。

        不過(guò),瓦姆瓦卡和莫尼諾斯-阿爾伯特等人的研究只是提供了一種食物抗御艾滋病的可能性,還需要?jiǎng)游锖腿梭w試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

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