一百年前，一種來自北京的小倉鼠，直到現(xiàn)在還在為全世界的人類兢兢業(yè)業(yè)地制造治病良藥。70%以上的生物制藥和一些新冠疫苗就是這種小倉鼠細(xì)胞的工作成果。今天我們就來了解一下這只北京小倉鼠的故事。

中國倉鼠和醫(yī)學(xué)結(jié)緣

1919年的西班牙流感暴發(fā)期間，許多患者患上了肺炎。和現(xiàn)在醫(yī)院的尖端診斷技術(shù)不同，當(dāng)時(shí)為了判斷肺炎的種類，醫(yī)生需要培養(yǎng)患者肺部的細(xì)菌，而嚙齒動(dòng)物就是“試劑”，這種方法叫做埃弗里法。

可是在一百年前，小白鼠還沒有普及，它們不僅少見還很昂貴。北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院有個(gè)叫做謝恩增（E. T. Hsieh）的醫(yī)生為了尋找小白鼠的替代品，在北京城里四處搜尋替代動(dòng)物。在當(dāng)時(shí)的北京城里，中國倉鼠是很常見的寵物。這種倉鼠來自我國北方的沙漠地區(qū)，數(shù)量很多。謝恩增在北京閑逛的時(shí)候看到有人在賣中國倉鼠當(dāng)寵物，于是他就買了一些做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果大獲成功。

原來中國倉鼠是一種很好的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，因?yàn)樗鼈兛梢员辉S多病毒、細(xì)菌和寄生蟲感染，是很好的研究載體。消息出來后，外國的研究者也想飼養(yǎng)這種有趣的動(dòng)物。不過，中國倉鼠非常難養(yǎng)，它們內(nèi)卷得很厲害，攻擊性很強(qiáng)，會(huì)暴揍其他倉鼠室友，“男女”一視同仁。

根據(jù)第二個(gè)在中國之外的地方成功繁育中國倉鼠的人、哈佛大學(xué)的研究者 George Yerganian 的描述，有雌性在場(chǎng)，雄性打得少一點(diǎn);但是雄性在不在場(chǎng)不影響雌性互毆。因此在人工圈養(yǎng)條件下，母?jìng)}鼠的繁殖率很低。

這件事引起了美國人Victor Schwentker的興趣。1948年時(shí)，Schwentker 擁有美國東北部最大的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)場(chǎng)，他也知道中國倉鼠對(duì)生物研究的價(jià)值，于是就委托正在中國研究瘧疾的 Robert Watson 醫(yī)生幫他進(jìn)貨。

1948年，在北京協(xié)和醫(yī)院的病理學(xué)研究者胡正祥的幫助下，Robert Watson 把中國倉鼠偷運(yùn)到了美國。不過在戰(zhàn)爭(zhēng)的背景下，當(dāng)時(shí)的中國政府懷疑兩人有制造生化武器的嫌疑，因此把他們定了罪，胡正祥被送去勞改了半年。

得到了中國倉鼠后，Schwentker 就開始了繁育工作。兩年后，他成功地在中國以外的地方培育出了中國倉鼠的種群，許多研究者慕名前來要貨。然而，中國倉鼠畢竟是傲嬌而難伺候的，Schwentker 后來放棄了，但也沒有把繁殖方法公之于眾。好在后來 Yerganian 自己摸索出了飼養(yǎng)方法。在近10年里，他成了美國的中國倉鼠的唯一供應(yīng)商。

倉鼠的頰囊

“永生化”的小倉鼠

1957年，科羅拉多大學(xué)的遺傳學(xué)家 Theodore Puck 從 Yerganian 那兒要到了一只母中國倉鼠，然后開始用它的肺、腎臟、脾臟和卵巢的細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)。

實(shí)際上，和可以無限增殖的癌細(xì)胞不同，正常生物的細(xì)胞在分裂一定次數(shù)后就會(huì)死亡，在培養(yǎng)皿這樣的異環(huán)境里就更不用提了。但是，這只中國倉鼠的卵巢細(xì)胞開了掛，它不但可以像癌細(xì)胞一樣無限增殖，還完全適應(yīng)了脫離肉體、活在硅基中的生活。

這種可以無限增殖的能力叫做“永生化”，我們熟知的海拉細(xì)胞就在人體外實(shí)現(xiàn)了“永生化”。中國倉鼠的卵巢細(xì)胞是首個(gè)在培養(yǎng)皿內(nèi)實(shí)現(xiàn)“永生化”的動(dòng)物細(xì)胞，而且還是完全自發(fā)的。就這樣，Puck 成功用中國倉鼠卵巢的細(xì)胞制造出了CHO細(xì)胞系。

實(shí)際上，要成為制藥產(chǎn)業(yè)的“民工”，必須要滿足一個(gè)重要的指標(biāo)，那就是“永生化”。Puck 可能自己也沒料到，他制作的 CHO 細(xì)胞系成了生物醫(yī)學(xué)研究者的物質(zhì)伴侶、生物制藥廠的聚寶盆。

和本體不同，CHO 細(xì)胞系是很優(yōu)秀的打工細(xì)胞。大藥廠輝瑞的研發(fā)部部長 Paul Mensah 表示：“CHO 細(xì)胞系很容易適應(yīng)不同的環(huán)境。許多哺乳動(dòng)物細(xì)胞需要特定的環(huán)境才能生長，但是 CHO 細(xì)胞可以在懸浮液里生長?！边@樣一來，CHO 細(xì)胞系就可以在大缸里進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)，生產(chǎn)成本就降低了。

此外，CHO 細(xì)胞系還特別聰明上進(jìn)，知道怎么“折疊”蛋白質(zhì)。是這樣的，蛋白質(zhì)雖然是由氨基酸銜接而成的分子，但是氨基酸串聯(lián)起來以后還要扭個(gè)造型，成為特定的 3D 結(jié)構(gòu)后才有作用。雖然細(xì)菌、酵母菌和一些真菌也能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；囵B(yǎng)，但是它們不太會(huì)“折疊”，這方面的本領(lǐng)還是 CHO 細(xì)胞系強(qiáng)。

于是在上世紀(jì)70年代，借助新出現(xiàn)的基因工程技術(shù)，CHO 細(xì)胞系被改造，用于制造各種不同的蛋白質(zhì)藥物，比如生長激素等人生物蛋白。很快，CHO 細(xì)胞系成了生物制藥行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞系。

CHO 細(xì)胞系

實(shí)際上，目前全球70%的生物制劑（活細(xì)胞制造的蛋白質(zhì)類藥物）是用中國倉鼠卵巢細(xì)胞制造的，而全球最暢銷的10大生物制劑也是 CHO 細(xì)胞系的工作成果。2013年，全球用 CHO 細(xì)胞系制造的藥物的銷售額超過了570億美元。

不少疫苗也是 CHO 細(xì)胞系制造的。疫苗有很多種類，其中重組亞單位疫苗是用病原體中能引起免疫反應(yīng)的蛋白質(zhì)（抗原）制作的，而這些蛋白質(zhì)通常是用 CHO 細(xì)胞系生產(chǎn)的。

在今年3月份，我國批準(zhǔn)了第五個(gè)新冠疫苗，這個(gè)疫苗就是由中國疾病預(yù)防控制中心研發(fā)、用CHO 細(xì)胞系制造的重組亞單位疫苗。其中的有效成分就是被植入了新冠病毒基因的 CHO 細(xì)胞系制造的新冠病毒表面的刺突蛋白。

因?yàn)?CHO 細(xì)胞系在生物工程學(xué)中的地位，Puck 獲得了1973年哥倫比亞大學(xué)頒發(fā)的路易莎·格羅斯·霍維茨獎(jiǎng)，評(píng)委稱他研發(fā)了首個(gè)可以在體外增殖的動(dòng)物細(xì)胞，對(duì)動(dòng)物細(xì)胞生物學(xué)有重要的貢獻(xiàn)。

中國倉鼠的有趣特征

除了成為“永生”的打工人，中國倉鼠還有很多有趣的故事。上文提到的哈佛大學(xué)的研究者 George Yerganian 指出，中國倉鼠有三大特征：染色體數(shù)量少、頰囊壁薄、蛋蛋特別大。中國倉鼠只有22條染色體，比一般哺乳動(dòng)物要少近一半。染色體數(shù)量少使它成為優(yōu)秀的遺傳學(xué)對(duì)象，而薄薄的頰囊可以讓研究者觀察血管、腫瘤發(fā)展等生理活動(dòng)。

中國倉鼠的蛋蛋也是倉鼠家族中的翹楚。要知道成年中國倉鼠的體長是9厘米，但是它們蛋蛋的直徑有2.5-3厘米，差不多是體長的三分之一。再加上中國倉鼠背部有著一條貫穿脊椎的深色條紋，和其他品種的倉鼠相比，公中國倉鼠的體型比較像“中”字，這就是中華家倉鼠的種族天賦吧。

我國的第五個(gè)新冠疫苗：重組亞單位疫苗

中國倉鼠的毛色也包含著不少未解之謎。根據(jù)英國倉鼠協(xié)會(huì)研究，中國倉鼠有兩種常見的配色：普貨（棕灰色）和顯性白斑。顯性白斑指的是小倉鼠身上有白斑，而白斑這種屬性來自顯性基因，父母雙方必然有一只也是顯性白斑。

另有一種非常罕見的黑眼白只出生于雙顯性白斑的家庭。這提示黑眼白可能攜帶兩個(gè)致命的顯性白斑等位基因。實(shí)際上早在1987年，麻省理工學(xué)院的研究者發(fā)表在 Cell 上的一項(xiàng)研究指出，帶有兩個(gè)顯性白斑等位基因的小鼠身上有大片白斑，大都不育，而且常有嚴(yán)重的貧血。這主要是因?yàn)轱@性基因影響了小鼠胚胎的干細(xì)胞的增殖，最終使胚胎的造血功能失靈。

這些研究者認(rèn)為，白斑等位基因雖不致命但“有毒”，一部分雙顯性的白斑（也就是黑眼白）可能在娘胎里就死了，因此出生后的比例扭曲。不過遺憾的是，研究這個(gè)問題的人很少，直到現(xiàn)在也沒有確切的答案。

（本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自“把科學(xué)帶回家”公眾號(hào)，有刪節(jié)）