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来源：知识分子公众号 撰文 | 汤波（生物化学与分子生物学博士） 责编 | 陈晓雪 一个异常炎热的夏天，M国突然发生了一场来势汹汹的瘟疫，短短几周时间，竟有数万人感染死亡，所有抗感染药物均告无效。其传染速度之快，死亡率之高，前所未见。好在科研人员很快分离出了这种致病微生物，原来是一种集合多种致命病毒的超级人造病毒，被恐怖分子当成生物武器攻击M国。但是，全世界都没有针对该病毒的特效药物，卫生部门一筹莫展，导致疫情一时难以控制，M国深陷恐慌之中。 这当然是某科幻小说里的情节，但是如果未来真的发生这类以人造病毒为武器的恐怖袭击，一群特殊转基因牛的血液，或许可以用来生产救命良药。 牛血能救命吗？ 用动物血清进行免疫治疗已有100多年的历史。19世纪90年代，白喉是威胁欧美儿童健康的主要杀手之一，死亡率在10%以上。德国生理学家埃米尔·冯·贝林（Emil Adolf von Behring）及其同事将患过白喉的老鼠血清注射到新患白喉的老鼠体内后，发现后者竟然痊愈，因此推测感染过白喉的老鼠血清中含有某种对抗白喉杆菌毒素的物质，将其命名为抗毒素。 不久，贝林将白喉杆菌毒素注射到马、牛、羊等大动物体内，从这些动物血液中分离出能抗白喉杆菌毒素的血清，随后将这种抗毒素血清注射到病人体内，取得良好疗效。自此，抗血清疗法成为人类对付传染性病原体的重要武器。贝林也因为发现抗毒素和发明抗血清疗法，于1901年被授予第一届诺贝尔生理学或医学奖。 随着免疫学的发展，科学家发现，这种抗毒素的主要成分其实是动物免疫系统在病原体或毒素入侵机体后，产生的多种不同免疫球蛋白分子，这种混合物能结合同一种抗原，被称为多克隆抗体。以多克隆抗体为主要成分的动物抗血清一度成为治疗肺炎、破伤风和麻疹等多种感染性疾病的重要药物，有些抗血清药物沿用至今，中国最新的药典（2015 版）还将白喉抗毒素、破伤风抗毒素、抗狂犬病毒素、肉毒抗毒素、抗蛇毒血清等抗血清药物列为重要的生物制品。 但是抗血清的多克隆抗体成分复杂多变，批间差异大，质量难以控制，而且抗体分子为动物源蛋白，容易引发病人强烈的过敏反应等副作用，限制了抗血清的大规模应用，逐渐遭到弃用。目前，只有少数病毒和毒素介导的疾病，如狂犬病、蛇毒等，仍沿用抗血清疗法。在很多烈性传染病爆发期间，也有医生采用处于康复期的传染病感染者血清进行抗血清治疗，取得了一定疗效，但因人源抗血清来源有限，且存在传播其它致病微生物的风险，也无法大规模应用。 1975年，英国剑桥大学乔治·柯勒（Georges Jean Franz K?hler）和塞萨尔·米尔斯坦（César Milstein）发明了杂交瘤技术，开启了单克隆抗体时代。相对于多克隆抗体，单克隆抗体是一类结构相同、成分单一的抗体分子，具有高特异性、高功能均一性等优势，很快在癌症、免疫缺陷等疾病治疗领域展现出巨大的应用前景。到2015年底，全球已批准上市的单克隆抗体药物达50多种，总销售额约1000亿美元，占到生物药物市场份额的40%以上。乔治·柯勒和塞萨尔·米尔斯坦也因为发明单克隆抗体生产技术而获得1984年的诺贝尔生理学或医学奖。 由于病毒、细菌等病原体感染机体的机制复杂， 而单克隆抗体只能识别单一抗原表位，在抗感染方面作用有限，目前仅有2种抗感染单克隆抗体药物在美国获得批准，科学家们希望开发出快速生产抗感染特效药物的平台，以应对未知烈性传染病和生物武器的威胁，而利用转基因动物生产人源多克隆抗体则是其中最为激动人心的创新成果之一。 什么牛如此“牛”？ 为了解决动物抗血清易引发人体强烈过敏反应这一难题，有科学家提出设想，如果能将人的免疫球蛋白基因转入动物体内，经过免疫后，这些转基因动物或许能生产出人源抗体。 20世纪90年代，国际上多个研究小组相继研制出各种转有人特定抗体重链和轻链基因的转基因动物，以生产人源抗体，但这些转基因动物只能表达单个或少数几种人源抗体分子。2000年，日本麒麟啤酒公司科研人员发明了一种转染色体技术，实现了人源多克隆抗体在小鼠血液中表达。这种转染色体技术，特别之处是将含有人免疫球蛋白的全部重链和轻链基因序列、最大可达2，000，000个碱基对的人染色体片段，与着丝粒、端粒和复制起点等原件组装成新的染色体，再借助微细胞融合技术，将重组染色体完整转入小鼠干细胞，而之前的转基因生物一般只能转入长度约数千或数万个碱基对的基因片段。 转染色体小鼠的血液中虽然能表达人源多克隆抗体，但是小鼠个体小，抗体产量太低。有人提出利用牛等大动物生产人源多克隆抗体，主要因为牛的体型大，血量多，少数几头牛即可生产出大量抗体药物，便于质量控制，足以应对严重的传染病疫情。 2002年，日本麒麟啤酒公司和美国Hematech公司等研究机构合作，将转染色体技术应用到牛身上，培育出一种特殊的转染色体牛，能在其血液中生产人源的多克隆抗体。转染色体牛的技术路线与转染色体小鼠基本相同，主要区别在于转染色体小鼠是先将重组染色体转入小鼠胚胎干细胞，再由小鼠干细胞直接发育成转染色体小鼠，而转染色体牛因为牛的干细胞技术尚未成熟，只能先将重组染色体转入牛的体细胞，借助核移植技术，获得转染色体克隆牛。因此转染色体牛能培育成功，也得感谢体细胞核移植技术的出现。 科研人员在新生克隆牛的血液中检测到了人的免疫球蛋白，表明人免疫球蛋白基因位点在转染色体牛体内能正常进行转录和翻译。由于这些转染色体牛携带所有人免疫球蛋白的重链和轻链基因，理论上，利用任何病原体或毒素对这些牛进行免疫，这些转染色体牛能生产出相应的人源多克隆抗体。不过，第一代转染色体牛还存在一些技术缺陷，其中最主要的是人的免疫球蛋白表达量太低，平均仅为几十微克/升，而人血清中正常人免疫球蛋白浓度可达5-10克/升，因此第一代转染色体技术难以用于商业化生产。 免责声明：本网站内容由网友自行在页面发布，上传者应自行负责所上传内容涉及的法律责任，本网站对内容真实性、版权等概不负责，亦不承担任何法律责任。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，并请自行核实相关内容。本站不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如若本网有任何内容侵犯您的权益，请及时联系我们，本站将会在24小时内处理完毕。 |
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