合成生物學(xué)解決全球抗蛇毒血清短缺

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合成生物學(xué)解決全球抗蛇毒血清短缺
本報(bào)訊 當(dāng)醫(yī)療慈善機(jī)構(gòu)無(wú)國(guó)界醫(yī)生在去年9月稱全球正面臨抗蛇毒血清短缺的公共衛(wèi)生危機(jī)時(shí)，巴西生物化學(xué)家Paulo Lee Ho并未感到驚訝。他的整個(gè)職業(yè)生涯都是在圣保羅的布坦坦研究所尋找制造抗蛇毒血清的更佳途徑，從而治療銀環(huán)蛇的咬傷。
傳統(tǒng)方法依賴于天然銀環(huán)蛇毒液，但這是很難獲得的：蛇的每一咬只產(chǎn)生少量的毒液，并且在人工飼養(yǎng)環(huán)境中很難提高。因此Ho和其他科學(xué)家轉(zhuǎn)而求助于蛋白質(zhì)組學(xué)以及合成生物學(xué)，旨在改善抗蛇毒血清的質(zhì)量與可用性。他說(shuō)：“我們需要一種新的方法滿足來(lái)自衛(wèi)生部的抗蛇毒血清需求。”
如今，這些努力正在開(kāi)花結(jié)果。今年3月，Ho與同事報(bào)告說(shuō)，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種脫氧核糖核酸（DNA）短鏈，在將其添加到小鼠體內(nèi)后觸發(fā)了抗銀環(huán)蛇毒液的抗體。研究人員隨后通過(guò)一同注射在大腸桿菌中的合成毒液抗體增強(qiáng)了嚙齒動(dòng)物的免疫響應(yīng)。
在3月發(fā)表的另一項(xiàng)獨(dú)立研究中，巴西的另一研究團(tuán)隊(duì)利用人工合成抗體片段中和了蝮蛇的咬傷。
英國(guó)利物浦熱帶醫(yī)學(xué)院阿里斯泰爾·里德毒液研究部門(mén)負(fù)責(zé)人Robert Harrison表示，考慮到發(fā)展中國(guó)家因毒蛇咬傷造成的沉重醫(yī)療負(fù)擔(dān)，這樣的進(jìn)展令人歡欣鼓舞。每年大約有9萬(wàn)人因毒蛇咬傷而死亡。
然而一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，抗蛇毒血清的制造方法一直沒(méi)有改變。大型動(dòng)物——通常是馬——被注射進(jìn)少量提取自蛇毒的純化蛋白質(zhì)，從而促使抗體的產(chǎn)生。包含這些抗體的血漿隨后被施用于蛇毒受害者。
但是這種救命的方法存在巨大的局限性。每一種抗蛇毒血清只能有效對(duì)付一種，或是一小類蛇毒。并且這些藥物必須要冷藏使用，而熱帶國(guó)家面臨的一個(gè)困難便是缺乏可靠的電力供應(yīng)。
美國(guó)圖森市亞利桑那大學(xué)毒液、免疫化學(xué)、藥理學(xué)和急救反應(yīng)研究所所長(zhǎng)Leslie Boyer表示：“當(dāng)你想到它，這些抗蛇毒血清的作用真是太神奇了?！?br /> 生產(chǎn)抗蛇毒血清的制藥公司的數(shù)量目前正在下降，因?yàn)檫@種藥物并不是很賺錢。例如在2010年，制藥巨頭、法國(guó)巴黎的賽諾菲公司便停止生產(chǎn)抗蛇毒血清Fav-Afrique，后者旨在治療非洲毒性最強(qiáng)的10種毒蛇的咬傷。
Ho希望他的方法能夠有助于填補(bǔ)這一空白。與依賴從活體銀環(huán)蛇中提取毒液不同，他從編碼蛇毒毒素的銀環(huán)蛇DNA片段入手。他和同事將這些DNA片段注入小鼠體內(nèi)以啟動(dòng)它們的免疫系統(tǒng)。1個(gè)月后，研究人員再向這些嚙齒動(dòng)物體內(nèi)注射包含合成蛇毒抗體的后續(xù)疫苗。
在接受了Ho的試驗(yàn)治療后，只有60%的小鼠在注射了致命劑量的銀環(huán)蛇毒液后幸存下來(lái)，相比之下，現(xiàn)有抗蛇毒血清的存活率為100%。但Ho并未氣餒。他說(shuō)：“這一結(jié)果表明還有其他途徑獲得中和抗體。或許為了獲得更好的治療效果，我們需要使用更多的抗體再試一次。我們只是還不知道它是什么。”
由波多維利烏港Fundacao Oswaldo Cruz（基金會(huì)）生物醫(yī)學(xué)研究所分子生物學(xué)家Carla Fernandes領(lǐng)銜的另一個(gè)巴西研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了另一種不同的方法。他們使用噬菌體展示庫(kù)，制造了向美洲駝注射蝰蛇毒液產(chǎn)生的抗體的人工合成版本。向蛇咬傷受害者施用這種抗體能夠避免對(duì)動(dòng)物血漿的需求。相比傳統(tǒng)的抗蛇毒血清，它還可以減少咬傷部位的肌肉損傷和組織死亡，因?yàn)楹铣煽贵w更小，從而能夠更好地滲透到組織內(nèi)部。
新的抗蛇毒血清的研制道路并非暢通無(wú)阻，但研究人員認(rèn)為關(guān)鍵在于進(jìn)展迅速。Harrison表示：“這一領(lǐng)域有著顯著而快速的進(jìn)步，但它需要更快的發(fā)展。有太多的人死于從根本上講是可以預(yù)防的一種疾病?！?br />  
然而對(duì)Boyer來(lái)說(shuō)，抗蛇毒血清短缺并不是因?yàn)槿鄙倏茖W(xué)研究導(dǎo)致的。她說(shuō)：“只需14美元制造的一小瓶抗蛇毒血清在美國(guó)卻需要花1.4萬(wàn)美元?！盉oyer指出：“你不會(huì)買到比這更便宜的。昂貴的部分并不是科學(xué)，而是每個(gè)人都想要的利潤(rùn)促使價(jià)格變得那么遙不可及?！?br /> 蛇毒是毒蛇從毒腺中分泌出來(lái)的一種液體，分為神經(jīng)性毒液和溶血性毒液，主要成分是毒性蛋白質(zhì)，約占干重的90%至95%。酶類和毒素約含二十多種。此外，還含有一些小分子肽、氨基酸、碳水化合物、脂類、核苷、生物胺類及金屬離子等。蛇毒成分十分復(fù)雜，不同蛇毒的毒性、藥理及毒理作用各具特點(diǎn)。