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合理利用病毒与治理病毒的研究

发布人:  发布时间:2020年04月30日 12:57:28  浏览量:

(一)合理利用病毒取得的新进展

1.食品领域利用病毒的新成果

首次批准把病毒用作食品添加剂。

20068月,据美联社报道,美国食品和药物管理局,批准一种由噬菌体病毒混合而成的产品,该产品主要用于杀灭肉制品中的李氏杆菌。这是美国首次批准将病毒用作食品添加剂。

该产品包含6种噬菌体病毒,可在熟肉片和香肠等包装前喷洒在这些肉制品上,有效杀灭多种李氏杆菌,预防由这些细菌引起的食物中毒。美国食品和药物管理局专家称,该产品在制备过程中可能留有残毒,但试验表明,这些微量的残毒不会引起任何健康问题,因此不存在安全隐患。

噬菌体是一类能侵入细菌体内,进而在其中大量繁殖,并使细菌裂解的病毒。一种噬菌体,一般只能对相应的细菌起作用。科学家们一直在探讨能否用噬菌体来取代抗生素,以对抗各种有害细菌。专家说,新批准的产品中所包含的噬菌体,只会攻击李氏杆菌,对人体和植物细胞都不会产生影响。

人们一般通过水和食品等接触到李氏杆菌,孕妇、新生儿和免疫系统弱的成年人,容易受到感染而患上李氏杆菌病。美国疾病控制和预防中心的数据显示,美国每年平均有2500人患上较严重的李氏杆菌病,其中大约500人死亡。

2.癌症治疗领域利用病毒的新成果

⑴把病毒改造成只杀死癌细胞的安全卫士

20095月,《每日科学》网站报道,英国牛津大学莱恩·西摩教授领导,他的同事,以及荷兰阿姆斯特丹自由大学研究人员参加的一个研究小组,发现一种改造病毒的新方式,可按需剔除病毒的关键毒性,并保持其复制能力,使其成为杀死癌细胞却不伤害健康细胞的安全卫士。这将为癌症治疗的改进提供新的平台,也将为新一代抗病毒疫苗的研制奠定良好基础。

目前,生物医学领域最热门的话题之一,就是能自我复制、专门灭杀肿瘤细胞的病毒研究。该研究小组的研究,表明细胞的微型RNA分子可控制信使RNA在不同细胞类型中的稳定性,这种新获知的机理为控制病毒复制以引发特定肿瘤细胞的失活提供了可能性。

新型改造方式,可用于控制腺病毒等病毒的增生与繁殖。腺病毒是一种在癌症治疗中广泛使用的DNA病毒,但其可引发小鼠体内的肝脏疾病。该研究小组发现,把微型RNA122许可的位点引入病毒基因组中,可导致重要病毒的信使RNA的功能退化,从而减弱该病毒侵害肝脏的能力,并保持病毒的复制功能和其杀死癌细胞的能力。

西摩表示,改造方式适用范围广且十分有效,其可控制病毒的活动,在特定的肿瘤细胞中对其进行按需复制,使病原体本身的毒性消失;而释放出来的子代病毒将继续感染周围的肿瘤细胞,从而周而复始地杀灭肿瘤,却不对健康细胞造成伤害。

事实上,被改造的天然生成的病毒,已在医药领域起到重要作用,基于此类病毒开发的疫苗对麻疹、腮腺炎、脊髓灰质炎、流感和水痘等都有显著的疗效。目前,它已被作为癌症的潜在治疗方式,并被命名为病毒疗法

研究人员表示,目前的研究,仍局限于对控制病毒活动的新机理的探索和阐述,虽然病毒疗法对杀死小鼠体内的肿瘤很有帮助,但其应用于人体癌症治疗,仍需要长时间的摸索与尝试,真正的临床测试至少要在2年后才能开始。

⑵通过培育溶瘤细胞病毒来治疗癌症。

2012330,俄罗斯新西伯利亚大学副校长谢尔盖·涅杰索夫向媒体宣布,俄罗斯新西伯利亚大学微生物与病毒学实验室,正在开启一项新实验——利用新技术培育溶瘤细胞病毒,并以此治疗癌症。

据涅杰索夫介绍,新西伯利亚大学已经花巨资,完成实验室的改造和实验设备的购置工作,并将其列入了俄罗斯政府的百万资助项目。参与该研究项目的,除新西伯利亚大学外,还包括俄罗斯莫斯科大学以及美国凯斯西储大学和美国勒纳研究所。

涅杰索夫称,为了培育出符合条件的溶瘤细胞病毒,科学家对初始非病原病毒基因进行改造,并将能够摧毁癌细胞的基因,嵌入其中形成融合基因,以确保能够杀死机体内不需要的病毒细胞。他说:当机体内病毒突然活跃并开始大量扩散时,融合基因就会杀死这种异常病毒。当然,这种可能性很小,但20世纪90年代美国确曾发生一起这样的医学案例,全世界的遗传学家认为有必要考虑这种可能性。

涅杰索夫透露,该科研团队已经发现了几种能够有效杀死癌细胞的病毒,试管实验很成功。此后,该团队将递交第一份专利申请,随后将在老鼠身上开始动物活体实验。

据报道,俄罗斯矢量病毒学与生物技术研究所,早在1998年就开始进行类似研究,该研究所的首批抗癌制剂,已经开始在俄罗斯医学科学院肿瘤学研究中心,投入临床试验。而俄罗斯科学院新西伯利亚分院生物化学与基础医学研究所,在2010年至2011年也展开了相关研究。

(二)治疗病毒感染的新进展

1.研究检测病毒的新技术

开发出可同时检测水中多种病毒的新技术。

201412月,日本北海道大学与国立极地研究所的联合研究小组发表公报称,他们开发出一种能够同时检测水中多种病原体病毒的技术。据悉,这种新技术,最多可同时检测96种病毒。

研究人员说,以往水质检验员,在对上下水道的水质进行检测时,通常是通过调查容易检测的大肠杆菌,来推测病原体病毒的量。此次开发的新技术,能直接检测出多种主要病毒以及它们的含量。

这种新技术,可检验的病毒,包括会引发痢疾和呕吐的诺如病毒、轮状病毒,以及会导致感冒的腺病毒等。今后,如果能在自来水厂和污水处理厂普及这一技术,将有助于进一步提高上下水道的安全性。研究人员说,由于该技术,使用了微小的检测容器,所以只需要很少的样本,8小时内就能得出结果。

2研究防治病毒感染的新方法

⑴找到诱使病毒自动灭绝的新方法。

20072月,耶鲁大学的一个研究小组,在《生态学通讯》发表的研究成果称,他们正在利用诱导病毒进入陷阱细胞的方法,使其自生自灭。生物种群为了避免灭绝,不但必须生存下来,而且必须进行繁殖。通过引诱病毒种群进入错误的人体细胞,可以阻止病毒进行复制并减轻病情。

研究人员说,这些生态陷阱可能是自然产生的,也可能通过在细胞上结合受体来阻止其繁殖。我们利用非人体病毒以及多种细菌细胞证明了以上想法。

⑵开发出可追踪病毒迁移传播路线的数学模型。

20117月,法国国家科研中心研究人员,在《新物理学杂志》上发表论文称,他们构建了一种数学模型,能根据任何一种生物迁移方式,来预测基因传播的可能性。该模型,不仅有助于研究物种在历史中的迁移行为,还能用于追踪癌症在体内的转移路线、病毒或细菌在种群中的传播等。

变异是基因自然发生的改变,大多数变异都是有害的,但也有少数是有益的,比如,有些变异能帮助生物抵抗环境压力,有些变异能帮助它们更快地繁殖。因此,在一个种群里,有益的变异会变得更多更普遍。70多年前,科学家就发现进化是一种概率游戏,并从理论上计算出有益突变在种群中传播的概率。但由于迁移方式本身太过复杂,人们很难评估各种迁移对基因传播的影响。

法国研究人员用一种简洁的数学模型,对主要的两种迁移方式进行描述,将进化动力学研究向前推进了一大步。研究人员解释说,第一种迁移方式认为,当某个生物死亡后,其他生物的后代将替代它,比如一棵树死掉后,腾出的空间会被其他植物占据。对这种行为,迁移会降低变异基因传播的机会,其传播概率有一个上限;第二种迁移方式认为,某个生物的后代会杀死其他竞争者并代替它们,比如病毒、细菌和癌症。对这种行为,迁移方式会极大地增加变异成功的机会,甚至导致必然变异。反过来,给出一个既定的变异基因传播的概率,研究人员也能追查其所代表的迁移方式。

研究人员还指出,当某种流行病传播时,病毒能在一次偶然接触中,从一个个体传播到另一个个体,这种迁移方式就是人类之间相互接触的交际网络。利用最新模型,研究人员可以找出限制个体接触的最佳方式,以控制流行病的传播。

⑶使用更容易发现艾滋病病毒的新方法。

20159月,澳大利亚新南威尔士大学克斯滕·凯尔奇参与的国际研究小组,在《科学公共图书馆·病原体》上发表论文称,他们使用一种新方法,可以让深藏不露的艾滋病病毒更容易现形。

艾滋病至今没有找到根治的办法,原因之一是艾滋病病毒在人体内隐藏得很深。艾滋病病毒能与人体DNA结合,长时间在DNA中以休眠状态潜伏,借此躲避人体免疫系统和治疗药物的攻击。一旦时机成熟,比如强化治疗暂停,隐藏的病毒就迅速活跃,并导致症状重新出现。

此前,科学家已发现,艾滋病病毒实现潜伏,得益于人体内名为组蛋白去乙酰化酶(HDAC)”的蛋白酶。这种蛋白酶,对染色体的结构修饰和基因表达调控,起到重要作用。因此,从理论上可以推测,“HDAC抑制剂有可能干扰艾滋病病毒的潜伏,使其现形。

在此次研究中,研究小组使用一种抗肿瘤药罗米地辛进行测试。试验中,科学家们共选择了6名接受抗逆转录病毒治疗”10年左右的艾滋病病毒感染者,平均年龄56岁。测试过程中,这些感染者连续3周每周注射一次罗米地辛。然后,持续跟踪观察这些感染者的身体状况。结果发现,隐藏在这些患者DNA中的艾滋病病毒的确现形了。

凯尔奇说,下一步研究是用罗米地辛治疗与其他艾滋病干预治疗措施结合起来,观察传统方法对于艾滋病病毒的治疗效果。围绕此次成果仍有许多待解之谜,比如目前仍无法确定新方法发现隐藏病毒的效率,有多少现形了,有多少还没被发现。

凯尔奇说,此次研究,为进一步调查研究艾滋病治疗干预措施,奠定了关键基础。不过人类距离完全治愈艾滋病还十分遥远。现阶段,艾滋病病毒感染者仍须坚持传统疗法治疗。

3.研究对付病毒的新设备和新药物

⑴研制出可称量病毒质量的超灵敏仪器。

200412月,美国媒体报道,康奈尔大学的研究人员,研制出世界上最为灵敏的称重仪器,它可称出6个病毒个体的质量,如经进一步完善,甚至有可能称出单个病毒的质量。

研究人员介绍说,这部称重仪器的托盘,由微小的压电晶体制成,长度仅有6微米,宽半微米,厚度更是薄到了150纳米。当托盘上被放上某一重物后,它固有的振动频率便会发生显著改变。随着所称重物质量的变化,托盘的振动频率,也会随着发生更为明显的改变,而这一变化均会被激光束准确记录下来。

在试验中,使用的病毒总质量仅有1.5毫微微克(10-15次方克)。尽管这一质量极其微小,但它仍然被测量仪器准确地记录了下来。科学家们认为,如果经过适当的改良,这部仪器完全有可能测量出单个病毒个体的质量,甚至是更小的物体,如蛋白质分子或DNA片断。

以前,该校曾研制出世界上首部可以称量细菌质量的仪器。当时测量的重量约为700毫微微克。目前,研究人员还在对这套仪器进行改进,以使其灵敏度进一步提高到0.0004毫微微克。

⑵研制成广谱抗病毒的新药物。

2011727,麻省理工学院林肯实验室研究小组,在《公共科学图书馆·综合》杂志发表的一项研究成果表明,他们成功地开发出一种能治疗几乎所有病毒性感染的新药物。

研究人员说,这种新药物,之所以能够在抗病毒方面具有广谱性质,是因为它针对的不是某个具体的病毒,而是被各类病毒感染的细胞所产生的一种独特RNA(核糖核酸)。因此,从理论上讲,它应该对所有病毒都有效。

当病毒感染细胞时,病毒会通过其特殊的机制,创建大量的病毒副本。在这个过程中,病毒会产生一长串双链RNAdsRNA),这种RNA在人类和其它动物的健康细胞中并不存在。作为对病毒感染自然防御的一部分,细胞中的一种蛋白能够控制双链RNA,防止病毒的自我复制。但不少病毒则更胜一筹,能够阻断这一防御过程。

研究小组的解决方法是,同时使用双链RNA结合蛋白和另外一种蛋白,启动细胞自杀程序,诱导被病毒感染的细胞凋亡。其具体过程是,当新药物的一端捆绑在双链RNA上时,其另一端会发出信号启动细胞自杀。这种方法的一大优势还在于,新药物只会对被感染的细胞发起攻击,不包含双链RNA的细胞则毫发无损。

研究人员告知,他们对包括鼻病毒、H1N1流感病毒、胃病毒、脊髓灰质炎病毒、登革热和出血热病毒在内的15种病毒,进行了测试,新药物均能奏效。研究中所使用的大部分细胞,都是在实验室中培育的人类和动物细胞。同时,他们也进行了小鼠实验,用新药物对感染H1N1流感病毒的小鼠进行治疗。实验结果显示,在新药物的作用下,小鼠成功摆脱了感染并逐渐痊愈。新药物对小鼠没有任何毒性,也未出现副作用。