吃药还是吃大米

食物除了提供生命维持所需的能量,其中的营养元素和生物活性物质还会通过方方面面影响人体对于疾病的易感性和恢复能力。然而,无论一些人和媒体把食疗的效果说得多神,对于疾病的治疗,合理的药物使用仍然难以被单纯的食物摄入所取代。不过,“以食为药”的想法在今后还真有可能成为现实。近期,日本的科学家就利用转基因技术让大米带有了抵抗轮状病毒的药物成分,用这些大米喂养感染轮状病毒的老鼠,能够显著改善腹泻的症状。

这种含在大米中的药物就是抗体,它原本是由体内免疫细胞为了抵抗特定病原体而生产的“武器”。对于病毒感染来说,人体内的免疫细胞会通过识别病毒表面的蛋白质而产生特异的抗体。在抗体结合到这些蛋白质上之后,病毒对于细胞的吸附能力或脱衣壳的过程会受到抑制,此时,病毒对于细胞的感染能力就大为减弱。失去了感染细胞的能力,病毒就不能够有效地复制扩增,在很短的时间内会被机体清除干净。

很容易想到,如果能够分离到或者在体外制造出这些抗体,那就能作为一种有效的抗病毒药物。由于抗体是的免疫系统直接发挥效应的“武器”,所以这种抗病毒药物除了效果好,发挥作用也非常快。

其实一直以来,医生都在使用抗体帮助病人战胜病毒的攻击。在埃博拉病毒和SARS冠状病毒暴发的时候,医生都曾使用愈后血浆成功挽救病人的生命,这种愈后血浆是从受到同样病毒感染并痊愈的人体内分离到的,里面的有效成分就是特异性抗体;在被犬等动物咬伤后,如果伤口较大,或者犬有疑似狂犬病的症状,医生在注射狂犬病疫苗的同时还会增加注射人狂犬病免疫球蛋白,以最大程度的降低感染的风险,而免疫球蛋白就是抗体的另一个名字。

日本科学家制造的“大米武器”所针对的轮状病毒(rotavirus, RV)是引起人类非细菌性腹泻的主要病原体之一,RV感染也是导致是婴幼儿腹泻的主要原因。世界上每年死于腹泻的儿童约330万名,其中87万是死于轮状病毒感染。我国婴幼儿腹泻多发于秋冬季,其中40~60%是由于感染轮状病毒所致。

RV主要感染肠道粘膜细胞,并能通过粪便大量排出,而摄入受污染的食物或水也是感染RV的主要途径。人感染RV后通常会出现呕吐和腹泻等症状,但因个体性差异,以及感染RV的型别不同,有些人仅会出现隐性感染,没有明显的症状,而有些人则会出现严重的肠炎和脱水,甚至死亡。 

针对于轮状病毒的疫苗已经问世,但研究发现,这些疫苗对于10-15%的个体不能起到保护作用。同时,对于某些免疫缺陷的个体,使用轮状病毒减毒活疫苗非但不能起到保护作用,还有被感染的风险。幸运的是,针对RV的抗体已经被研制出来,它的有效性和安全性已经通过了临床试验验证 。

然而,制造抗体并不是一件容易的事情。首先,我们需要利用基因工程的方法让酵母表达这种抗体,然后需要通过复杂的方法在保证抗体活性的条件下把抗体纯化出来,最后还需要对抗体的纯度和质量进行检测。这样的制造过程工艺复杂,而且产量有限,所以价格极高。另外,抗体是具有生物学活性的蛋白质,在制造出来后需要非常严格的冷藏条件来保证它的活性,所以保存和运输的成本也很高。

科学家们想到了一个很好的办法,他们同样利用基因工程的方法,把编码针对RV的抗体基因放进了大米的基因组,也就是利用大米表达出这种抗体 。同时,他们还通过一些方法降低了大米中原本大量储存的蛋白质,从而进一步提高了抗体在大米中的含量。

这种在大米中含有的抗体并不是完整的,而只是抗体上负责结合病毒表面蛋白质的片段,这样的抗体片段不但具有很强的热稳定性,还能够抵抗胃蛋白酶和胃酸。在实验中,科学家先把这些大米用94摄氏度的高温加热半个小时,再去喂养RV感染的老鼠,结果依然能够起到显著的治疗效果。所以,我们可以用这样的大米蒸一锅香喷喷的米饭或者做成米粉糊,再配上美味可口的菜肴,而不用担心有效成分被破坏。

除了使用方便,转基因抗体大米的优势还有很多。首先,制造这种大米种子的技术已经很成熟,种植条件和一般的大米类似,而不需要复杂的工厂和严格的无菌工艺;其次,这种大米中的抗体含量很高,对于6个月到24个月大的婴儿或幼儿,每天服用20-30克米粉就能达到治疗剂量;再次,这种大米在室温保存一年以上,其中的抗体成分都不会失效,所以储存和运输起来也相当方便。由于不需要冷链,抗体大米可以很容易地送到偏远落后地区;最后,这种大米在收获后可以直接使用,而不需要通过复杂的方法和设备把里面的抗体纯化出来,这不但能够最大程度的保留抗体的含量,还能够避免纯化过程中造成的污染。说了这么多,其实总结起来最重要的一点就是,转基因抗体大米极大地降低了抗体生产和使用的成本。

这种大米刚刚在实验室研制出来,虽然动物实验的结果已经表明它具有很高的有效性和安全性,但在给病人使用前还需要进行严格的临床试验。利用同样的方法,科学家们已经制造出了用于预防霍乱的大米疫苗,并且开始尝试制造针对其他肠道病毒感染和非感染性肠道疾病的转基因大米。

随着研究的深入,可以用于承载药物的食材种类会越来越丰富。今后你去医院看病,医生开的处方不是让你屁股上挨一针,也不是给你一大堆难以下咽的药片,而是丰富多彩的食材,那将是一件多么让人欣慰的事情。

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