病毒的基因組序列是其最核心的組分(指混合物中的各個成分),抓住了病毒的基因組序列,就等于找到了病毒。找到病毒后,病毒學家就可以使用“毒門秘籍”——反向遺傳操作系統“策反”病毒。
病毒學家的“毒門秘籍”
病毒是導致人類疾病的一類重要病原體。早在還不知道什么是病毒的時候,人類就已經想方設法對付病毒了。明朝時,中國人就開始使用人痘預防天花。后來,人們對病毒的認識越來越深刻,病毒研究成為一門單獨的學科:病毒學。和一般人想象的不同,病毒學研究除了回答基礎的科學問題、預防和治療病毒之外,還涉及開發和利用病毒。而這些都離不開最重要的病毒研究工具:反向遺傳操作系統。
反向遺傳操作系統是指(對病毒)構建感染性克隆,對其進行基因工程改造,將改造后的感染性克隆轉入細胞中,就能產生帶有突變的病毒,然后用這些新的病毒去感染細胞或宿主,觀察病毒的復制、宿主的癥狀等表型(即表現型),就可以研究病毒相關基因的功能。反向遺傳操作系統可以說是病毒學家的“毒門秘籍”。
如何“策反”病毒
病毒的基因組序列是其最核心的組分(指混合物中的各個成分),抓住了病毒的基因組序列,就等于找到了病毒。找到病毒后,病毒學家就要開始“策反”病毒了。
以最近發布的新冠病毒反向遺傳操作系統為例:它是借助酵母獲得感染性克隆的。首先,新冠病毒基因組RNA(核糖核酸)通過逆轉錄及擴增獲得DNA片段,或者直接合成病毒的DNA版本,然后在酵母中重組合成感染性克隆質粒,提取質粒之后,轉錄合成RNA,RNA轉染細胞之后,就可以產生新冠病毒了。
由于各種抗生素的發現和應用,細菌對人類健康的危害大大降低了。但是,抗生素濫用帶來了細菌耐藥性的問題,其中有些細菌具有多重抗生素抗性,我們稱之為超級細菌。超級細菌感染不僅非常危險的,而且在醫學上是非常棘手的問題。噬菌體是可以感染細菌的病毒,因此使用噬菌體來治療耐藥菌感染,成為細菌感染治療的思路之一。2015年,美國加州大學的一對科學家夫婦在埃及旅游途中,丈夫感染了超級細菌,生命垂危,后來使用噬菌體治療才得以康復。
癌癥是一類嚴重威脅人類健康的疾病,而某些病毒可以導致腫瘤消融,我們稱之為溶瘤病毒。溶瘤病毒包含腺病毒、痘病毒、甲病毒、新城疫病毒等。這些病毒經過改造之后,可以用于癌癥治療:一方面不導致疾病;另一方面可以殺死腫瘤細胞。溶瘤病毒治療腫瘤的機制有多種,比如破壞腫瘤血管,切斷腫瘤營養來源,直接殺死腫瘤細胞,或者誘導針對腫瘤的細胞免疫反應等。
人體內的免疫系統就像一支軍隊,可以抵御外來病原體入侵,同時也可以識別并消滅異常的“叛變”細胞,而癌細胞可以躲過這種監視。細胞治療的方法可以借助慢病毒載體,給免疫系統的士兵——T細胞安裝上能夠識別癌細胞的受體,幫助免疫系統識別并消滅腫瘤。慢病毒載體是改造艾滋病毒而來的,它的感染效率高,可以將外源基因穩定地插入到細胞基因組中,在細胞治療中應用廣泛。
(水云間薦自澎湃新聞網)