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因为疫苗的出现,我们对诸如天花之类的疾病不再像古时候那样只能听天由命。但是,几乎所有的小孩子都是不喜欢打针的,因此我们对科幻故事里能够吃的疫苗就格外渴望,总是想,打疫苗的时候,不是打针,而是发给每个人一个苹果或者一根香蕉,该是多么美丽的事情。那么,能吃的疫苗,离现实还有多远呢?
我们知道,许多疾病是由病原体引起的。病原体侵入人体后,烧杀掳掠干尽坏事,人体也就“生病”了。不过哪里有侵略,哪里就有抵抗。病原体也会促成人体形成防御机制,产生被称为“抗体”的蛋白质与病原体斗争。只是在第一次产生的时候,抗体的力量往往无法与病原体抗衡,所以人体会发病。不过这些抗体会长期甚至终身存在于人体中,在病原体下次来袭的时候,抗体便有足够的力量和经验来“保卫家园”了。这个时候,病原体只能无功而返,也就是平常所说的,人体对这种病原体“免疫”了。
然而,靠得场大病来免疫毕竟是件很危险的事情。实际上,抗体的产生并不需要大规模外敌入侵,只要有一些解除了武装的敌人——失去了繁殖力的病原体,甚至完全死掉了的病原体,也足以引起人体的重视,从而产生抗体。一旦抗体产生,人体也就获得了对这种病原体的免疫力。我们管这个过程叫作“接种”,而把那些失去作恶能力的病原体叫作“疫苗”。
传统上的疫苗是通过打针来实现接种的。虽然这种方式很直接很有效,但也有一些弊端。比如说,最需要接种的是小孩,而小孩都不喜欢打针。其实更重要的是,打针接种很容易产生感染。据统计,世界上因为打针接种导致感染的病例,每年多达上百万起。如果疫苗能够口服的话,就可以避免上述的两个问题。
疫苗的实质是某种东西,进入人体之后让人体产生相应的抗体。至于这种东西是不是原来的病原体,并不是问题的关键。但是传统的病原体往往只能通过注射才能起作用,如果吃进肚子里,就会被消化分解而起不了作用。分子生物学的发展让人们可以很容易地获得病原基因,所以疫苗就可以是那段基因合成的蛋白质。这样的蛋白质被称为“抗原”,口服疫苗的关键就是产生的抗原吃进肚子里能够躲过消化液的进攻,到达人体的粘膜,激发人体防御机制而产生抗体。
大家都知道,植物细胞外有一层细胞壁,它可以在一定程度上保护其中的蛋白。如果把病原基因转入植物体内,那么植物组织中就会产生相应的蛋白质。而这些蛋白质随着植物被人吃下,就可能成为抗原而对人体“接种”。这种转基因植物一旦形成,就可以使用种子一代代的生长,很容易实现大规模生产。但是它有一个最大的缺陷就是产生的病原蛋白含量比较低,不容易达到足以引发抗体产生的浓度。
在致病基因中,往往只有其中的一小段序列负责引发抗体形成,而其他的氨基酸序列只是凑热闹以壮声势。如果人们辨认出了那段干活的序列,就可以把它切下融合到植物病毒中。病毒的繁殖能力超强,到了植物上就以星火燎原之势大量产生病毒颗粒。这些病毒颗粒的蛋白质中含有我们想要的那段氨基酸序列,进入人体之后同样能够引发抗体产生而实现“接种”。这种方式产生的蛋白质浓度要高得多,所得的抗原(或者说“疫苗”)可以进行纯化以后使用,也可以直接食用。因为植物病毒只在植物上繁殖,在动物体中比流落平阳的老虎还惨,完全没有作恶能力,所以人们也不用担心这些“病毒”的危害。
上个世纪90年代初,人们把一些抗原转入土豆,在得到的转基因土豆中获得了一定浓度的抗原蛋白。把这种生土豆喂老鼠一段时间之后,在老鼠血液中检测到了相应的抗体蛋白,从而证实了用植物生产口服疫苗的可行性。从那以后,乙肝、诺瓦克病毒等病原体在植物中的表达得到了大量研究。除了土豆,还在西红柿、香蕉、水稻、玉米和烟草等植物中进行了尝试。通常这些研究都能获得一定量的抗原,把这些抗原蛋白或者植物病毒颗粒喂给老鼠吃上一段时间,能够在老鼠体内检测到相应的抗体。
不过,这些疫苗进行了临床实验的并不多见。第一个进行临床实验的是导致拉稀的大肠杆菌疫苗。1998年,11个“自愿者”服用了生的含有疫苗的转基因土豆,结果有10个产生了明显的抗体信号。虽然这项临床实验样本量不大,但是证明了转基因生物产生的疫苗可以通过口服实现接种,因而被认为在这一领域的研究中具有里程碑的意义。
虽然临床实验还不多,规模也很小,但已经足以表明用植物来生产口服疫苗完全可行并且具有很大的潜力。不过,要进行商业化的生产,还有很远的路要走。比如说,目前研究比较多的这些植物,也都各有利弊,还没有一个完美的答案。烟草很容易操作,抗原产生效率也高,但是烟草叶子毕竟不能当作蔬菜水果来吃;土豆价格便宜量又足,转基因操作也很成熟,但是生吃土豆也是一件很难的事情,煮熟了却又会破坏疫苗的活性;香蕉、西红柿生吃倒是没有任何问题,但是香蕉的转基因操作研究还很有限,而西红柿本身的蛋白含量就低,酸性环境更有可能和抗原不兼容……
除此以外,还有许多其他的问题没有解决。比如说:如何选择抗原?疫苗生产的效率是否够高?等等。只有这些问题得到了很好的解决,不用打针而只需要吃蔬菜、水果就可以接种防病的疫苗才能进入实用。一些研究告诉我们,这条路是可行的,而将来的研究是要清除路上的障碍。现在的孩子还得通过打针来接种疫苗,但或许他们的孩子就可以吃上疫苗了。
编辑/梁宇清
我们知道,许多疾病是由病原体引起的。病原体侵入人体后,烧杀掳掠干尽坏事,人体也就“生病”了。不过哪里有侵略,哪里就有抵抗。病原体也会促成人体形成防御机制,产生被称为“抗体”的蛋白质与病原体斗争。只是在第一次产生的时候,抗体的力量往往无法与病原体抗衡,所以人体会发病。不过这些抗体会长期甚至终身存在于人体中,在病原体下次来袭的时候,抗体便有足够的力量和经验来“保卫家园”了。这个时候,病原体只能无功而返,也就是平常所说的,人体对这种病原体“免疫”了。
然而,靠得场大病来免疫毕竟是件很危险的事情。实际上,抗体的产生并不需要大规模外敌入侵,只要有一些解除了武装的敌人——失去了繁殖力的病原体,甚至完全死掉了的病原体,也足以引起人体的重视,从而产生抗体。一旦抗体产生,人体也就获得了对这种病原体的免疫力。我们管这个过程叫作“接种”,而把那些失去作恶能力的病原体叫作“疫苗”。
传统上的疫苗是通过打针来实现接种的。虽然这种方式很直接很有效,但也有一些弊端。比如说,最需要接种的是小孩,而小孩都不喜欢打针。其实更重要的是,打针接种很容易产生感染。据统计,世界上因为打针接种导致感染的病例,每年多达上百万起。如果疫苗能够口服的话,就可以避免上述的两个问题。
疫苗的实质是某种东西,进入人体之后让人体产生相应的抗体。至于这种东西是不是原来的病原体,并不是问题的关键。但是传统的病原体往往只能通过注射才能起作用,如果吃进肚子里,就会被消化分解而起不了作用。分子生物学的发展让人们可以很容易地获得病原基因,所以疫苗就可以是那段基因合成的蛋白质。这样的蛋白质被称为“抗原”,口服疫苗的关键就是产生的抗原吃进肚子里能够躲过消化液的进攻,到达人体的粘膜,激发人体防御机制而产生抗体。
大家都知道,植物细胞外有一层细胞壁,它可以在一定程度上保护其中的蛋白。如果把病原基因转入植物体内,那么植物组织中就会产生相应的蛋白质。而这些蛋白质随着植物被人吃下,就可能成为抗原而对人体“接种”。这种转基因植物一旦形成,就可以使用种子一代代的生长,很容易实现大规模生产。但是它有一个最大的缺陷就是产生的病原蛋白含量比较低,不容易达到足以引发抗体产生的浓度。
在致病基因中,往往只有其中的一小段序列负责引发抗体形成,而其他的氨基酸序列只是凑热闹以壮声势。如果人们辨认出了那段干活的序列,就可以把它切下融合到植物病毒中。病毒的繁殖能力超强,到了植物上就以星火燎原之势大量产生病毒颗粒。这些病毒颗粒的蛋白质中含有我们想要的那段氨基酸序列,进入人体之后同样能够引发抗体产生而实现“接种”。这种方式产生的蛋白质浓度要高得多,所得的抗原(或者说“疫苗”)可以进行纯化以后使用,也可以直接食用。因为植物病毒只在植物上繁殖,在动物体中比流落平阳的老虎还惨,完全没有作恶能力,所以人们也不用担心这些“病毒”的危害。
上个世纪90年代初,人们把一些抗原转入土豆,在得到的转基因土豆中获得了一定浓度的抗原蛋白。把这种生土豆喂老鼠一段时间之后,在老鼠血液中检测到了相应的抗体蛋白,从而证实了用植物生产口服疫苗的可行性。从那以后,乙肝、诺瓦克病毒等病原体在植物中的表达得到了大量研究。除了土豆,还在西红柿、香蕉、水稻、玉米和烟草等植物中进行了尝试。通常这些研究都能获得一定量的抗原,把这些抗原蛋白或者植物病毒颗粒喂给老鼠吃上一段时间,能够在老鼠体内检测到相应的抗体。
不过,这些疫苗进行了临床实验的并不多见。第一个进行临床实验的是导致拉稀的大肠杆菌疫苗。1998年,11个“自愿者”服用了生的含有疫苗的转基因土豆,结果有10个产生了明显的抗体信号。虽然这项临床实验样本量不大,但是证明了转基因生物产生的疫苗可以通过口服实现接种,因而被认为在这一领域的研究中具有里程碑的意义。
虽然临床实验还不多,规模也很小,但已经足以表明用植物来生产口服疫苗完全可行并且具有很大的潜力。不过,要进行商业化的生产,还有很远的路要走。比如说,目前研究比较多的这些植物,也都各有利弊,还没有一个完美的答案。烟草很容易操作,抗原产生效率也高,但是烟草叶子毕竟不能当作蔬菜水果来吃;土豆价格便宜量又足,转基因操作也很成熟,但是生吃土豆也是一件很难的事情,煮熟了却又会破坏疫苗的活性;香蕉、西红柿生吃倒是没有任何问题,但是香蕉的转基因操作研究还很有限,而西红柿本身的蛋白含量就低,酸性环境更有可能和抗原不兼容……
除此以外,还有许多其他的问题没有解决。比如说:如何选择抗原?疫苗生产的效率是否够高?等等。只有这些问题得到了很好的解决,不用打针而只需要吃蔬菜、水果就可以接种防病的疫苗才能进入实用。一些研究告诉我们,这条路是可行的,而将来的研究是要清除路上的障碍。现在的孩子还得通过打针来接种疫苗,但或许他们的孩子就可以吃上疫苗了。
编辑/梁宇清