食物除了提供生命維持所需的能量,其中的營養元素和生物活性物質還會透過方方面面影響人體對於疾病的易感性和恢復能力。然而,無論一些人和媒體把食療的效果說得多神,對於疾病的治療,合理的藥物使用仍然難以被單純的食物攝入所取代。不過,“以食為藥”的想法在今後還真有可能成為現實。近期,日本的科學家就利用轉基因技術讓大米帶有了抵抗輪狀病毒的藥物成分,用這些大米餵養感染輪狀病毒的老鼠,能夠顯著改善的症狀。
這種含在大米中的藥物就是抗體,它原本是由體內免疫細胞為了抵抗特定病原體而生產的“武器”。對於病毒感染來說,人體內的免疫細胞會透過識別病毒表面的蛋白質而產生特異的抗體。在抗體結合到這些蛋白質上之後,病毒對於細胞的吸附能力或脫衣殼的過程會受到抑制,此時,病毒對於細胞的感染能力就大為減弱。失去了感染細胞的能力,病毒就不能夠有效地複製擴增,在很短的時間內會被機體清除乾淨。
很容易想到,如果能夠分離到或者在體外製造出這些抗體,那就能作為一種有效的抗病毒藥物。由於抗體是的免疫系統直接發揮效應的“武器”,所以這種抗病毒藥物除了效果好,發揮作用也非常快。
其實一直以來,醫生都在使用抗體幫助病人戰勝病毒的攻擊。在埃博拉病毒和SARS冠狀病毒暴發的時候,醫生都曾使用愈後血漿成功挽救病人的生命,這種愈後血漿是從受到同樣病毒感染並痊癒的人體內分離到的,裡面的有效成分就是特異性抗體;在被犬等動物咬傷後,如果傷口較大,或者犬有疑似的症狀,醫生在注射狂犬病疫苗的同時還會增加註射人狂犬病免疫球蛋白,以最大程度的降低感染的風險,而免疫球蛋白就是抗體的另一個名字。
日本科學家制造的“大米武器”所針對的輪狀病毒(rotavirus,RV)是引起人類非細菌性腹瀉的主要病原體之一,RV感染也是導致是嬰幼兒腹瀉的主要原因。世界上每年死於腹瀉的兒童約330萬名,其中87萬是死於輪狀病毒感染。我國嬰幼兒腹瀉多發於秋冬季,其中40~60%是由於感染輪狀病毒所致。
RV主要感染腸道粘膜細胞,並能透過糞便大量排出,而攝入受汙染的食物或水也是感染RV的主要途徑。人感染RV後通常會出現嘔吐和腹瀉等症狀,但因個體性差異,以及感染RV的型別不同,有些人僅會出現隱性感染,沒有明顯的症狀,而有些人則會出現嚴重的和脫水,甚至死亡。
針對於輪狀病毒的疫苗已經問世,但研究發現,這些疫苗對於10-15%的個體不能起到保護作用。同時,對於某些免疫缺陷的個體,使用輪狀病毒減毒活疫苗非但不能起到保護作用,還有被感染的風險。幸運的是,針對RV的抗體已經被研製出來,它的有效性和安全性已經通過了臨床試驗驗證。
然而,製造抗體並不是一件容易的事情。首先,我們需要利用基因工程的方法讓酵母表達這種抗體,然後需要透過複雜的方法在保證抗體活性的條件下把抗體純化出來,最後還需要對抗體的純度和質量進行檢測。這樣的製造過程工藝複雜,而且產量有限,所以價格極高。另外,抗體是具有生物學活性的蛋白質,在製造出來後需要非常嚴格的冷藏條件來保證它的活性,所以儲存和運輸的成本也很高。
科學家們想到了一個很好的辦法,他們同樣利用基因工程的方法,把編碼針對RV的抗體基因放進了大米的基因組,也就是利用大米表達出這種抗體。同時,他們還透過一些方法降低了大米中原本大量儲存的蛋白質,從而進一步提高了抗體在大米中的含量。
這種在大米中含有的抗體並不是完整的,而只是抗體上負責結合病毒表面蛋白質的片段,這樣的抗體片段不但具有很強的熱穩定性,還能夠抵抗胃蛋白酶和胃酸。在實驗中,科學家先把這些大米用94攝氏度的高溫加熱半個小時,再去餵養RV感染的老鼠,結果依然能夠起到顯著的治療效果。所以,我們可以用這樣的大米蒸一鍋香噴噴的米飯或者做成米粉糊,再配上美味可口的菜餚,而不用擔心有效成分被破壞。
除了使用方便,轉基因抗體大米的優勢還有很多。首先,製造這種大米種子的技術已經很成熟,種植條件和一般的大米類似,而不需要複雜的工廠和嚴格的無菌工藝;其次,這種大米中的抗體含量很高,對於6個月到24個月大的嬰兒或幼兒,每天服用20-30克米粉就能達到治療劑量;再次,這種大米在室溫儲存一年以上,其中的抗體成分都不會失效,所以儲存和運輸起來也相當方便。由於不需要冷鏈,抗體大米可以很容易地送到偏遠落後地區;最後,這種大米在收穫後可以直接使用,而不需要透過複雜的方法和裝置把裡面的抗體純化出來,這不但能夠最大程度的保留抗體的含量,還能夠避免純化過程中造成的汙染。說了這麼多,其實總結起來最重要的一點就是,轉基因抗體大米極大地降低了抗體生產和使用的成本。
這種大米剛剛在實驗室研製出來,雖然動物實驗的結果已經表明它具有很高的有效性和安全性,但在給病人使用前還需要進行嚴格的臨床試驗。利用同樣的方法,科學家們已經制造出了用於預防的大米疫苗,並且開始嘗試製造針對其他腸道病毒感染和非感染性腸道疾病的轉基因大米。
隨著研究的深入,可以用於承載藥物的食材種類會越來越豐富。今後你去醫院看病,醫生開的處方不是讓你屁股上挨一針,也不是給你一大堆難以下嚥的藥片,而是豐富多彩的食材,那將是一件多麼讓人欣慰的事情。