病毒的基因组序列是其最核心的組分(指混合物中的各个成分),抓住了病毒的基因组序列,就等于找到了病毒。找到病毒后,病毒学家就可以使用“毒门秘籍”——反向遗传操作系统“策反”病毒。
病毒学家的“毒门秘籍”
病毒是导致人类疾病的一类重要病原体。早在还不知道什么是病毒的时候,人类就已经想方设法对付病毒了。明朝时,中国人就开始使用人痘预防天花。后来,人们对病毒的认识越来越深刻,病毒研究成为一门单独的学科:病毒学。和一般人想象的不同,病毒学研究除了回答基础的科学问题、预防和治疗病毒之外,还涉及开发和利用病毒。而这些都离不开最重要的病毒研究工具:反向遗传操作系统。
反向遗传操作系统是指(对病毒)构建感染性克隆,对其进行基因工程改造,将改造后的感染性克隆转入细胞中,就能产生带有突变的病毒,然后用这些新的病毒去感染细胞或宿主,观察病毒的复制、宿主的症状等表型(即表现型),就可以研究病毒相关基因的功能。反向遗传操作系统可以说是病毒学家的“毒门秘籍”。
如何“策反”病毒
病毒的基因组序列是其最核心的组分(指混合物中的各个成分),抓住了病毒的基因组序列,就等于找到了病毒。找到病毒后,病毒学家就要开始“策反”病毒了。
以最近发布的新冠病毒反向遗传操作系统为例:它是借助酵母获得感染性克隆的。首先,新冠病毒基因组RNA(核糖核酸)通过逆转录及扩增获得DNA片段,或者直接合成病毒的DNA版本,然后在酵母中重组合成感染性克隆质粒,提取质粒之后,转录合成RNA,RNA转染细胞之后,就可以产生新冠病毒了。
由于各种抗生素的发现和应用,细菌对人类健康的危害大大降低了。但是,抗生素滥用带来了细菌耐药性的问题,其中有些细菌具有多重抗生素抗性,我们称之为超级细菌。超级细菌感染不仅非常危险的,而且在医学上是非常棘手的问题。噬菌体是可以感染细菌的病毒,因此使用噬菌体来治疗耐药菌感染,成为细菌感染治疗的思路之一。2015年,美国加州大学的一对科学家夫妇在埃及旅游途中,丈夫感染了超级细菌,生命垂危,后来使用噬菌体治疗才得以康复。
癌症是一类严重威胁人类健康的疾病,而某些病毒可以导致肿瘤消融,我们称之为溶瘤病毒。溶瘤病毒包含腺病毒、痘病毒、甲病毒、新城疫病毒等。这些病毒经过改造之后,可以用于癌症治疗:一方面不导致疾病;另一方面可以杀死肿瘤细胞。溶瘤病毒治疗肿瘤的机制有多种,比如破坏肿瘤血管,切断肿瘤营养来源,直接杀死肿瘤细胞,或者诱导针对肿瘤的细胞免疫反应等。
人体内的免疫系统就像一支军队,可以抵御外来病原体入侵,同时也可以识别并消灭异常的“叛变”细胞,而癌细胞可以躲过这种监视。细胞治疗的方法可以借助慢病毒载体,给免疫系统的士兵——T细胞安装上能够识别癌细胞的受体,帮助免疫系统识别并消灭肿瘤。慢病毒载体是改造艾滋病毒而来的,它的感染效率高,可以将外源基因稳定地插入到细胞基因组中,在细胞治疗中应用广泛。
(水云间荐自澎湃新闻网)