人造病毒

紐約州立大學斯托尼布魯克分校的研究人員於2002年製造出這種“假”脊髓灰質炎病毒。研究人員說,他們重新排列了脊髓灰質炎病毒的脫氧核糖核酸(DNA)的4種鹼基:腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。這些鹼基組成和排列順序決定生物的遺傳性狀。鹼基通過不同的排列組合成胺基酸,進而構成蛋白質。同一種胺基酸可通過不止一種鹼基排列組合形成,但不知為何,生物體通常總是偏愛特定的鹼基組合。

概述

(圖)人造病毒人造病

韓國研究組開發出用於基因治療的“人造病毒”,並成功完成將基因和藥物傳遞至癌細胞內的實驗。而該研究組開發了將絲帶形狀的蛋白質結構體,通過破壞核糖核酸(RNA)抑制DNA複製的siRNA(small interfering RNA)及疏水性分子結合起來的人造病毒。紐約州立大學斯托尼布魯克分校的研究人員於2002年製造出這種“假”脊髓灰質炎病毒。研究人員說,他們重新排列了脊髓灰質炎病毒的脫氧核糖核酸(DNA)的4種鹼基:腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。這些鹼基組成和排列順序決定生物的遺傳性狀。

鹼基通過不同的排列組合成胺基酸,進而構成蛋白質。同一種胺基酸可通過不止一種鹼基排列組合形成,但不知為何,生物體通常總是偏愛特定的鹼基組合。

研究人員基於DNA的這種特性,選擇相對“不受歡迎”的鹼基組合,利用獨特方法製造出一種“軟弱無力”的新型脊髓灰質炎病毒。 參與研究的分子遺傳學和微生物學教授布魯斯•福切在一份聲明中說:“最終,我們製造出一種可‘定做’的脊髓灰質炎病毒。它毒性相對較弱,只有很大劑量才會致病。”

研製原因

這是因為自然狀態的病毒是能夠向感染細胞傳達遺傳物質的高功效傳達體。科學家為了利用病毒治療遺傳疾病和遺傳性缺陷的患者,投入很多時間進行了研究。正如有陽光必有陰影,自然病毒遺傳基因傳達效果顯著,但是有可能引起人體的免疫反應或引發癌症等缺陷。結果,製造沒有副作用的人造病毒成為主要的研究課題。製造人造病毒最大的問題是大小和形狀難以調整,而人造病毒的大小和形狀正是最重要因素。

作用

人造病毒具有對發生反應、能釋放出活性氧的高分子“外殼”,殼內包裹著治療用基因,直徑約有100納米。把這種人造病毒放入細胞內,在細胞內被負責物質搬運的小泡吸收,一經照射光線,高分子外殼即釋放出活性氧破壞小泡的膜,在殼中包裹的治療用基因進入細胞並進到細胞核內。  在實驗中,研究人員給老鼠的結膜投放了這種人造病毒,然後用雷射照射時,確認了人造病毒只對照射的部分有效。

攻擊病毒

研究組在人造病毒上結合疏水性分子,使該物質成功到達癌細胞核。與以往開發的只能傳遞基因的人造病毒不同,這種人造病毒可以傳遞抗癌治療劑。此次開發的人造病毒不僅專門侵入目標細胞,還可以同時開展基因治療和藥物治療。目前通過細胞實驗,已確認基因傳遞能力和無毒性。當然,試驗成功並不意味著就可立即使用,今後將在人造病毒上結合抗癌治療劑和用於治療的基因進行動物實驗,觀察在動物身上有無毒性,及基因是否被傳遞至癌細胞,有效殺滅癌細胞。

引發爭議

美國科學家僅利用郵購的基因組序列信息和原材料、以及從網際網路上下載的配方,首次在試管中合成出了小兒麻痹症病毒。這一過程沒有藉助任何活的微生物,就製造出了與天然病毒傳染特性類似的人造病毒。

美國《科學》雜誌12日報導了紐約州立大學石溪分校科學家的這一成果,有關論文已在雜誌的網站上發表。但是這個成果也被比喻為“雙刃劍”,引起了科學界的激烈爭論。

(圖)人造病毒人造病毒

科學界對這一成果反應不一。一些科學家批評說,新研究是“不負責任的”,實際上為製造致命的生物恐怖武器提供了“圖紙”,類似的結果根本就不該公布。

但這個項目的負責人溫默則爭辯說,他們的研究就是要提醒人們,恐怖分子無須獲得接觸致命病毒的渠道,就可以比較容易地製造出生物恐怖製劑;在科學上,實驗的目的是要驗證已公布的小兒麻痹症病毒遺傳密碼是否正確;而且這一技術將來說不定還可以用來製造一些毒性較弱的病毒,為研製新型疫苗提供幫助。

能夠改進基因療法

病毒擅長於從感染的細胞中獲取遺傳物質進行自複製。這一特徵被用於開發基因治療手段,這些基因被引入到患者的細胞內進行遺傳疾病或是遺傳缺陷的治療。韓國的研究者製備了一種人造病毒。該研究發表在化學研究雜誌上,研究者可以使用人造病毒向癌症細胞內輸送治療性的基因和藥物。
天然的病毒在基因治療中具有極其高效的將基因輸入細胞的能力,它的缺點在於可能引起免疫應答或是產生癌症。人造的病毒無這些副作用,但卻不是特別的有效,因為人造病毒的大小和形狀難於控制,尤其難於控制輸入效率。以MyongsooLee為首的研究小組現發現一種新的策略,可以使人造病毒維持一定的形狀和大小。
研究者首先以帶狀蛋白結構作為研究模板。帶狀蛋白組織自身形成一個界定大小和形狀的線狀雙層的結構。與外界的蛋白臂連線起,並與RNA捆綁起來並嵌入其中。如果這個RNA與一個特定的基因序列互補,那么它可以特異的阻斷基因的閱讀。被稱之為干擾RNA(siRNA),這些序列代表一種有前途的基因療法人造病毒表面的葡萄糖生成器可以提高靶細胞表面的葡萄糖與人造病毒的結合率。這些輸送出現在所有哺乳動物的細胞中。腫瘤細胞中有大量的類似的輸送。
對一系列的人類癌症細胞的實驗結果表明,人造病毒非常有效的轉運siRNA並阻斷靶基因的表達。
此外,研究者還能將人造病毒與疏水分子相結合用於展示染色過程。染料被輸入腫瘤細胞的核酸里。這些結果十分有趣,因為這些核酸是許多重要瘤細胞的轉運靶位。

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