巴黎的巴斯德研究所已有一百年历史。目前,它是研究艾滋病疫苗以及其他许多科学研究的中心。
当温莎公爵夫人去世时,大众新闻的大标题这样来描述巴斯德研究所:“公爵夫人把珠宝献给了艾滋病研究室。”在这之前,洛克 · 赫德森(Rock Hudson)已领导巴斯德研究所走在了与艾滋病进行斗争的最前列,赫德森患有艾滋病,他仅在去世前才去过巴黎的“艾滋病实验室”。
实际上,艾滋病的研究只是巴斯德研究所科研工作的很小的一部分。大约有2000多人在巴黎这个研究所工作。这包括800名科学家,其中的一半是访问学者。研究所有九个部系和七十多个科研小组。它们分别从事研究细菌学,真菌学,分子遗传学,生态学,免疫学以及实验生理病理学。另外,还有病毒学——对这一学科的研究使得巴斯德研究所的科学家发现了引起艾滋病的病毒——即人类免疫缺陷病毒(HIV)。
巴斯德研究所并不仅仅是科学研究的中心。它还拥有自己的医院,专门治疗传染病。法国有三十二个国家传染病监测中心,其中的十四个在巴斯德研究所。内有九个监测中心专为世界卫生组织(WHO)监测流行性感冒,狂犬病,病毒性肝炎,鼠疫,霍乱以及艾滋病。巴斯德研究所与下面两个公司关系密切。第一个是巴斯德诊断公司,它出售检验试剂,如进行妊娠试验。第二个是巴斯德疫苗公司,它生产出售各种疫苗,如乙型肝炎疫苗和流感疫苗。这个公司希望,下一步将生产HIV疫苗。
巴斯德在1887年10月建立巴斯德研究所。巴斯德研究所一个世纪的传统已经形成了一种称为“巴斯德传统”的哲学观。
一百年来,巴斯德研究所已经发现和发展了许多科学技术,已常规地用于新兴的生物技术工业。目前基因定位术、克隆以及重组基因这些方法在生物技术研究室中已像试管一样常用。巴斯德研究所的研究发展可通过对乳头状瘤病毒的研究来说明。这种病毒可引起皮肤疣并能致癌。该所乳头状瘤病毒研究室主任Géraid Orth在1960年代初期首先研究这类病毒,这是基因技术学革命的开始。他开始研究在白尾野兔皮肤疣上发现的病毒。这种野兔属于Sylvilagus属,生活在北美。这种病毒称为Shope病毒,由研究人员在1930年代所发现。由于它对动物致癌,因而引起科学家的兴趣。这种病毒引起的白尾野兔皮肤疣,大约有1/4能转化为癌症。
然而,白尾野兔几乎不可能在实验室内饲养、这为研究病毒带来了困难。病毒的确也能在家兔身上生存并能致癌。但不幸的是,家兔的皮肤疣所携带的病毒远远少于野兔携带的病毒。家兔不能为研究人员提供足够的病毒以进行研究。
为解决这个问题,科学家可以使癌变细胞从一只白尾野兔移植到另一只上、科学家在1940年代就发展了这种技术。当他们进行这种实验时,他们发现接受移植痛细胞的动物很少能对病毒产生抗体。这表明,病毒并不出现在动物血液中但动物仍然发病。科学家认为,病毒一定按某种方式隐藏起来,但科学家对此却无法作出清楚的解释。
1960年代初期,Orth在新技术“基因探针”的帮助下开始探讨这一问题。有些小片段DNA的化学结构与那种特殊DNA—也就是Shope病毒DNA的结构有关。如果病毒DNA存在,那么,以某种方式标记的探针将能发现这种DNA。Orth首先发现,病毒的基因物质即基因组已完全整合在野兔的DNA之中。这可以解释,为什么病毒在重新诱发皮肤疣和癌症以前可长期“消声匿迹”。
直到1970年代中期,科学家才认识到,一种简单的病毒可引起人类的皮肤疣。一种疣看上去不同于另一种,这可能是由于皮肤类型的不同,即病毒可以感染机体不同部位的皮肤。Orth对皮肤发育障碍疣感兴趣,大约患有这种疣的1/3的病人能发展为皮肤癌。Orth设想,用白尾野兔的Shope病毒来解释人体上的疣如何发展为癌,这将是一种有用的模型。病毒学家总是对人类的疾病用动物“模型”来研究——按照模型,一种病毒或一组病毒可引起动物和人类相同的症状——因为动物疾病可以用来说明人体的状况。
当Orth及其同事在1970年代中期从人体疣上分离出病毒时,他们应用了新的技术来观察这些病毒是否相同。他们使用了一组酶,称为限制酶。这种酶能在不同的点切断DNA,切点取决于该部位的化学组分。Orth最初用这种方法,发现了引起人类疣的四种不同的病毒。
从那时起,Orth以及其他研究人员已分离出大约50种人类乳头状瘤病毒。他们使用的技术之一是,在不同条件下用疣细胞的基因物质来重组(杂交)DNA。如果一个探针在“严格”的条件下插入DNA,那么可以显示,探针和细胞DNA之间还有一种精确的相似物——这意味着,探针已经发现了细胞DNA中的病毒。Orth首先使用这种技术发现了白尾野兔细胞中的Shope病毒。在不太严格的条件下,将探针结合到DNA上,研究人员也能发现相似的其它病毒,但却不能发现基因的组分。
DNA探针形成了进行人类乳头状瘤病毒实验的基础。巴斯德研究所正在发展一种试验技术,它能察觉那些引起生殖器疣并能导致子宫颈癌的乳头状瘤病毒。Orth研究小组的Odile Croissant和Francoise Breitburd估计,患有子宫颈癌而无临床症状的妇女,有10%受到乳头状瘤病毒的感染。其中半数以上由于该病毒的存在而有恶变危险。目前,Croissant和Breitburd正在研究乳头状瘤试验的可靠性。他们对2000例妇女作了宫颈涂片进行试验。
他们下一阶段将要研究探讨的是乳头状瘤病毒使正常细胞癌变的机制。他们设想,皮肤细胞从开始分化到趋于成熟这一时期出现了异常,细胞实际死亡,而鳞状细胞层在皮肤上出现。这一发育时期,许多基因处于活跃状态,也有的则处于静止状态。研究人员认为,调节细胞基因表达的“开关”对乳头状瘤病毒的调节也有作用。在一种人类恶性乳头状瘤病毒上,Orth的研究小组已发现病毒中的两组基因。“早期”的一组在皮肤细胞的早期增生阶段中似乎很重要;“晚期”的一组基因在增生后期很重要。他们认为,早期基因与乳头状瘤引起恶变的机制有关。
调节基因的基因开关是巴斯德研究所获奖的研究课题。1965年,Francois Jacob,Andr6 Lwoff以及Jacques Monod因为发现了基因调节的机制而获诺贝尔奖。正是这一研究课题,它影响了巴斯德研究所的许多不同的研究领域。例如,科学家开始对乙酰胆碱蛋白受体进行研究。乙酰胆碱能穿过神经肌肉间隙,把神经冲动从神经细胞传到肌肉细胞,并引起肌细胞的收缩。如果知道细胞如何控制制造乙酰胆碱蛋白受体,那么科学家就能解释某些肌肉疾患。
巴斯德研究所的科学家首先分离出乙酰胆碱受体。它由5个亚单位组成并位于神经细胞或肌细胞膜上。科学家发现,随着肌细胞的发育,它在某一阶段开始产生这些受体。然后,这些受体似乎分布在整个细胞膜上。当神经细胞与肌细胞发生联系时,这些蛋白受体集中于神经与肌细胞相遇的部位,实际上是神经肌肉接点。
细胞可以停止制造蛋白受体。在细胞发育的早期,某种机制可以开启受体蛋白的基因密码,以后又可再次关闭。该所Jean-Pierre Changeux领导的研究小组试图发现这一控制机制。
类似的研究小组也在试图发现,哪种化学物质可以控制附着于肌细胞的神经细胞的生长——即所谓的运动神经元生长因子。1986年,意大利学者Rita Levi-Montalcini因为发现能刺激其它类型的神经细胞的类似化学物质而荣获诺贝尔奖。她本人称这种化学物质为神经生长因子。在该所工作八年的英国学者Christopher Henderson说,他的研究小组也快要发现这种令人迷惑不解的化学物质。Henderson及其同事认为,这种物质是存在的。例如,如果从鸡胚胎中去除肢体,那么从中胚层向肢体生长发育的神经细胞就很少。如果再植入一个外来的肢体,那么可引起更多的神经细胞生长。这种假设认为,肌细胞释放某种化学信号使得神经细胞生长,并与肌细胞相遇。
对神经细胞进行治疗的化学物质
Henderson及其同事通过实验发现,如果从肌细胞得到纯净的提取物,那么这些提取物能很好地刺激培养液中神经细胞的生长。研究人员似乎正在生产这种化学物质。提取的这种物质的浓度也越来越高。起初,他们得到的提取物,可能带有数千种不同的蛋白质。Henderson—旦发现那种最可能是生长因子的蛋白质,他就能进行试验加以证实。他可以将这种蛋白质注射到动物体内,使动物产生抗体。然后观察这种抗体是否能阻止活跃的神经细胞的生长。如果结果肯定,那么他就发现了生长因子。
寻找这种蛋白的重要性还在于,它在成人的运动神经疾患中起着重要作用。这种神经疾患可致成年病人麻痹并在2 ~ 3年内死亡;也可导致小儿脊柱肌肉萎缩。Henderson和其他研究人员建议,可把这种生长因子用于神经疾患。或许,肌肉能阻止产生这种蛋白质,或者某种物质能阻止它,并因此阻止了生长因子刺教神经细胞的生长。
巴斯德研究所的许多科学家正在研究几种医学上常见的疾患。例如,Michel Brahic试图发现多发性硬化症的原因。多年来,科学家对神经系统的这一疾患感到迷惑不解。这种神经&有隔绝电流的髓磷酯鞘。Brahic还对老鼠的同一疾患进行了研究。该病由Theiler病毒引起。这一动物模型似乎与人类疾患相似,因为两者的神经都没有髓磷酯鞘。
Theiler病毒的基因物质不是DNA,而是RNA。Brahic和研究这种病毒的其他学者已经了解到,这种病毒在鼠的脑细胞中可生存很长时间,并且不受由鼠免疫系统产生的抗体的攻击。Brahic对实验老鼠使用了改进的技术,并期望有助于解决是什么引起了人类多发性硬化症。目前,大约有六种病毒与多发性硬化症有关。它们中似乎没有一个是引起该病的主要病原。
Brahic认为,研究人员可以从患有该病的病人身上分离这种病毒。这种病毒能在适于其生长的特殊细胞上大量繁殖。在一个病人身上,科学家可以发现许多已知的病毒,因为他们已经知道使病毒繁殖生长的定型细胞。
Brahic用不同的方法研究这一问题,并为他研究Theiler病毒打下了基础。他正从所有死于多发性硬化症病人的脑细胞中提取RNA,并在细菌细胞上克隆每一类RNA。他已首先制造出PNA复制品。这就意味着,他已能大量复制存在于脑细胞的每一类RNA分子。他把一组探针用于健康人的RNA,他想知道在健康人身上没有的BNA,在病人身上是否存在,如果存在这种RNA,那么这可能是引起多发性硬化症的RNA病毒。
然而,可能还有另一种解释。如果Brahic的确发现了杂交RNA,那么,这可能是因为这种基因在病人身上表达,而在健康人身上不表达。因此,这样一种发现仍能较多地解释多发性硬化症的原因。
Brahic为了发现多发性硬化症的原因,还在进行长期的研究,并且进一步研究防治措施。这不包括巴斯德研究所研究人员研究的其它疾病。巴斯德研究所拥有49%的巴斯德疫苗。这些疫苗通过基因工程来生产,专门对付乙型肝炎。乙型肝炎每年可使全世界二百万人丧生。这种疫苗由两类病毒蛋白组成。生产这种疫苗是通过把这些病毒蛋白的基因密码植入中国仓鼠卵巢细胞,然后在发酵罐中大量生产。生产公司再从发酵罐中的剩余物质中分离出病毒蛋白。
在法国的全国试验中,这个公司已对500多人应用这种疫苗,并期望在1987年年底允许出售这种疫苗。幸运的法国巴斯德疫苗,像其它许多国家的一样,是一种具有高度保护作用的药物,并且国家允许出售。这同时也影响了用于乙型肝炎的其它基因工程疫苗在法国的出售。这些疫苗由英国人Smith,Kline和French制造并也在英国出售。然而,欧洲经济共同体制定的新政策在1992年一旦成为法律,贸易保护主义就不再可能继续存在了。
巴斯德疫苗中的疟疾疫苗并不是很幸运。但该所的研究人员有信心,他们将能成功地生产出一种对抗疟原虫的有效疫苗。由Pereira da Silva领导的研究小组正在对一组生活在法国吉亚纳山区的卡宴地区的猴子进行疫苗试验。猴子产生的抗体似乎对“中性”疟原虫有效。但研究人员必须使这种疫苗在人类也同样有效。一旦他们的研究取得这一结果,那么巴斯德研究所就承担了大量生产这种疫苗的任务。同时,疫苗作为一种化学物质,既能保护机体,防治疟疾,又能不失去其化学物质的杀伤效力。前已述及,对艾滋病的研究是该所研究工作的一小部分。但迄今为止,巴斯德研究所最重要的研究活动是发展艾滋病疫苗。如果这项研究取得成功,那么这将是自路易斯 · 巴斯德解决狂犬病疫苗以来最为成功的科研成果。
[New Scientist,1987年10月15日]