——基因工程的园丁们正力图培育能挽救千百万人生命的农作物。他们的发现或许使儿童免疫不得肝炎就像吃一只香蕉那样容易——
在拉乔拉(La Jolla),多数农民在一块块地里播种苜蓿草,收获做凉菜的绿叶蔬菜。米切 · 亨(Mitch Hein),这位Scripps研究院的科学家正培养着能抑制霍乱流行病的苜蓿草幼苗。他就在地下停车场的一个地下室里精心照料着能提供特效食物的菜园。在地下室每一个绿色塑料花罐里都有一株长得不整齐的苜蓿幼苗,是他用基因工程培育出来,里面含有其量恰好可置人于死命的霍乱毒素、他相信,此毒素任何人吃到足够数量就会产生免疫力。这些苜蓿幼苗都是可食用的疫苗,一种不用净化、不需用冷冻的血清,也不用皮下注射的疫苗,实际上不过是凉拌菜的调味料而已。
正当一些大型的生物技术公司的科学家们为改进超级市场的西红柿,或者为创造不受化学喷雾剂影响的农作物而探索时,少数像亨这样的研究人员却致力于把普通的水果和蔬菜改变成有可能给公众健康带来一场革命的非传统的疫苗。如果“基因工程园丁”获得成功的话,——临床试验给出他们在实验室预先得出的结论,则会有一天,只要有了一只苹果,就可以不求助于医生了。为预防每年千百万人被常见病夺去生命的方法不过是一片面包或一块水果而已。这些科学家赶走这些致命的病所使用的方法,就是用基因工程培育出会长出可食性疫苗的种子,然后给发展中国家的人民。他们希望做到,那些远离医院和公众保健站、没有接受过医疗训练的乡里人照顾自己的健康,容易得像耕自己的菜园一样。
尽管这一天离现在还有几年,但科学家们正迈开大步前进着,在他们前面,展现着这类植物价值的可能性,上月(1993年10月),亨在俄克拉荷马的Ardmore一小块地里第一次收获了他的苜蓿疫苗,现在他正在拉乔拉的实验室晾干。
像亨这样的科学家正在寻求一个方法把农业和医学联系在一起,他们已把人体免疫系统怎样战胜疾病的先进理论和DNA重组技术中的最新成就交相嫁接,其目的是利用植物力图通过接触无毒可食性的名叫抗原的化合物(从病毒或有毒细菌分离出来)培育出对疾病的抵抗力,此抗原能激起抗体具有免疫力而又不使人染上疾病。
如德克萨斯农医大学的分子生物学家查利斯 · 安淳(Charles Arntzen),业已生产出一个能预防胃肠病的马铃薯。目前正试图研究出一种预防B型肝炎——一种使全世界每年有3亿人病倒的疾病——的香蕉。又如生物学教授罗依 · 坎梯斯(Roy Curtis)正在圣路易的华盛顿大学用基因工程培植疫苗就用了花椰菜、胡萝卜和球甘兰,仅仅是为了证明他搞的那一套会有效而不是打算卖钱,坎梯斯研制的烟草疫苗能预防造成龋齿的那种细菌的入侵,因而能抑制牙齿变坏,安淳说:“我们做的事,有些人用传统的研究方法的观点来看,是离奇古怪的。”
植物长期以来在医药方面扮演着重要的角色,据纽约植物园负责研究工作的副主任布郎 · 伯鲁姆(Brian Bloom)说,在美国,处方上的药有1/4源出植物。科学家们一开始就无能为力合成新药品。失望之余,正把“植物药柜”来个翻箱倒柜地搜寻,其热忱日胜一日。如密苏里植物园的研究人员们自1991年来,在热带非洲和马达加斯加为国家癌症研究院收集了嫩枝、树干、花和果实,收集来的这批东西将进行筛选,找出有潜力用于抗癌处理和抗HIV处理的药物。今年(1993年)秋天,纽约植物园开始了一个200万美元的寻找计划,找到用作新药物的植物。
在自然界中还没有现成的、随时都可取用的治病药,所以,有些科学家正在实验室里创造一些大自然疏忽了没有给我们提供的能治病的植物。
保健专家们说,钻研可食性疫苗,特别有希望在发展中国家公众健康方面派上用场。像霍乱这样的疾病,讲究卫生是可以预防的,可是在一些国家,每年却有多达1,000万的儿童因没有接种疫苗被夺去生命。本来一些病可以用抗生素轻而易举的控制使其不致发作的。但在1980年后直至最近,出现了一种霍乱,一般的抗生素如氨苄青霉素、链霉素和四环素对它不起作用。这病也可注射疫苗来预防,但是即使便宜,在每年平均一个人只摊上10美元公众保健费的一些国家也无能为力。最新的DNA重组疫苗就非常贵。一种新问世的肝炎注射疫苗安全而且比常见的处理办法有效得多,但一个人花的钱也多达100美元。还有,艾滋病和可能受到污染的注射针使得接种在第三世界有明显的风险。研究中的可食性疫苗,可能不会比眼下大多数疫苗有效些,但价廉且易于分发。亨 · 安淳和坎梯斯三人在这方面的研究各自独立,自搞一套,但都希望为世界上那些甚至十分穷困的国家提供都能买得起而且安全的治病手段。
安淳在谈到他的生物科学和技术实验室时说 :“我们在追求我们的理想。我们必须设法把基因工程疫苗以适合于第三世界的方式发给像孟加拉、印度、中国和泰国等这些国家。这是一套生产的最简单的方式 :发给他们种子,让他们自个儿栽培、收获。”他还说:“我们需要的是不用火和不用冷藏就可以给孩子们吃的东西。”这就是他为什么想到香蕉的问题。他说“他不相信有人会找出比香蕉还好的东西,如果他成功了,则接种肝炎疫苗的费用就会降至每人1美分以下。但还有困难,而且不只一个。首先是直到最近,还没有一个人能在实验室里把新的基因强行嵌入到植物的细胞里去,灵巧操纵植物水果的基因结构,Arntis在一次艾滋病疫苗会议上报告称他领导的那个小组已解决了那部分问题,现在正测试香蕉里含有多少肝炎抗原。
亨用苜蓿草培育霍乱抗原的工作典型地说明了这类疫苗的研究工作是怎样展开的。他说,他花了6个月的时间才创造出一些含有外来基因的苜蓿草,他是用自然界原本存在的一#名叫“农杆菌”作“基因工程师”,使新的基因进入到苜蓿草细胞里成为其中的一部分,然后把该细胞培育成幼苗。他说,他之所以选用霍乱作实验用疫苗,是因为他确信来自这种致命疾病$抗原生存的时间比胃里的有腐蚀作用的酸还长,长得足以形成抗体。亨的可食性疫苗所依据的基本设想和那些较有传统色彩的疫苗一个样。当病进入人体,它就留下一个痕迹,揩擦不掉,免疫系统很快就认出这是微生物在“侵犯”,从而动员抗体对它采取行动,这就是为什么像麻疹这类儿童病很少再现的原因。
为防止疾病的出现,传统的办法是把弱化了的或死了的疾病有机物作为疫苗注入人体,以激发产生抗体。如麻疹的疫苗就含有伤残的或被杀死的病原体,结核病疫苗含有活着的细菌、白喉、破伤风疫苗就含有被杀死的细菌经净化的抗原。
采用DNA重组技术,研究人员就可把激发出免疫力的基因分离出来,用酶把它们割成游离状态,再嵌入无害的有机物里,研究人员就是用此种技术,用改变细菌基因的办法制造出疫苗来。但得出的成品仍须冷冻和注射。直到最近,还没有人想到吃可食性植物来代替注射法哩!因为还存在着主要的障碍,要使可食性疫苗完善,研究人员必须了解怎样才能使植物可靠地生产出疾病抗原,而且要生产得够多才能有效。
亨创造的植物疫苗的第一步用了小部分名叫“霍乱b链”的毒素(b链惯于渗入到作为喉头、肠胃的内衬的湿润粘膜里),通常在b链连接到a链时,a链就造成严重的脱水——霍乱最可怕的症状。但是b链能自个儿激动着产生抗体并不引发霍乱。不过研究人员还得保证抗原不能造成人们还理解不够的名叫“口忍受痛苦”的现象而招致反效果。这种现象会使免疫系统丧失对入侵细菌的警戒力,
坎梯斯说,谁如果抑制动物产生出免疫反应的能力,或许会造成传染,甚至比传染更精。亨快速地作了表演,他那只实验动物吃了混有纯抗原的平常吃的食物后,产生出对霍乱的免疫力而不形成“口忍受痛苦”的现象。它要人们相信,在更富有自然色彩、接受了各种气候、虫害和别的环境影响的洗礼而生长的新型的苜蓿草显示出可以量度的霍乱毒素,产生出一定量的抗原,但其值要低于他在实验室搞的那一种,其原因尚不详。现在他正给晾干的苜蓿草作护根处理使之成为老鼠食物来喂他实验室的老鼠,以计算这些老鼠要消化多少才能形成免疫力。再后,他希望了解苜蓿草是怎样集中组织里的抗原的,也希望了解怎样控制其数量。亨说:“做到了这点后,那就不再是什么科学了,而是‘吃’是烹调的艺术了。我们该把这种植物看成是麦芽片或面包瑞上桌呢,还是看成是苜蓿草的幼苗?”
[Los Angeles Times,1993年11月23日]