当前位置: 首页 > 招生就业 > 本科生招生 > 正文

生物技术科普系列——植物抗体

发布时间:2021年01月07日 浏览次数:

2020年的春天,我们都经历了一场新冠病毒带来的全球风暴。而由于没有特效药物,风暴至今未能过去。


BC58

疫情地图


然而,人类与疾病的抗争永远都是进行时,关于对抗病毒的故事也总是在历史中重复上演。在这里,我们要介绍的是一则关于抗病毒特效药的故事——抗埃博拉神药ZMapp的诞生


259D7

埃博拉病毒艺术效果图


故事从2015年讲起

2015年夏天,正是埃博拉病毒大肆肆虐非洲的关键时期。一天夜里,身处美国马里兰州陆军传染病实验室的柯宾格博士接到了一个紧急的电话。这个深夜电话来自无国界医生组织的工作人员,他们将一个紧急通知传达给了柯宾格博士:布拉特利医生——一位在埃博拉肆虐得最凶残的时候来到了非洲的勇敢斗士,不幸感染了埃博拉病毒。他在弥留之际,做出了一个伟大的决定——签署了一份同意书。他决定将生命的最后时光奉献给抗击埃博拉的事业,愿意作为实验志愿者去试验一种尚未成熟的抗埃博拉的特异性药物

而这个药物 ,就是柯宾格教授正在研制的一种从烟草中提取 出来针对埃博拉病毒的特效抗体药物——ZMapp。


2D800

柯宾格博士与布拉特利医生



ZMapp真是针对埃博拉的特效药吗?


这就要从ZMapp设计理念说起。柯宾格博士早期研究发现,人类的免疫系统并不是对埃博拉病毒毫无反应,只是在免疫系统形成强大的防御力量之前,埃博拉病毒就已经侵害入了我们的器官,对器官造成了不可恢复的损伤。而现在世界上,还没有针对埃博拉病毒的特效药物。在经历数次失败,研究遇到瓶颈的时候,柯宾格教授想到了抗体

如果能将针对埃博拉病毒的 抗体注入患者体内,捕捉和封闭埃博拉病毒 ,阻止它侵害我们的组织器官,给我们的免疫系统 足够的时间进行反应和防御 ,是不是就可以达到治疗的效果呢?  


 

2811E

ZMapp设计理念




新颖独特的制备方法


为了验证他的假设,柯宾格教授采取了一个非常新颖而独特的方法制备他的抗体药物,这种抗体药物不是我们传统意义上的抗体,它是由一种神奇的植物种出来的特殊抗体。

柯宾格博士和他的朋友们,从埃博拉免疫的小鼠体内获得了针对埃博拉病毒的抗体基因 ,再将抗体基因包装到烟草花叶病毒 中,再用这种病毒去感染烟草 ,在病毒与烟草的相互作用中,这种只感染植物不感染人的特殊病毒就像一个个小小的加工厂,能够通过基因表达出我们所需要的抗体。这是一个非常快速的生产过程 ,在烟草花叶病毒的作用下,一片烟草叶子感染之后,随着微风吹过,叶片相互触碰,这种病变就像波浪一样,快速感染整片的烟叶作物田。  


3DD82

烟草作物田

这样,很短的时间内(一周左右),就可以收获大量的感染了病毒的烟叶提取出病毒表面的抗体片段来制备抗体药物了。  

25484

抗体生产制备示意图



这样的药物治疗效果如何呢?

柯宾格博士的团队实验发现,感染了埃博拉病毒的猴子使用了特异性抗体药物之后,不仅存活了下来,而且在很短的时间之内完全恢复了健康。一时间动物实验室中欢声雷动,他们受到了极大的鼓舞,再接再厉,连续尝试了十几种植物抗体的组合,最终选择了三种抗体的组合形成了现在的ZMapp制剂。该抗体组合药物对实验动物的保护作用,也从感染后1天逐渐延长到感染后5~7天。

世界卫生组织的工作人员之所以找到他,正是因为看到了他在Nature 上发表的一篇关于用ZMapp治疗16只感染了埃博拉病毒的恒河猴全部有效的文章。尽管在当时,ZMapp还没有做过人体临床实验    
布拉德利医生愿意用自己的生命去验证这种极有前景的特效药无疑是划破被病毒阴霾笼罩的非洲天空最亮的一束光。  
天遂人愿。当柯宾格教授为数不多的几只ZMapp药剂随着专机到达西非,注入到布拉德利医生的体内之后,万众期待的奇迹发生了。这种烟草生产出来的抗体有效的控制住了布拉德利医生的病情,他的症状在注射后的第2天就得到了缓解,在支持性治疗的辅助下,这位勇敢的医生很快的恢复了健康  


38D88

自此,植物抗体ZMapp在抗击埃博拉的战场上一战成名,成为世界上第一例治疗埃博拉的特效药。  



为什么要选择植物抗体制备系统?

好,说到这里,问题又来了。

这个世界上制备抗体的方法那么多,柯宾格博士为什么要选择植物抗体制备系统来制备ZMapp呢?  
这是由植物抗体的自身优势决定的。  
首先,我们不要小看植物。经过我们人类的培养和改造,多种模式植物都被培养成了高水平的加工厂,和哺乳动物细胞一样,能够制备高质量的抗体,而且产量高是植物抗体的最大优势。  
以ZMapp为例,病毒感染烟叶后,在烟叶中重量可以达到烟叶总重的50%,而病毒表达的抗体,则可以占到烟叶总重的5%以上。也就是说你种植100公斤的烟叶,可以得到5公斤的抗体,可以制备一大批的特效药物,是非常物美价廉的生产系统。  


A0DC        



虽然ZMapp的大规模制备还需要进行多方验证,但是用这种方式来制备抗病毒的特效药物,各界对此充满了期待。“Planting drugs”(种出来的药物),“Antibody farming”(抗体农业)等等美名都落在了ZMapp的头上。这种安全高效又具有针对性的抗体药物制备方法,提振了人类征服病毒的信心。


写在最后


在面对新冠肺炎大肆肆虐的今天,随着我们对新冠病毒的不断了解,相信针对新冠病毒的抗体药物也会出现在不久的将来,成为我们抗击新冠病毒的有效武器。

12B8


你所不了解的生物技术

我们将通过更多有趣有料的科普慢慢展现出来

欢迎大家加入生物技术大家庭

欢迎报考南方医科大学


15C91


以上部分图片来自于网络,如有侵权,请联系删除