不活跃的“病毒”

—种比病毒还小,具有增殖能力与感染力的谜一般的“病原体”,据说它没有基因,目前正在引起全球生物学家与医学科学家的密切注意。

事实上,它是本来已有的一种“不活跃病毒”。这种极小的病原体长期留在动物体内引起一种形式异常的病毒病,就是所谓的“慢性病毒感染症”,也有过一段时期排除了认为它是亚急性脊髓视神经症之类的疾病。

最近了解,这种所谓的“病毒”实际上并不是病毒,多半是一种蛋白质粒子。如果这个结论果真无误的话,那么它将发展到把眼下有关基因的知识予以推翻的地步;值得注意的是最近西方的一些具有权威性的科学杂志《科学》(Science)(美)、《自然》(Nature)(英)等都刊载了有关的论文。

事情的经过是这样的:1985年1月10日《新英格兰医学杂志》发表了加利福尼亚大学贝克莱分校D. 金斯佩利博士的论文,当天,日本《朝日新闻》驻华盛顿特派员专文报道了论文的主要内容,嗣后世界各报刊竞相报道,迄今不衰。本文根据《自然》与《科学》等论文有关日本九州大学神经病理学教授立石润的撰述,作为prion(感染性蛋白质粒子)研究现状的探讨。

最近美国加州大学的研究小组从人脑中分离出了prion,并已成功地用电子显微镜拍摄了照片。被从脑组织中分离出prion的两名男性病人据说患的是一种“雅各布氏症”,伴有手足痉挛、麻痹与精神障碍等脑神经病变,最后因不治死亡。prion是分子量为三万左右的蛋白质,形状呈棒状细长粒子,并粘附有许多斑点。到最近为止,只知道这种病原体是侵入绵羊、山羊中枢神经而酿成瘙痒症的病因。把这种病羊脑的一部分进行注射,也可使实验动物得到感染。三年前把从这样感染的仓鼠身上发现的粒子命名为prion,并发现这种粒子没有遗传物质DNA与RNA。

从病人脑组织中发现prion的论文也不是第一次,过去在《科学》与《自然》的来稿中也有所提及了。但是《新英格兰医学杂志》是一本面向一般临床医学的杂志,从某种意义上说来,prion已经可能先从生物学水准进一步向临床医学水准问题发展了。

对疑难杂症的关心

为了解开prion之谜,西方的许多研究小组急起直追。目前,一场剧烈的研究竞赛正在展开,其中走在前面的是三个美国小组。说起来,他们对这种蛋白质粒子的命名也是各自为政的。

首先将proteinaceous infectious particle(感染性蛋白质粒子)命名为prion的是加利福尼亚小组,以加州大学旧金山分校的S. 普尔希那博士为中心。与之相抗衡的是“发达障碍基础研究所”的P. 玛茨(女)博士为首的纽约研究小组,他们以Scrapie-associated fibrils(瘙痒症有关纤维SAF)作为研究题目。第三是美国国立卫生研究所(NIH)诺贝尔医学生理学获奖者D. 卡朱赛克博士为首的小组。三个小组目前正在寻求“变异性病毒”,而且都表示了“只有自己的才是正确”的态度。从别的研究者看来,仅仅考虑了完全同一的粒子。

发源于约二百年前的谜一般的病原体,在欧美生物学界是众所周知的绵羊传染病“瘙痒症”的病原。“scrapie”这个词义据说就是绵羊发痒,不断摩擦,使羊毛磨失的意思。实际上就不仅是发痒,还伴有肢体颤抖,四足麻痹,不能行走,不久就告死亡。本世纪初,发现“瘙痒症”实际是小脑与脑干等部分的病变为发病的根本原因。1936年研究者把患这种病的羊脑磨碎后为其他羊作注射,从而使其感染;此外,还可以使水貂得到感染。

但是,其正集中地关心这种疾病的,还是六十年代的事,而且了解到它同新几内亚土著福阿族的一种流行病“枯颅病”极类似。这个民族过去曾有一种现已废止的分食近亲死亡后遗脑的习俗。经历了不知多少年后一种与绵羊“瘙痒症”一模一样的病症出现了。卡朱赛克博士的小组把病死者的脑磨碎后给黑猩猩接种,分别于1966、1968年成功地感染了“枯颅病”。这一工作,作为确立“慢性病毒感染症”的概念而获得了1976年的诺贝尔奖。

共同的淀粉状朊斑

瘙痒症、“枯颅病”等的患者都可以找到一种共同的脑病变,那就是积存于细胞的类似淀粉状物质的斑点。可是瘙痒症的病毒发现较早,它只能对绵羊、山羊、水貂与黑猩猩等高等动物有感染。九州大学的立石教授等几年前使小鼠与仓鼠进行感染,成功地使它们在短期内发病,从而加速了研究的进行,然而连同这一事件的成为不解之谜,毋宁说是扩大了。

把感染瘙痒症的仓鼠与小鼠的脑磨碎,利用表面活性剂、离心分离与电泳法等进行分离后注入正常的小鼠,进一步精制感染力更强的病原,本来病毒必须潜伏的部分,即使经过核酸分解酶的作用也完全不发生变化,哪一个小组都只找到了由淀粉状斑构成的蛋白质prion。

prion到底是什么东西呢?综合各个研究组的所得,认为是小于最小的病毒的百分之一,分子量是27,000 ~ 30,000的蛋白质,可以用蛋白质分解酶进行分解,而不能用核酸分解酶分解,即使使用一切方法也不能检出基因的BNA与RNA。含有prion的鼠脑重达一克,就有能使一亿头鼠类发病的感染力,用福尔马林也不能把它杀灭,甚至在使用福尔马林时,瘙痒症疫苗反而能使瘙痒症疫病流行。它比任何细菌病毒都耐热,在九十摄氏度时加热半小时,感染力并不降低,在一百二十 ~ 一百三十摄氏度时加热四小时,感染力也不致降为零。此外,还能耐受射线与紫外线照射,在电子显微镜里只能看到淀粉样细长纤维状物质。

prion果真是病原体之类的物质吗?或者仅是由病原体所产生的蛋白质呢?它本身就是淀粉状朊吗?还是纤维上所粘附的呢?

对教科书有改写的可能

关于如此进行的争论虽则目前还难以解决,但哪一个研究小组都确信,prion是没有基因的特殊的病原体,关于这方面资料的日积月累还在不断增加之中。

如果事情仅仅就是这样,那么prion为什么能够增殖呢?对此,研究者提出了许多设想:

(1)是不是由于核酸分解酶之故,有一种保护性特殊DNA与RNA片断状的病毒?

(2)prion虽则不具有基因,但是在作为宿主的动物与人的细胞内本来具有产生Prion的基因,当prion感染之际,这种基因就被激活了。

(3)同所谓来自蛋白质合成的一般生物完全相反,prion是逆翻译为RNA而进行增殖的。

(4)prion蛋白质具有直接产生蛋白质的能力。等等。

设想(1)虽则是有意思的,但假如除了设想(2)至(4),或者还有其他设想的话——例如作为例外的现象,那么生物学的教科书就应该有改写的可能了。

1984年加利福尼亚、纽约等小组成功制作了prion的抗体。因此,一、二年内就可能看到这些问题的解决。

(据Nature、Science、The New England magazine of Medicine)