1.设计成能激发起中枢神经系统细胞再生的实验,为脊髓和脑组织损伤的最终修复带来了希望。
脊髓和脑组织——中枢神经系统(CNS)的损伤,对人和其他哺乳动物来说会产生永久性的疾患。如果神经细胞被杀死的话,它们也不能被代替。即使死细胞让出来,如果损伤的神经细胞是那些携带、传递信号的长纤维的话,那么它们之间的联系就中断,伤者可能遭受丧失感觉输入或主动控制的痛苦。发现鱼脑和脊髓的某些部分会再生长纤维(称之为轴突)。就是人的末梢神经系统(PNS)——脊髓、肌肉和感觉器官也会使受损伤的轴突再生。医学研究人员在促进PNS受损伤后的这种再生作用方面正在取得进展。
科学家们从二十年代起就怀疑这个问题的根源不在于神经细胞的能力,而在于一种不合适的环境。最近,A. 艾桂约(Albert Aguayo)及其同事业已证实当置于末梢神经细胞的环境中,甚至PNS神经细胞也可以再生轴突。这项技术也可以看作是环境移植,主要由艾桂约设计的,其实际用途也许有朝一日会用一个PNS移植片作为一座桥梁跨过脊髓和脑部受损伤区域。
2.微电子集成电路块能使科学家们“偷听”到神经细胞间的信息交流。
对各类神经细胞间的对话分析是了解大脑如何加工信息的一个重要步骤。可是由于有许许多多的神经细胞,又缺乏合适的工具,面对这样困难的挑战,微电极——一种用于记录大脑中信号的精细金属针或玻璃管,通常一次能给出大约一个细胞的信息量。其他流行的技术,如正电子发射层面X线照相术(PETT)能揭示脑组织较大区域的全部活动。
最近,人们的兴趣业已集中在各类神经细胞内部的相互作用及联系上。科学家们推测复杂的大脑手术可以通过鉴定成千上万个神经细胞构成的基本成分或组件(modules)而大大简化。正在发展新的电子技术,通过同时监测许多细胞的活动来偷听大脑中的信息。这项技术使用了集成电路块,既可以移植进大脑也可以用脑细胞覆盖。业已应用来窃听完整脑细胞信息的一种工具就是PRONG。标准微电极受空间分辨率的限制,而这种微电极最近已可以同时记录(监测)大脑接收嗅觉信息区域中的19种不同细胞的信息。集成微电极最理想的应用是,不仅要窃听脑细胞信息,而且要指导脑细胞对话。一个遥远的目标是发展出一种可以与脑细胞直接对话的软件。将来有可能把一个集成电路块植进大脑,以一种半智能方式与大脑交流信息。
3.把人类能抵御细菌的几种抗体混制成“合剂”,这也许可以作为医院易发生的由于绿铜假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)引起的感染的一种防治措施。
绿铜假单胞菌是一种致死性细菌,至少有17个变种,各有特定的表面分子。科学家们只对其中的7种(医院里常发性感染的90%是由它们引起的)做研究。由于人服用老鼠单克隆抗体会出现非我们所企求的免疫反应,所以,下一步工作就是制造等价于人的单克隆抗体。在抗体生产方面的最新进展就是所谓的“细胞驱动病毒转换”技术。这项技术在实验室制造产抗体的细胞,避免了其他方法所采用的细胞融合步骤。
医院出现感染是一个日渐突出的问题。由于细菌对抗菌素的抗药性,感染的致死率也在不断增加。莱斯鲁姆(Lostrom)说最大的希望还是在于预防,这是一种有选择余地的、时常可更改的抗菌素疗法。
4.用X射线晶体学技术,首次阐明了抗原——抗体复合物结构的精细三维图像,支持了传统的“锁钥”理论。科研人员正在撬开抗原——抗体的紧密契合,首次获得了从二者结合的方向来看其细微的三维结构图像。还有些科学家正试图从一种抗体的氨基酸排列顺序预测该抗体结合位点的结构。用已知抗体的结构作为数据库,研究人员已发展了一套试验性的预测方法。了解了免疫系统如何起作用的基本点——抗体如何识别并与外源物体(如病毒)结合。最终将帮助科研人员了解如何去修饰抗体以期达到有效地控制疾病或者去设计抗体。
5.借助于细菌,科学家们发现了一种能依靠甲醇作营养而繁殖生长旺盛的贻贝。他们认为这是第一例甲醇营养海洋动物。
在太阳照不到的海底热水喷出口,业已发现许多生物类群都以硫化氢为能源。我们知道对一些细菌来说甲醇既可以作为能源又可作为碳源。但似乎不能作为动物及某些共生细菌的一种燃料。
加州大学的查尔勒斯(Childress)发现了一种贻贝(尚未命名),首次证明了尚未有人证明过的耗用甲醇的共生作用。哈佛大学的卡瓦纳(Cavanaugh)也做了些工作。这些发现将导致开发在可能存在这类共生作用的地方的其他栖息者。
科学家们在肛门动物中发现了硫化氢细菌后,他们又开始寻找通过氧化氢气、氨气及甲醇等化合物来供给动物能量的其他细菌。依照卡瓦纳的介绍,甲醇共生作用的概念是由英国研究人员在1981年首先提出的。但也有人认为证据不足。查尔勒斯预料在富含甲醇的石油和碳氢化合物的渗漏处有可能有这种甲醇共生的动物存在。
6.基因疗法恢复了具有生殖激素基因内部发生某种缺失突变特征的老鼠的育性。
某种基因的缺失会导致老鼠不育。科研人员饲养了一种性功能减退老鼠(简称hpg老鼠)。他们发现这些老鼠的遗传不育性是由于负责编码促性腺激素释放激素(GnRH)和GnRH联结肽(GAP)的大约半个基因的缺失突变引起的,而这两个肽促进关键性的生殖激素的释放。研究人员发现把含有GnRH基因的DNA片段引入正常卵细胞后再植入代理母体内,则与hpg老鼠交配受精后产生可育的hpg纯合子,其激素合成和组织发育可以比得上正常老鼠。
按A. J. 玛逊(Anthony J. Mason)的说法,最重要的不是发现了成功的基因疗法,而是首次发现了一个基因的中枢神经专一性表达作用。接,枚GnRH基因的老鼠通过基因疗法表现出在大脑中有正常数目的含GnRH的神经原,而不受治疗的老鼠则不行。此外,很多人都发现了组织专一性表达现象。
但是到目前为止,最新基因疗法在治疗人的不育性问题上尚无直接的应用。这项技术叫种系基因移植,在当前流行的生物工程准则下对人尚还不能接受。
[Science News,1986年12月]