遗传学园艺工作者正在试验种植能够普救众生的作物。今后,小朋友们只要吃一个香蕉就可以免受肝炎的侵染。
在拉乔拉辽阔的土地上,农民们每年都要播种大片的苜蓿,收获大量的生菜。有一位科学家正在这儿精心培育着能够用来防止霍乱流行的苜蓿苗。他就是斯克里普斯研究所的细胞生物学家米奇 · 海因(Mitch Hein)。
目前,他在地下停车场边菱形花格铁丝网栅栏后面的一间拱顶室里种植了一园子具有特效保健作用的蔬菜和水果。种植室的每个绿塑料罐都种上了大小不一的苜蓿苗,这些苜蓿苗经过遗传技术处理均已确含相当多的致命性霍乱菌毒素、他认为,凡是充分摄食这种蔬菜的人都将获得免疫性。
要是每棵蔬菜都成为食用疫苗的话,人们就无须使用经过加工提纯并需冷藏保存的血清,也不必作皮下注射:而真正需要的,倒是生菜食品的凋味汁。
当一些大型生物技术公司的科学家们正在努力提高超级市场西红柿的上市率并设法生产对化学喷药具有抗性的作物时,海因他们少数研究人员则在把普普通通的瓜果蔬菜转变成为异乎寻常的食用疫苗,这样的食用疫苗完全有可能使人们的健康状况得到彻底改善。
如果这些遗传工程师获得成功,并且其实验室初步发现也得到临床试验的验证,那么的确可以:一天一个苹果,谁也甭看医生。对那些每年使千百万人丧生的常见疾病,预防接种将不过只是一小块面包或一小片水果而已。
这些研究人员想把经遗传技术处理过的食用疫苗种子直接提供给发展中国家以根除致命性疾病。他们希望,让那些住在远离医院或乡卫生院的山村而又缺乏医学知识的农民也能感到,自我保健如同栽花种菜一样易于实行。
当然,距离那一天还要数年时间,但科学家们对此类作物可行性的论证研究正不断取得重大的进展。上个月,海因在俄克拉荷马州阿德摩尔的一小块田里收获了第一批苜蓿疫苗作物。眼下,15箱苜蓿菜在他拉乔拉实验室的一角弄干。
像海因那样的一些生物学家正在想方设法将农学与医学联系在一起。他们把机体免疫系统战胜疾病的基本原理与最新的DNA重组技术相结合,而且试图利用免疫系统的本能并通过称作抗原的可食性无毒物来使机体产生抗病力,这些从致病力强的病毒或细菌中分离出来的抗原可以激发出使人获得免疫性的抗体而不会导致病变。
在得克萨斯农业与机械大学 · 查尔斯 · 安特曾(Charles Arntzen)正在努力开发一种能预防乙型肝炎的香蕉,目前全世界乙型肝炎的罹患人数已达3亿。这位分子生物学家已经生产出了一种可以预防胃肠炎的土豆。
在洽路易斯,华盛顿大学生物学教授罗伊 · 柯蒂斯(Roy Curtis)则在研制可用于花茎甘蓝、萝卜和汤菜中的疫苗。为了证实这一可行性,他曾开发出一种可作为抗龋牙菌疫苗来防止牙腐蚀的烟草,但尚未打算将其出售。
安特曾说:“按照人们对传统研究工作的看法,我们目前所从事的工作确实有点古怪。”
长期以来,植物在医学上一直发挥着较重要的作用。据纽约植物园研究会副会长布赖恩 · 布隆(Brian Bloom)的估计,全美处方用药的四分之一左右取材于植物。
毫无例外,科学家也不可能无中生有地合成出新药物,所以,他们发掘植物药材的兴趣越来越浓。从1991年起,密苏里植物园的研究人员一直在炎热的非洲和马达加斯加为国立癌症研究所搜集树皮、嫩枝以及花果。这些植物材料将经过筛选,作为抗癌与抗HIV疗法中的备用药。今年秋天,纽约植物园开始了一项200万美元的勘探工程,为Pfizer公司在全国探查能作新药源的植物。
由于有许多疾病的天然药物无法弄到,有的科学家就在实验室创造一些大自然未能赐给人类的植物。
健康问题专家说,食用疫苗的研究对许多发展中国家的国民健康就具有特殊的意义。因为在那些地方,像霍乱(通过搞好环境卫生是不难预防的)之类的疾病,每年使1000多万未作预防注射的儿童丧生。
只是到了近代,抗生素才能很快控制住霍乱的爆发。然而自1980年后,人们发现,对于氨苄青霉素、链霉素以及四环素之类的常用抗生素,霍乱菌似乎产生丁耐药性。
注射用霍乱疫苗仍然行之有效,不过,即使花费不多的疫苗,对于那些年卫生保健费人均只有10美元的国家来说,也是难以普及的。最新的重组体DNA疫苗则非常昂贵。有一种新的注射用肝炎疫苗虽然比常规接种更安全也更有效,但只有那些人均年保健费达100美元的地方才用得起。此外,在某些第三世界国家,由于艾滋病及其污染注射器的潜在危险,预防接种也成了国民健康的一大威胁。
尽管正在开发的食用疫苗不一定就比大多数今天所用的疫苗更有效,但起码会更便宜些而且也更易于普及。
3位各自独立从事研究的科学家海因、安特曾和柯蒂斯都期望开发出一种连世界上最贫困的地区也能消费得起的安全防疫法。安特曾说,他所在的得克萨斯农业与机械大学阿伯特 · B · 奥尔基克生命科学与技术研究所“正在努力探索,如何把这些用遗传学技术研制而成的食用疫苗提供给孟加拉国、印度、中国、泰国等地,并使其适合这些,第三世界国家的生产方式。”他说:“最简便的办法就是给他们提供种子,让他们自己去播种、栽培、收割。”
这也是他之所以考虑到香蕉的原因。他说:“我们要求的作物条件是,无须烹饪就可给孩子食用,而且既要便于运输又不必冷藏保存。”所以,“我极力希望有人能够提出比香蕉更合适的作物。”
如果他的研究获得成功,肝炎疫苗接种的价格将降为人均不到一分钱。不过,有几个问题需要解决。
首先,到目前为止,还没有人能够通过给植物细胞插入新基因的办法来操纵这种水果的遗传结构。上个月,安特曾在国立健康研究院主办的一次艾滋病疫苗研讨会上说,他们小组已解决了这个问题的一部分。现在他们在试验测定香蕉中肝炎抗原的含量。
在开展此类疫苗的研制方面,海因所从事的苜蓿及霍乱抗原研究颇具典型性。他说,他花了6个月左右的时间创造这种含有外来基因的植物。他先是利用一位天生的遗传学工程师(一种叫做土壤农杆菌的植物病害)把新基因带入苜蓿细胞,然后再把这些变异细胞培育成秧苗。他说他之所以选择霍乱作为其试验性疫苗研究基础,是因为他确信,来自这种致命性病菌的抗原,可以经得住胃酸的腐蚀而幸存较长时间,足以刺激机体产生抗体。与那些较传统的疫苗一样,海因的食用疫苗所依据的也是这样一种基本理论:某种病源微生物侵染机体后,会留下不易消除的痕迹,当它下次再出现时,免疫系统就能迅速识别,并动员抗体进行抵御。这也是为什么麻疹之类的儿童期疾病难得复发的原因。
为了减少发生某种理应可防患的疾病的危险性,传统疫苗接种法是采用注射衰弱的即丧失致病能力的微生物来激发抗体的产生。例如,麻疹疫苗含有已被削弱或被处死的病原体,结核疫苗含有活细菌,白喉疫苗和破伤风疫苗则都含有从被处死的细菌中提纯的抗原。
利用DNA重组技术,研究人员可以把激发免疫性的基因分离出来并用酶随意剪切,然后再把它们插入到无害的生物体内去。目前,科学家凭籍这一技术,已通过遗传变异的细菌创造出了疫苗血清。但这些产品仍需冷藏保存、注射使用。直到最近,才有人想到用作物来取而代之。
其次,为了使这样的食用疫苗更加完善,研究人员还必须学会如何使这些作物能够确确实实而又非常大量地产生有效的抗原。
海因在创造其苜蓿疫苗的第一阶段,采用了霍乱毒素中称为霍乱b链的那一部分。这种b链特别易于渗入那些位于咽喉、胃肠等部位的分泌性粘液细胞。而通常与b链相连的霍乱a链才会引起严重脱水这种最要命的霍乱病症。虽然只用b链就可以刺激抗体的产生并无致病危险,但研究人员还必须确保这些抗原不会因引起所谓的口服耐受性而发生意外,因为这种大家都有所听闻的现象会使免疫系统抵御入侵微生物的能力下降。柯蒂斯说:“如果动物发动免疫反应的能力受到抑制,就会使感染更加恶化。”海因很快就证实,用这种纯抗原混合日常饲料所喂养的实验动物能够产生霍乱免疫性而不会出现口服耐受性。
最近,为了证实在一种气候、昆虫以及其它环境影响都较为自然的背景下生长的新苜蓿作物所具有的可测霍乱毒素含量,塞缪尔 · 罗伯茨 · 诺贝尔基金会进行了一次必要的野外试验。“新的苜蓿作物确实产生了抗原,”海因说。“不过,它们的生产水平比在实验室时低,其原因我们还没有搞清楚
目前,海因将干燥的苜蓿掺入“鼠食”,然后喂给实验小鼠,目的是为了计量它们需摄食多少才会产生免疫性。另外,他希望弄清楚这种作物在小鼠组织中是怎样浓缩霍乱抗原的,并且还要考虑如何来控制其摄食量。“这些目的达到之后,就不再是科学研究的问题了,而是人类的吃法问题,即烹饪方法问题,”海因说。“我们该把它制成燕麦片呢,还是做成面包或苜蓿菜呢?"
[Angeles Times,1993年11月23日]