大米也能抵抗HIV了?但你肯定猜不到它的正确用法

来源:科研圈发布时间:2018-08-27

不是用吃的,而是用涂的。

除了填饱肚子和酿酒,大米也能抵抗 HIV 了?!8 月 14 日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS)上的一项研究成功对一种水稻进行了基因改造,让水稻种子也就是大米表达出了 3 种不同的抗病毒蛋白,以阻止人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)进入人体细胞

这三种蛋白质包括一种 HIV 中和抗体及两种能与 HIV 的壳膜蛋白 gp120 直接结合的凝集素,它们在体外联合使用能够与两种不同血清型的 HIV 结合并中和其毒性。只要将这种抗 HIV 大米简单加工,就能够制成抵抗 HIV 感染的外用药膏,为预防 HIV 传播提供了更加便利和低成本的选项。

大米也能抵抗HIV了?但你肯定猜不到它的正确用法

抗HIV大米的诞生

由于缺乏有效的 HIV 疫苗,目前预防病毒传播的主要方法是防护隔绝(如避孕套)或口服药物。为了侵入易感细胞,HIV 的壳膜蛋白 gp120 能够识别免疫细胞——CD4+淋巴 T 细胞表面的 CD4 分子,随后启动病毒与免疫细胞的融合,最终侵入并破坏淋巴 T 细胞。因此,只要抑制 HIV 壳膜蛋白 gp120 与免疫细胞的结合,就能有效抵抗 HIV 对免疫细胞的入侵。

目前有效的抑制剂包括广泛中和单克隆抗体,如 2G12;凝集素(lectin),如 griffithsin(GRFT)和氰基病毒-N(cyanovirin-N,CV-N)。其实早在 2009 年,PNAS 就已经有研究将 griffithsin 的基因转入烟草,这种抗 HIV 烟草的提取物可以和 HIV 的 gp120 结合并阻止 HIV 进入细胞。然而,获得这类提取物必须进行大量纯化,使得其成本和售价都非常昂贵。

被转入了 3 种抗 HIV 蛋白基因的水稻则有效地解决了这一问题。这种水稻的种植条件简单、安全性较高,其粗提物可直接投入应用——这类谷物种子可能是最适合发展中国家的 HIV 侵入抑制剂生产载体。

大米也能抵抗HIV了?但你肯定猜不到它的正确用法

图片来源:vecteezy.com

Evangelia Vamvaka 是加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的博士后研究员,同时也是该研究团队的成员,她在博士期间证明了水稻中能有效地单独表达 2G12,GRFT 和 CV-N,并且最大产量与其他植物(例如玉米胚乳和烟草)中产生的相同组分相当,为这个项目奠定了基础。。

但是,让这 3 种抗HIV蛋白在水稻中单独表达还不够。由于 HIV 病毒具有多种血清型,因此其病毒表面存在许多不同的抑制剂结合位点,因此使用单一抑制剂有可能导致“漏网之鱼”的出现。因此研究人员希望能在同一植株中同时表达 3 种 HIV 侵入抑制剂,这样既能够较为全面的阻断 HIV 进入免疫细胞,还可以避免多重复杂的后续生产加工过程,有效降低生产成本。

想要达到这一目标,研究团队就必须证明在同一植株中共存的3种抗HIV蛋白在表达过程中不存在互相影响带来的负效应。

大米也能抵抗HIV了?但你肯定猜不到它的正确用法

实验确定3种蛋白质与gp120结合活性 图片来源:论文

实验结果表明,3 种蛋白质和 HIV 壳膜蛋白 gp120 均为独立结合,没有相互抑制结合或者协同结合的情形。凝集素 CV-N 和 GRFT 之间不会影响彼此与 gp120 的结合;GRFT 也不会影响中和抗体 2G12 与 gp120 的结合;CV-N 和 2G12 同时表达,也不会导致这些组分之间的任何交叉阻碍效应。体外 HIV 病毒的中和实验也证明:三合一大米粗提物的病毒中和效果比单一使用 GRFT 更好。

不用吃,直接涂!

普通的水稻,在经历基因改造之后,能够生产出集三种 HIV 侵入抑制剂于一身的大米。它将脱离食物的角色,经过简单加工就可以变成外用抗病毒凝胶,在性交之前施用就能达到防止 HIV 的性传播的效果。

在艾滋病治疗和直接防护难以获得的地区,这显然能成为价值和意义更高的方法和选择。Vamvaka 说,HIV 感染率高的地区,男性有时不愿意使用安全套,但抗病毒凝胶的供应会使女性能够保护自己免受感染。

能表达 3 种 HIV 侵入抑制剂的水稻一旦种植,获得的大米可以在现场加工制成含有这 3 种蛋白质的外用涂抹物,涂在病毒可能侵入的粘膜表面上即能让它们保护人们免受感染,阻止病毒与人体细胞相互作用。生活在感染区域的人们可以根据需要种植大米,然后制作糊状物并自己涂抹

值得注意的是,研究团队指出,这种基因改造的水稻需要进一步测试,以确保基因改造过程不会引入可能对人体有害的其他未知化学物质。他们还承认,由于近年来转基因作物的负面新闻,一些人可能会对使用这种大米的想法产生抵制。在世界各地种植和使用这种水稻的过程中,也需要克服法律和政策上的障碍。

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