合成生物学解决全球抗蛇毒血清短缺

布拉班丹研究所的蝮蛇照片

据我们的报纸报道，巴西生物化学家保罗·李·何对医疗慈善机构无国界医生组织去年9月称世界正面临抗蛇毒血清短缺的公共卫生危机并不感到意外。在他的整个职业生涯中，他一直在寻找一种更好的方法来生产抗蛇毒血清，以治疗圣保罗巴顿研究所的平房咬伤。

传统方法依赖于天然银环蛇的毒液，但这很难获得:一条蛇的每一口只产生少量的毒液，在人工繁殖环境中很难改善。因此何和其他科学家转向蛋白质组学和合成生物学来提高抗蛇毒血清的质量和可用性。“我们需要一种新方法来满足卫生部对抗蛇毒血清的需求，”他说。

今天，这些努力正在取得成果。今年3月，何和他的同事报道说，他们设计了一条短链脱氧核糖核酸(DNA)，当它被添加到小鼠体内时，引发了一种抗银环蛇毒液的抗体。研究人员随后通过将合成毒液抗体共同注射到大肠杆菌中来增强啮齿动物的免疫反应..

在3月份发表的另一项独立研究中，另一个巴西研究小组用合成抗体片段中和了蝮蛇的叮咬。

英国利物浦热带医学院阿利斯泰尔·里德毒液研究部主任罗伯特·哈里森说，考虑到发展中国家被蛇咬伤造成的沉重医疗负担，这一进展令人鼓舞。每年大约有9万人死于蛇咬。

然而，一个多世纪以来，抗蛇毒血清的制造方法没有改变。大型动物，通常是马，被注射少量从蛇毒中提取的纯化蛋白来促进抗体的产生。含有这些抗体的血浆然后被注射给蛇毒受害者。

然而，这种拯救生命的方法有很大的局限性。每种抗蛇毒只能有效地对付一种或一小类蛇毒。这些药物必须冷藏才能使用。热带国家面临的困难之一是缺乏可靠的电力供应。

美国图森市亚利桑那大学毒液、免疫化学、药理学和应急反应研究所所长莱斯利·博耶说:“当你想到这一点时，这些抗蛇毒血清的效果是惊人的。”

生产抗蛇毒血清的制药公司数量目前正在下降，因为这种药物利润不高。例如，2010年，法国巴黎的制药巨头赛诺菲公司停止生产抗蛇毒Fav-Afrique，该公司旨在治疗非洲10种毒蛇咬伤。

何鸿燊希望他的方法能帮助填补这一空白。与依靠从活银环蛇中提取毒液不同，他从编码毒液毒素的DNA片段开始。他和他的同事将这些DNA片段注射到老鼠体内，以激活它们的免疫系统。一个月后，研究人员给这些啮齿动物注射了含有合成蛇毒抗体的后续疫苗。

在接受Ho的实验性治疗后，只有60%的小鼠在致死剂量的银环蛇毒液中存活，相比之下，现有的抗蛇毒血清的存活率为100%。但何并不气馁。他说:“这个结果表明，还有其他方法可以获得中和抗体。也许为了获得更好的治疗效果，我们需要使用更多的抗体并再试一次。我们只是还不知道它是什么。”

另一个由波多黎各生物医学研究所的分子生物学家卡拉·费尔南德斯领导的巴西研究小组测试了一种不同的方法。利用噬菌体展示库，他们通过将蝰蛇毒液注射到美洲驼体内，产生了抗体的合成版本。将这种抗体应用于被蛇咬伤的患者可以避免对动物血浆的需求。与传统的抗蛇毒血清相比，它还可以减少肌肉损伤和咬入部位的组织死亡，因为合成抗体更小，可以更好地渗透到组织中。

新抗蛇毒血清的开发并非畅通无阻，但研究人员认为关键在于快速进展。哈里森说:“这个领域已经取得了显著而迅速的进展，但它需要更快的发展。太多的人死于一种根本上可以预防的疾病。”

然而，对博耶来说，抗蛇毒血清的短缺并不是因为缺乏科学研究。她说:“在美国，一小瓶只卖14美元的抗蛇毒血清要花14000美元。”博伊尔指出:“你买不到比这更便宜的东西。昂贵的部分不是科学，但是每个人想要的利润使价格变得如此遥远。”

蛇毒是毒蛇从毒腺分泌的一种液体。它分为神经毒液和溶血性毒液。主要成分是有毒蛋白质，占干重的90%至95%。大约有20种酶和毒素。此外，它还含有一些小分子肽、氨基酸、碳水化合物、脂类、核苷、生物胺和金属离子。蛇毒成分非常复杂，不同蛇毒的毒性、药理学和毒理学都有各自的特点。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2016-04-21，第二版国际)

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