病毒并非一无是处 也有对人类有益的一面

恶名昭彰的病毒并非只有坏的一面!我们可以利用病毒来对付其他微生物。它们甚至还参与了人类的进化!
病毒被视为“微生物”家族中的败类,人人避之如瘟疫。
有些病毒的确很可怕,比如,流感病毒每年导致全世界25万至50万人死亡;从1981年至今,引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)已造成超过4000万人死亡;还有具有高度传染性和危险性的埃博拉病毒——2014年开始的北非埃博拉疫情在一年半内造成约1.1万人死亡。
埃博拉病毒粒子的电子显微照片
也有些病毒危害较小,比如胃肠炎病毒以及感冒病毒。但不管怎样,病毒被冠以“毒”之名也不算冤枉。
病毒的形体极其微小——以麻疹病毒为例,它只有肺炎细菌的万分之一,而肺炎细菌本身直径也不到1微米——以至于在普通显微镜下观察不到。直到20世纪上半叶,它们才在电子显微镜下显形,并渐渐为人所了解。
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二十面体豇豆花叶病病毒的结构
病毒的种类繁多,但它们都只能通过感染其他有机体来获取生命活动所需的物质和能量。在与病毒作斗争的过程中,人们发现病毒并非全部有害,有些病毒可用于治疗癌症或杀死有害细菌。
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肿瘤爆破者
意大利医生尼科拉·德帕切(Nicola de Pace)简直不敢相信自己的眼睛:他的一名女性患者体内的肿瘤曾经无比巨大,那些堆积成群的癌细胞竟然不翼而飞,这怎么可能?
1912年,他在发表这一病例时强调了一个细节:该患者不久前被狗咬过,随后为防万一,注射了包含活的狂犬病毒的狂犬疫苗。
美国在同一时期也报道了一起难解的病例:一名女性血癌患者在患感冒后不久就痊愈了。
随着时间的推移,类似病例越来越多:癌症患者得了水痘或麻疹后痊愈……
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牛痘病毒感染细胞表达-葡糖苷酶(蓝色)
总之每次都出现了病毒的身影。一直备受攻讦的病毒能够成为癌症肿瘤杀手吗?科学家很快意识到这种可能性,并开始寻找最适合承担这一任务的病毒。
他们逐步描绘出理想病毒的形象:“不是很坏”,且对形成肿瘤的“异常”细胞感兴趣。
异常细胞其实全都来自一枚正常细胞——这枚细胞在其DNA出现错误后,开始疯狂地增殖,产生携带同样错误的新细胞。某些病毒会被这些异常所吸引,主动袭击它们。
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病毒的增殖方式
要知道,病毒不会乱攻一气,它们会选择那些可凭“工具”破门而入的细胞。而癌细胞表面有很多缝隙,病毒可轻易钻入,所以病毒的入侵对象是它们而不是健康细胞!
另外,就算是对癌细胞“无感”的病毒,科学家也能把它们改造成癌细胞杀手!
病毒在进入癌细胞后即开始工作。它们把癌细胞变成“僵尸”,用它复制出大量病毒。待被感染的癌细胞解体,放出的病毒将继续感染附近的癌细胞。
更厉害的是,癌细胞解体产生的碎片会吸引免疫细胞前来打扫战场并消除肿瘤的痕迹。
2010年代初以来,癌细胞爆破者病毒已屡建功勋,一些癌症患者因它们而痊愈。
其中,一种经改造的疱疹病毒已被正式用于皮肤癌的治疗,其他一些则仍处于人体试验阶段,比如用于治疗脑癌、胰腺癌、肝癌、肺癌等的经过改造的麻疹和感冒病毒。
尽管如此,医生们还是认为不能单单依靠癌细胞爆破者病毒的力量,最好是能把它们和已有的抗癌药物结合起来。
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细菌杀手
病毒的攻击对象除了动植物细胞外,还有细菌这样的单个无核细胞。只攻击细菌的病毒被称为“噬菌体”。
哪里有细菌,哪里就有噬菌体与它们殊死战斗。噬菌体的征服对象包括葡萄球菌、肺炎球菌、链球菌等夺命细菌,这些细菌会见缝插针地潜入人体并迅速增殖,因此不容忽视。自第一次世界大战前夕发现噬菌体的时候开始,科学家就用它们来抵御病菌,并在部分患者身上取得了成功。
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噬菌体攻击
但一种噬菌体一般只对一种特定的细菌,或一种细菌的某些甚至某个特定菌株产生效力!要用噬菌体消除感染,科学家先得找到合适的噬菌体,而寻找的过程往往过于漫长,因此,噬菌体疗法在1930年代被更神奇的抗生素疗法所取代。
与挑食的噬菌体相比,来者不拒的抗生素能杀灭各种细菌,更为便利。但抗生素的局限性已开始显现。越来越多的细菌对抗生素产生了耐药性,欧洲每年约有2.5万人死于耐抗生素病菌感染。于是科学家又把目光转向了噬菌体。在下水道中大量繁衍的噬菌体虽然有点膈应人,但能有效避免细菌耐药问题。
噬菌体要在药房上架,先得证明其疗效。目前,一个由比利时、法国和瑞士三国的医生组成的团队正在测试噬菌体在严重烧伤治疗中的应用,因为细菌感染是严重烧伤的常见并发症,不仅可能导致创面愈合延迟,还可能导致患者死亡。
噬菌体正在将自己的 DNA 分子(绿色细丝)注入细菌内。
这一团队后续还将测试噬菌体对骨炎、肺炎以及膀胱炎的疗效。医生们的工作并不简单,因为他们必须先找到引起感染的细菌菌株,才能准确地把与之相克的病毒派上场。
为了提高成功率,他们通常把几种噬菌体混合在一起。在测试结果出来之前,噬菌体疗法在法国仍然被禁,但在格鲁吉亚和俄罗斯,该疗法获得了使用许可。
常有面临截肢的外国骨炎患者抱着最后一丝希望前去求医,因为看似粗糙的噬菌体疗法确能免除部分患者的截肢之苦。
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特快专递
为了增殖,某些病毒需要进入人体细胞的细胞核,甚至将自己的DNA嵌入人体细胞的DNA中,并让人体细胞把外来DNA误认为是自己的。这些病毒被称为“逆转录病毒”。此类病毒对人类不怎么友好,引起艾滋病的HIV病毒就是它们中的一员。
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HIV逆转录
但科学家很快发现可将病毒的这种行为方式用于治疗。当然,在把病毒当作“快递员”运送用来代替缺陷基因(致病基因)的正常基因前,先得剥夺它们的增殖能力,即致病性。
这一名为基因治疗的技术不久前刚刚改变了一名饱受镰刀型红血球疾病(因基因缺陷,红血球失去了携带氧气的能力)折磨的男孩的生活。
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右图镰刀型红血球
病毒“快递员”将缺陷基因的修正版本运送至男孩的红血球细胞内。9个月后,男孩体内正常红血球达到了半数,他不再需要定期输血,上课、运动全都不再是问题。
利用病毒“快递员”,人们还治愈了无法抵御疾病的婴儿。目前,对一些涉及大脑、肌肉、眼睛的遗传病的基因治疗试验正在进行中。每次治疗都有大一群病毒“快递员”参与,因为失去增殖能力的“快递员”数量不得少于待修复细胞的数量,即数百亿或数千亿!
撰文 Oriane Dioux
编译 吴会敏
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