羊驼单链抗体：“草泥马”对医学的贡献

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羊驼单链抗体：“草泥马”对医学的贡献

  
羊驼和作物，来自羊驼的单链抗体转入作物有望辅助防治冠状病毒感染引起的腹泻
导读：羊驼，网络俗称“草泥马”，被网友们调侃为“网络十大神兽之一”，其实有专家预言在未来的生物领域，羊驼的单链抗体将成为新一代的抗体，为防止冠状病毒感染提供了新方向。
在大学的第四年，主页菌曾经蒙一位国内抗体专家的赠书。记得当时，专家展望未来的抗体领域，预言骆驼的单链抗体将成为新一代的抗体形式。若干年过去了，骆驼抗体似乎并没有引起学界的重视，也许在工业界是有的。这不，本月Nature杂志的网站登出关于这种单链抗体的药用研究的新闻报道。
我们知道，人体的免疫系统负责对“异己”成分的清除，分为先天性免疫和适应性免疫。适应性免疫分为两类，细胞性免疫（cellular immunity)和体液性免疫（humoral immunity）。抗体（antibody）属于体液性免疫，又称为免疫球蛋白(immunoglobin)。它一般是双链结构，由轻链(light chain)和重链(heavy chain)蛋白构成，一对轻重链蛋白通过共价键结合，形成Y形结构。抗体由成熟的B细胞（又称浆细胞）分泌，能特异性的识别“异己”物质——抗原，根据抗体种类的不同，引起不同的效应，例如中和抗原、补体反应、招募和激活淋巴细胞等。抗体通常归于适应性免疫，因为它的产生依赖于后天的抗原接触且具有记忆性，但也有一些被称为B-1或B-2细胞，能分泌天然的抗体。针对某类疾病的抗体的获得是我们接种疫苗的主要功效。
在很多发展中国家，轮状病毒（rotavirus）引起的腹泻是很多儿童的常见病，严重时甚至引起死亡。实际上，我们在小孩儿都会有过腹泻的经历，大家对那种捂着肚子、痛不欲生的感觉想必还有点记忆——反正我们的B细胞是记住了。我们曾经聊过“免疫耐受”（见《”抵抗到底“，还是”息事宁人“》），进入胃肠道的轮状病毒尽管作恶多端，但我们自己过度的免疫反应是帮凶，甚至后者常常是重度腹泻的首恶。于是，通常的腹泻疗法除了药物干预外，还要及时补充水分和电解质等。
目前的药物干预对于发展中国家的孩童疗效不高，且是不小的公共财政开支，毕竟很多人连饭都吃不饱。如果，吃饭就等于吃药，岂不是省事了很多？那就做个转基因水稻，让大米携带药物吧（限于篇幅，我们对转基因作物的伦理和安全性不作讨论）。化学分子是不适合做转基因水稻的，而蛋白、核酸是合适的候选分子。进入胃肠的核酸基本会被核酸酶分解掉，蛋白也是的，不过来自骆驼的“单链抗体”可以苟延残喘的久一些。
单链抗体是一类存在于骆驼科生物中的天然缺失轻链的“重链二聚体”抗体。轻链的缺失和球蛋白的结构，赋予骆驼抗体小个子和难于被消化酶分解的性质，使其适合作为在消化道结合轮状病毒的载体。为了进一步缩小转基因的大小，科学家干脆将重链蛋白的多余功能域（domain）都拿掉，只将能结合抗原的部分插入水稻基因组，这样表达的蛋白成为单域抗体（single－domain antibody）。
Nature杂志报道的那项研究就是在水稻的基因组中插入了能特异性结合轮状病毒抗原的羊驼（属骆驼科）单域抗体基因。
日本东京大学的Yoshikazu Yuki研究组完成的这项研究用小鼠作为测试动物，他们发现给小鼠喂食这样的谷物，可以显著提高新生小鼠对冠状病毒的免疫力，减少腹泻的发生和肠道的损伤。有意思的是羊驼抗体可以在谷物中保存很长时间，甚至水煮半小时依然有效。这项研究为防止冠状病毒感染提供了新方向——作物携带的羊驼抗体。
不过，我们也须注意到该研究的局限性，比如羊驼抗体的安全性还不清楚：抗体是否会进入血液循环，抗体在体内的存留时间，抗体是否改变肠道免疫的平衡等。