第二章科學發現故事3(2 / 3)

於是,科學家用轉基因白鼠做實驗,HLA-G分子的表達可抑製一些細胞的增殖,影響大腦樹突狀細胞的分化成熟,使皮膚同種移植物、心髒移植及角膜移植等成活時間延長,表明HLA-G分子攜帶一種物質可躲避天然殺傷細胞的侵襲。目前,關於HLA-G無論國際國內,都在開展大量研究。可想而知,這種研究一旦突破就能為計劃生育、治療腫瘤找到新途徑。

由於生物膜的一些特性和工作規律被科學家研究發現,膜生物工程隨之應運而生。目前,該實驗室利用通過膜生物工程生產的治療糖尿病的新型“口服脂質體胰島素”療效超過傳統方法製造的國內外胰島素產品,經國家批準進入了臨床實驗階段,2-3年內即可投放市場,為患者排憂解難。

總之,生物膜上的秘密多多,有待人們去發現和了解。其中任何一項進展,都隻有科學家才能完成,若研究工作能產生重大影響,該研究者則成為一位大科學家,將名載史冊。

導致精神分裂症的變異基因

法國國家健康與醫學研究所經過對眾多精神分裂症患者第22號染色體的觀察分析,終於發現了導致罹患精神分裂症的變異基因。法國專家稱,他們的這項研究成果將有助於精神分裂症的預防和治療。

法國專家介紹說,全世界大約1%的人口患有不同程度的精神性疾病。雖然過去對導致這種複雜的家族遺傳性疾病的原因不甚了解,但對精神分裂症患者的觀察顯示,這些人大多在腦成熟後期出現了神經發育異常。有鑒於此,他們對眾多患者的染色體進行了研究分析,結果發現,這些患者第22號染色體上的一個特殊基因均出現了變異。研究人員認為,正是這個基因變異導致人體脯氨酸代謝增多,而以前的動物試驗表明,脯氨酸增多對神經元發育有不良影響。

法國專家表示,目前他們正在對精神分裂症患者血液中的脯氨酸濃度值進行研究,以確定脯氨酸導致精神分裂症的準確濃度值,其目的是對與患者有直接血親關係的人,以及已表現出某些症狀的兒童進行早期檢查,通過化驗其血液中脯氨酸濃度進行診斷,以盡早采取預防和治療措施。專家們還特別指出,脯氨酸含量高是可以得到治療的。

5000多種疑難重症可望得到根本治療

21世紀被眾多科學家公認為“生命科學”將跨越物理世界與生命世界不可逾越的鴻溝,發展成為新一輪自然科學革命的中心。生命之謎的大解密,必定要對人類生存與發展產生直接的革命性影響。

隨著多國科學家大規模基因測序行動的結束,人類遺傳密碼這部“生命天書”的破譯將進入全新的信息提取階段。借助數學理論、信息科學和技術科學的研究成果,通過對人類基因圖譜中功能基因信息的全麵解讀,5000多種遺傳病以及相關的疑難重症可望在分子水平上得到早期診斷和根本治療。人類生命質量將得到更全麵的保障。

科學家指出:人類所患的病症有25%~30%與基因有關。如人類第二大致死病因腫瘤,其發生與基因有密切關係,未來可以運用生物片等對疾病進行基因診斷,進而進行基因治療。人類還可以通過對病原菌遺傳密碼的“破譯”,了解各類傳染病的病因,從而有效控製這些傳染病的傳播。比如,破譯痢疾基因密碼後,就知道了哪些基因導致人拉肚子,從而有針對性地采取療法。預計到2010年至2020年,基因療法有望成為一種較普遍的療法。

遏製衰老的對策

在了解衰老的原因及其發生機製後,我們就可對衰老采取“對症下藥”的對策。

有人曾預言人的最長壽命是180年。雖然我們不能確信其預言是否可靠,但至少我認為這個預言的依據是有一定可信度的。這是由於在沒有病變的情況下,人體正常細胞是有固定的壽命的,即有固定的分裂次數。說得明白一點,人體在無病變的情況下,機體所進行的新陳代謝的總量或總次數是固定的,這就從本質上決定了人的最長壽命是有限的。懂得了這點,即新陳代謝總量守恒,就可在生活中具體做到以下一點來實現“延長壽命”的美好的夢寐以求的願望。

一日三餐,不要吃得過飽,尤其是逢年過節,切忌大吃大喝;平常切忌暴飲暴食;晚上入睡後醒來即使稍覺得肚子有點餓也最好不要進食,特別是刺激性過大的食物;每餐最佳是吃到七八成飽這個程度,以維持適度的饑餓。以上種種,都是源於人的代謝總量守恒。

關於基因的“科學物語”

今年“科博會”期間舉行的“科技前沿與產業發展中外院士論壇”帶來了純正的學術氣息,也把這場注重實用的盛會推上了理論的高度。六場精彩的演講使得整個大廳座無虛席,聽眾一半以上是20多歲的年輕人,院士們仿佛在麵對著中國的未來演講,而聽眾則在院士宏闊的思維大海中感受著知識“沐浴”的酣暢。

人與人之間9999%的基因密碼相同

中國醫學科學院院長、醫學分子生物學專家劉德培在題為《基因表達調控與功能基因組》的報告中回顧了生命科學史上的三次革命,他認為許多疾病其實是基因及其產物相互作用的結果。如果有一張分子水平遺傳圖,就可為疾病預測、預防、診斷、治療與個體化醫學提供科學參考。

人類基因組圖譜及初步分析結果顯示,人類基因總數約3萬個,人類基因組中因基因密度高低不同,存在“熱點”和大片“荒漠”,人與人之間9999%的基因密碼相同。

人類基因組的讀出與讀懂

劉德培院士進而指出,基因的讀出需要三個步驟:1測序:測出共含30億個堿基對的DNA片段序列。2拚接與組裝:用生物信息學方法,通過計算機,將片段恢複到原來的鏈狀結構。3標注:用科學語言讀出人類基因組,找出3萬多個基因的確切位置與作用。

基因的讀懂意味著生命奧秘的破譯,如能讀懂,所有基因的表達調控規律將得到係統闡述。

世界對生物技術的重視

中國工程院副院長、醫學病毒學專家侯雲德在題為《加入WTO後我國生物藥物產業麵臨的挑戰與機遇》的報告中指出,“生物技術產業化工程”在“十五”計劃高技術產業化規劃中已列為12項重大項目之一,“功能基因組和生物芯片”在“十五”計劃科技規劃中也被列為12項重點科技之一。

美國參議院2002年4月18日通過決議,指定4月21~28日為“國家生物技術周”,以示國家對生物技術的重視,采用現代生物技術可從事醫藥、農業、工業和環境的研究和開發相關產品,對付生物恐怖主義;生物技術對改進人類生活質量產生了重要作用。2002年5月1日,世界衛生組織發表了關於基因研究的報告,指出“基因研究可以大幅度地提高發展中國家的醫療保健事業”。

“一頭牛的乳腺每年可生產300公斤蛋白質”

基因製藥包括基因診斷、基因治療、基因疫苗等,生物製藥前景無限。侯雲德院士說,可采用牛、羊等動物的乳腺生物反應器生產藥物,一頭的牛乳腺每年可生產300公斤蛋白質。轉基因植物如玉米、煙草和大米等也可用來生產藥物,轉基因水稻和油菜可解決維生素A缺乏症和缺鐵性貧血,功能性食品將得到開發,吃土豆就相當於口服腹瀉疫苗。但是,藥物的質量控製問題還難以在短期內解決。

20世紀的三大科技計劃

侯雲德院士認為,20世紀的三大科技計劃“曼哈頓原子彈計劃”、“阿波羅登月計劃”及“人類基因組計劃”中,對人類基因的探索及了解人類自身以致操縱生命,其意義比前兩個計劃更為深遠。研究表明,人體有100萬億個細胞,每個細胞核內有23對染色體,約30億對核苷酸,編碼約3~10萬個蛋白質,負責個體發育和維持生命活動。

基因治療技術

侯雲德院士列舉了能通過基因治療的疾病種類,它們是:遺傳病、惡性腫瘤、艾滋病、乙型肝炎、心血管疾病、代謝性疾病等。目前,全球臨床方案數達300多項,病例數超過3500人,其中美國的病例占80%;61%的病例為惡性腫瘤;24%為艾滋病DNA和基因疫苗。目前存在的問題是:治療腫瘤的靶基因尚不很清楚,基因表達調控尚未完全解決。

基因芯片將為疾病預防提供導向圖

侯雲德院士介紹了計算機科學與生命科學相結合而形成的新學科-生物信息學,而生物芯片則是將成千上萬個與生命活動相關的大分子樣品,借鑒半導體技術,集成在一塊數平方厘米的載體片上進行化學反應,並將檢測數據進行分析處理的一種嶄新技術。目前的生物芯片主要是DA和蛋白質微陣列芯片。

在未來5~10年內,生物芯片將發展成在人類健康保健、醫藥、環保、食品、農業以及其他生命科學研究領域內的巨大產業。生物芯片可用來檢測核酸的變異和多樣性,分析疾病組織的基因表達及疾病易感性,其市場每年將增加50%,到2004年將達33億美元。

胚胎幹細胞工程可用來治療多種疑難病

侯雲德院士指出,克隆羊的成功,證明哺乳動物的體細胞具有發育潛能,因而有可能將受者的體細胞或髒器特異性幹細胞,培養於特定的環境中,使之增殖、分化為特異性功能細胞。多能胚胎幹細胞分化為神經細胞、血液和免疫細胞及肝細胞等實驗已經成功。它將在醫學上引起一場革命,治療多種疑難病症。

日本東京大學生物學教授Makoto在國際上首次采用青蛙的胚胎幹細胞培養出人工眼球。2001年6月的一則報道發現,一種魚的基因可觸發幹細胞分化發展成組織,形成內髒。但其產業化的路途尚不明晰。

約6000種遺傳病與基因變異有關

隨著人類基因組計劃的實施,已知人與人之間核苷酸不完全相同,許多疾病的易感性、得病的嚴重性均與基因的變異有關,據統計,約6000種遺傳病與基因變異有關。感染個體的病毒、微生物對藥物的抗藥性不同,個體對藥物的敏感性也不同。

侯雲德院士指出,《科學》雜誌上發表的文章表明:沒有任何一種已知基因是單一形式的,人類每個單一基因平均有14個版本可被遺傳,從約四千個基因中發現有6萬個以上的基因版本。假如人類隻有3萬個基因,那麼其版本則有50萬個。藥物的安全性和副作用在很大程度上決定於其基因的版本。

1000多種生物新藥中治療癌症的有400種

2001年美國食品和藥物管理局正式批準上市的生物製藥為117種,市場資本總額為3300億美元,處於臨床研究階段的藥物有1000多種。全球約一半人已使用過生物技術產品。侯雲德院士指出,近20年來生物製藥在整個藥物和生物製品中所占份額不斷增加。美國食品和藥物管理局近5年批準上市的生物技術藥物已超過過去13年的總和。盡管美國經濟不振,但生物技術公司在經濟效益上處於其25年來最好的時期,去年上市公司增加了13%,生物技術公司的資產增加了330億美元,高於過去5年投資的總和。1000多種新藥中治療癌症的有400種;兒童需要的新藥200多種。

我國醫藥生物產品14年翻了100倍

侯雲德院士認為,我國生物醫藥產業的總體技術水平與國外差距相對較小,1986年我國生物技術產品的銷售額僅2億人民幣,2000年達200億,增加了100倍。1999年我國從事生物技術研究和開發的公司約為320家,生產廠家80多家。從事生物技術的科研院所和大學有297家,2000年近20種基因工程藥物和疫苗批準進行商業化生產,奠定了我國生物高技術產業的基礎。約20~30種基因工程藥物處於臨床前或臨床I、II期試驗。

組織工程:再造生命奇跡

我們一項醫學上最新的技術——組織工程來進行再造手術。與傳統的手術方法相比。既省時間,又少辛苦,外形則愈加完美,可望達到亂真程度。

目前,修複缺損器官的方法一般有自體移植、異體移植和組織代用器三種。但它們各有弊端。如自體移植,要以犧牲患者自己正常器官組織為代價,這種“拆東牆補西牆”的辦法不僅會增加患者痛苦,還因有的器官獨一無二,而無法做移植手術;異體移植,最難解決的是增強免疫排斥反應問題,失敗率極高,加之異體器官來源有限,供不應求,因而難以實施;動物器官移植,同樣存在排斥反應,而且還要冒著將動物特有的一些病毒傳給人類的危險,采用組織代用品如矽膠、不鏽鋼、金屬合金等,它們致命的弱點是與人體相容性差,不能長久使用,還易引起感染。

近十年來,科學家們運用生物工程技術,利用人體殘餘器官的少量正常細胞進行體外繁殖,既可獲得患者所需的、具有相同功能的器官,又不存在排斥反應,已取得了令人滿意的成果,不少新近成立的生物技術公司正準備推出商品。再生的和在實驗室培育的骨骼、軟骨、血管和皮膚,以及胚胎期的胎兒神經組織都在進行人體試驗。肝髒、胰髒、心髒、乳房、手指和耳朵等正在實驗室裏生長成形。科學家們甚至正在嚐試培育能充當藥物釋放渠道的組織。唾液腺能分泌抗真菌蛋白質;皮膚能釋放生長激素;基因工程器官能矯正患者自身的遺傳缺陷,等等。

“這一切預示著世界外科領域將跨入一個前所未有的嶄新時代。”組織工程是應用細胞生物學和工程學原理,在實驗室裏,將人體某部分的組織細胞進行人工培養繁殖,擴增上萬倍。把這些細胞種植和吸附在一種生物材料的支架上,然後一並移植到人體內所需要的部位。值得一提的是,這種支架必須相容性好,並可以在人體內逐步降解、吸收。其實,外科手術中使用的創口縫合線就是一種生物材料。醫生用這種縫線把創口縫牢,過幾個月後,創口早已愈合,這類縫線也逐降解,被人體吸收和排泄了。在組織工程中,用這些材料製成的各種三維結構的細胞培養載體,即支架,可以在細胞再增殖過程中,為它們提供營養物質,進行氧和二氧化碳交換,並排泄廢料,而它自身卻又逐漸被人體降解、吸收和排泄,最後就形成了有特定功能和形態的新的組織和器官,從而達到修複和再造的治療目的。

名副其實的備用人體器官將在數年內由實驗室走向患者。在美國馬薩諸塞大學,由查爾斯·瓦坎蒂領導的一個研究小組正在生物反應器裏為兩位切掉拇指的機械師培育拇指的指骨。瓦坎蒂說,他們會把其中一個拇指或者兩個拇指移植給患者。與此同時,安東尼·阿塔拉博士領導的一個由波士頓兒童醫院的醫生組成的小組正計劃把用胎兒細胞培育的膀胱植入人體。

培育人體組織的最大“市場”是用於治療口腔疾病。用人體組織工程學方法培育的首批替代材料之一是美國阿特麗克斯公司生產的Atrisorb,這是一種摻有生長激素和療效藥物的可吸收生物材料,它能促進牙齦組織再生。目前,科學家們已經克隆和排列出生成琺琅質的全部基因順序,實驗室培育的人體琺琅質將在5-10年後出現。從事這項研究的專家宣稱,如果齲洞能用原先的組織填充,那麼我們再也不必用傳統的方法補牙了。

可以預料,21世紀醫學領域必將出現更加輝煌的新麵貌,這決不會是一句臆斷的空話!

骨髓移植改變了什麼?

隨著醫學知識的普及,“骨髓移植”早已不是什麼新鮮詞了,很多人都知道,如果人的骨髓出現問題,失去造血功能,就可能不得不接受骨髓移植手術。但是成功接受骨髓移植後,患者的身體方麵會發生什麼變化,一般人恐怕都不了解。

1像還是不像?

前些時候,有人提出:進行骨髓移植後,兩個非親非故的陌生人的相貌越長越像。還有一種比較流行的說法認為患者的性格會發生變化。

這些問題,大都源於一些媒體的報道。

說相貌越來越像的報道舉了實例。第一個例子是1996年中華(上海)骨髓庫第一個配型成功,並捐獻造血幹細胞的誌願者孫偉,據報道,當年26歲的他與11歲的小患者術後一直保持聯係,通信、寄照片。上海紅十字會的工作人員表示:“所有見過照片的人,都覺得像極了。”而另一位捐髓者周海燕也是同樣的情況。文章還提到,越長越像的是兩位移植時間比較長的患者,因為孫偉和周海燕的捐髓手術分別是全國的第一例和第三例。