生物导弹

百年百篇经典科普[电子书]

施安辉

恶性肿瘤(癌症)是当代人类可怕的敌人,但是从医疗的角度看,目前还没有得到既高效地杀死癌细胞,又对正常细胞损伤很小的定向药物。自1975年英国科学家发明用杂交瘤产生单克隆抗体技术后,“生物导弹”这类定向物的研制才变为可能。

那么什么是“生物导弹”呢?

“生物导弹”就是定向药物,它是借导弹的作用加以形象化,其结构主要有“弹头”、“制导系统”(或称“导向系统”)和“发射装置”三个部分。

第一代“生物导弹”的弹头是蓖麻毒素蛋白(最近我国上海的科学家采用的是天花粉蛋白);第二代“生物导弹”的弹头是干扰素。这里所说的弹头的作用和威力,实际上就是指的蓖麻毒素蛋白和干扰素的作用和威力。例如,干扰素是一类高活性、多功能的诱生蛋白,它的主要作用是抗病毒抗肿瘤和免疫调节,对绝大多数癌细胞具有强大的“抑杀”作用。

干扰素的作用机制是非常复杂的,作用不同其机理也不相同,如在抗肿瘤方面是多方式的,其主要方式之一是“直接的”,即干扰素可直接抑制靶细胞(这里是指癌细胞)中的脱氧核糖核酸(DNA)。脱氧核糖核酸是细胞的生命和遗传的中枢,癌细胞的脱氧核糖核酸的合成被抑制,癌细胞当然也就被“杀灭”了。此外,近几年科学家还发现干扰素可通过增强一种叫“自然杀伤细胞”(NK细胞)的杀伤功能来杀灭癌细胞,这种NK细胞在人和动物体内本来就有一定的杀灭癌细胞的能力,经干扰素处理,其杀伤作用可增大10~100倍。

看到这里读者可能会问:干扰素的作用这样大,为什么在临床上不直接用它,还要把它制成“导弹”呢?

临床应用结果告诉我们,干扰素到体内后,由于种种因素的影响不易到达特定的癌细胞上去,因此大大影响了治疗效果。经有关科学启发和实践,免疫学家终于想出一个能将干扰素分子准确无误地送到癌细胞上去的好办法,颇似导弹的制导系统,即根据“抗原—抗体”结合原理而设计的巧妙系统。医学知识告诉我们,抗原与抗体之间的结合是非常特异的,如由肝癌细胞抗原诱导机体产生的抗体(抗肝癌抗体),它只能与肝癌抗原特异结合,而不与正常肝细胞抗原结合。特别是近几年来,利用细胞融合工程法制备出的一种单克隆抗体(McAb),它的特异性比普通抗体还要强,而且还能精确地识别相应抗原的细微差别。对此,科学家们把对恶性肿瘤细胞有“杀灭”作用的干扰素“接在”各种特定的单克隆抗体上,即形成“单克隆抗体—干扰素复合物”(McAb—IFNs复合物)。再用这种“单克隆抗体—干扰素复合物”治疗相对应的各种癌症,则收到了令人鼓舞的效果。例如,最近国外的科学家尝试把a干扰素“接到”抗人结肠癌干扰素上(McAb),用来治疗病人的结肠癌,结果发现“a干扰素导弹”(HulFN—a/McAb)比单纯的a干扰素治疗效果高几十倍。

大量研究结果表明,生物导弹的作用和威力虽大,但只有用“发射装置”发射才能充分发挥作用,而目前常用的“老发射装置”发射(如一般的肌肉注射或静脉注射),则不能充分发挥作用。因为“老发射装置”不能保证把生物导弹送到“目标区”(据计算,老发射装置送到目标区的成功率还不到1%)。但是,“新发射装置”却迥然不同,它设有“磁力导航系统”,可把生物导弹准确地发射到任何“目标区”。例如:对于肺癌患者的治疗,新发射装置中的“磁力导航系统”先把干扰素导弹导向肺部,然后再由导弹中的单克隆抗体发挥作用,非常专一性地攻击肺癌细胞。“磁力导航系统”的结构和原理大体是:先用一种特殊技术把“干扰素导弹”和铁蛋白装进红细胞内,如果“目标区”是肝脏(如肝癌),则就不需要在肝区专门设“磁力装置”,因为红细胞本身会自动聚集到肝脏中代谢,而把大量的干扰素导弹释放出来。如果“目标区”是其他区域,就必须在这个区域设“磁力装置”以便把带有铁蛋白的干扰素导弹导向目标区。这种“新发射装置”代表药物治疗史上的一场革命,目前已经在动物身上试验成功,不久可应用于人类疾病的治疗。

总之,“生物导弹”有效地应用于癌症的治疗已为期不远了。

(原载《科技新闻报》1986年11月)