坏病毒、好用处!世界上有2种病毒,竟然被人类用来治病

在这个新冠病毒肆虐的日子里,我们对病毒恐怕没有什么好印象,很自然地认为它就是个彻底的“大反派”。不过,这个“大反派”就没有任何用处和优点了吗?那可不一定!

老:存在时间远远早于人类的一种生物

病毒有一个古老而庞大的家族,它们在至少 1.5 亿年前,就已经在地球上撒欢了。而此时,人类的祖先连细胞都还没酝酿出来。人类从黑猩猩进化成人的历史,大概不超过 20 万年,在活了 1.5 亿年的病毒面前,我们是没见过世面的小宝宝。

为了适应地球的生存环境,病毒早已进化出最简单的结构,它们的一生只有一个目的,就是不停地“生娃”(医学上称为复制)。但也由于它们的结构简单,所以“生娃”这件事,它们需要“借宿”于其他物种的细胞才能实现[1]。此时,病毒借宿的对象,叫做“宿主”。在 WHO《国际卫生条例 2005(IHR)》中,将“宿主”定义为传染性病原体通常寄居的动物、植物或物质[2]。比如病毒将人类作为宿主时,它们会通过各种方式进入我们的细胞,在抢夺资源、繁殖自己的同时,引发疾病。

在人类与病毒的斗争中,人类时不时会处于下风,主要因为病毒有以下特性:

  • 病毒自己复制出来的“孩子”,可能和母亲“长得不一样”,这种现象在医学上称为“变异”。由于变异,人类千辛万苦研究出来的抗病毒药物或疫苗,就存在着失效的可能性。
  • 目前,人类针对细菌研究出了抗生素,这是由于细菌有细胞壁这个结构,没有细胞壁限制的细菌,会充分自我膨胀,爆裂而亡。抗生素的作用原理就是破坏这个细胞壁。但是,病毒没有细胞壁,所以抗菌药物对病毒无效。对于病毒,人类更多时候只能依靠自己的免疫系统,靠着体内强大的免疫部队,把这些病毒一一清除出去。

新:促进人类的生存、进化

任何事物都是相对性的。虽然病毒给我们人类带来了无数的疾病和死亡,但是它们也并非一无是处。它们还有着以下的一些“闪光点”。

第一、促进物种进化。

有些 DNA 病毒能把基因整合到“宿主”(比如人类、动物)的基因中,形成了宿主的一部分。这部分基因的功能还不明确,但是从进化学的角度看,不一定是坏事。有说法认为,我们与黑猩猩有 5% 差别的基因,可能部分来源于我们和黑猩猩在进化过程中,感染的病毒不一样。

第二、完善免疫系统

人体遭受病毒入侵,在一次次地把病毒清除出去的过程,人类的免疫系统也在不断地健全。

举个例子,免疫系统有“记忆能力”,会对感染的病原体形成免疫记忆,如果下次遇到相同的病原体,就可以很快地发挥作用将其消灭。当某种病原体(如病毒)第一次进入人体时,会刺激我们的免疫 B 细胞从幼稚的“准备期”,变得成熟而具备战斗力(医学上称为活化),并且增殖出更多的 B 细胞。最后,这种活化的 B 细胞会产生抗体、杀灭病原体。

但是,这个过程需要比较长的时间(一般是 3~10 天),而且抗体的数量还比较少。于是免疫系统的“记忆功能”就发挥作用了:当第一次抗原“入侵”后,有部分 B 细胞其实不分泌抗体,它们悄悄地“变成”了记忆 B 细胞,担负着“记住敌人”的使命。当病原再次出现,这些记忆 B 细胞就跳过了之前艰辛的过程——成熟、活化、增殖,而直接产生大量的武器——抗体,剿灭敌人又快又好[3]

所以,其实每一次“外敌”的入侵,免疫系统就会建立相应的战斗经验,这就是更新和健全的过程。

第三、制作疫苗

面对病毒,以前人类能依靠的只有自己的免疫系统。但是,病毒那么多,而且面对它们家族的顶级“高手”,如天花白喉百日咳等,人类往往是十战九败,免疫系统还没激活,人就已经“挂了”。

于是,聪明的人类发明了疫苗

病毒疫苗其实就是被“改造”的病毒——这类被“改造”的病毒失去了致病力,但它披着病毒的外衣。人类通过接种疫苗,提前将病毒介绍给我们的免疫系统,提醒免疫系统:你们记住了,病毒长这个样子,如果下次再遇到,直接干掉他们。

所以,通过注射疫苗,刺激人类的免疫系统产生针对病毒的武器——免疫细胞和免疫分子(主要是抗体),等到真的接触了对手,由于手上兵强马壮,而且深知对手特性,可快速制敌[1]

抗体这种武器,能与外来的“敌人”(比如病毒、细菌)的某一些部位结合,从而协同身体其他的免疫系统“成员”一起,清除这些有害物质,从而发挥对身体的保护作用[4]

疫苗的出现,直接和间接挽救了无数生命,极大降低了疾病发病率和死亡率。与此同时,疫苗,则成了经济有效、预防和控制传染性疾病的手段之一。

总是在对抗,不如建立“战斗情谊”:联手对付细菌

对抗这么久,有两类病毒,人类干脆将它们利用了起来。

第一、噬菌体

噬菌体,其实是一种寄生在细菌中的病毒。英国的细菌学家 Frederick William Twort 在 1915 年,用从康复痢疾患者粪便中分离的噬菌体,成功治愈了两名痢疾患儿[5]

不过,由于抗生素的出现,噬菌体曾被冷落了许久。

近年来,由于能耐受几乎所有抗生素的“超级细菌”出现,噬菌体疗法重新受到人们的重视[6]。作为比细菌小很多很多的病毒,噬菌体是怎么样破坏细菌的呢?可以粗略地分三步:噬菌体吸附在细菌的细胞上、侵入到细菌内,在细菌细胞内大量地复制、增殖;最后,噬菌体导致细胞裂解,后代从细菌的细胞中奔涌而出[7]

当然,不是每一种病毒适合用在治疗中,人类需要找到一种可以蚕食某一种细菌,但又对人体没有其他危害的病毒。

与抗生素相比,用噬菌体“对付”细菌有几个优点:特异性强,即只要找到合适的噬菌体,便可以对目标致病菌一击即中[8]。不过至今人类发现噬菌体有“一对一”的特性,也就是某一种噬菌体只能对付某一种细菌。这样,要对抗不同的超级细菌,就必须寻找不同的噬菌体。

第二、将病毒作为“运输官”——载体

由于病毒“喜欢”入侵别的物种的细胞,利用它的这种特点,人类将它们当成“运输官”来使用。在医学上,它们叫做病毒载体。

比如在病毒的基因中“插入”某种我们需要的基因,让它们“运输”到细胞中,这样使插入的基因能够在细胞中发挥一定的作用。病毒载体对于基因治疗至关重要。

所谓“基因治疗”,是通过向病变的细胞或器官中引入一种基因信息,用来纠正病变细胞或器官的缺陷或异常[9]。拉开基因疗法序幕、扭动“逆天改命的钥匙”的是美国生理学家,“基因治疗之父”French Anderson,他首次利用基因治疗的方法,成功治疗了一名患有重症联合免疫缺陷症的小女孩。

在基因治疗中,“引入基因信息”的这个过程中就需要有运输工具,而病毒载体就担任了这一重要角色。目前常用作为载体的有腺病毒、逆转录病毒、慢病毒等。

当然,此时作为“运输官”的病毒载体是没有致病能力的。不过,目前这种病毒载体用于帮助疾病的基因治疗,很多都还处于实验阶段。

小结 

  • 病毒体要进入其他物种(医学上称为宿主)的细胞复制和繁殖,但同时它会导致宿主发生疾病。
  • 病毒也有用处,比如促进物种进化、完善免疫系统、制作疫苗。
  • 还有一些病毒,例如噬菌体、作为基因治疗载体的病毒,还能与人类一起战斗,对抗细菌、治疗疾病。
更新于 2021-09-17

参考文献 共 9 篇