羊駝單鏈抗體：“草泥馬”對醫學的貢獻

羊駝和作物，來自羊駝的單鏈抗體轉入作物有望輔助防治冠狀病毒感染引起的腹瀉

　　在大學的第四年，主頁菌曾經蒙一位國內抗體專家的贈書。記得當時，專家展望未來的抗體領域，預言駱駝的單鏈抗體將成為新一代的抗體形式。若干年過去了，駱駝抗體似乎并沒有引起學界的重視，也許在工業界是有的。這不，本月Nature雜志的網站登出關于這種單鏈抗體的藥用研究的新聞報道。

　　我們知道，人體的免疫系統負責對“異己”成分的清除，分為先天性免疫和適應性免疫。適應性免疫分為兩類，細胞性免疫(cellular immunity)和體液性免疫(humoral immunity)。抗體(antibody)屬于體液性免疫，又稱為免疫球蛋白(immunoglobin)。它一般是雙鏈結構，由輕鏈(light chain)和重鏈(heavy chain)蛋白構成，一對輕重鏈蛋白通過共價鍵結合，形成Y形結構。抗體由成熟的B細胞(又稱漿細胞)分泌，能特異性的識別“異己”物質——抗原，根據抗體種類的不同，引起不同的效應，例如中和抗原、補體反應、招募和激活淋巴細胞等。抗體通常歸于適應性免疫，因為它的產生依賴于后天的抗原接觸且具有記憶性，但也有一些被稱為B-1或B-2細胞，能分泌天然的抗體。針對某類疾病的抗體的獲得是我們接種疫苗的主要功效。

　　在很多發展中國家，輪狀病毒(rotavirus)引起的腹瀉是很多兒童的常見病，嚴重時甚至引起死亡。實際上，我們在小孩兒都會有過腹瀉的經歷，大家對那種捂著肚子、痛不欲生的感覺想必還有點記憶——反正我們的B細胞是記住了。我們曾經聊過“免疫耐受”(見《”抵抗到底“，還是”息事寧人“》)，進入胃腸道的輪狀病毒盡管作惡多端，但我們自己過度的免疫反應是幫兇，甚至后者常常是重度腹瀉的首惡。于是，通常的腹瀉療法除了藥物干預外，還要及時補充水分和電解質等。

　　目前的藥物干預對于發展中國家的孩童療效不高，且是不小的公共財政開支，畢竟很多人連飯都吃不飽。如果，吃飯就等于吃藥，豈不是省事了很多?那就做個轉基因水稻，讓大米攜帶藥物吧(限于篇幅，我們對轉基因作物的倫理和安全性不作討論)。化學分子是不適合做轉基因水稻的，而蛋白、核酸是合適的候選分子。進入胃腸的核酸基本會被核酸酶分解掉，蛋白也是的，不過來自駱駝的“單鏈抗體”可以茍延殘喘的久一些。

　　單鏈抗體是一類存在于駱駝科生物中的天然缺失輕鏈的“重鏈二聚體”抗體。輕鏈的缺失和球蛋白的結構，賦予駱駝抗體小個子和難于被消化酶分解的性質，使其適合作為在消化道結合輪狀病毒的載體。為了進一步縮小轉基因的大小，科學家干脆將重鏈蛋白的多余功能域(domain)都拿掉，只將能結合抗原的部分插入水稻基因組，這樣表達的蛋白成為單域抗體(single-domain antibody)。

　　Nature雜志報道的那項研究就是在水稻的基因組中插入了能特異性結合輪狀病毒抗原的羊駝(屬駱駝科)單域抗體基因。

　　日本東京大學的Yoshikazu Yuki研究組完成的這項研究用小鼠作為測試動物，他們發現給小鼠喂食這樣的谷物，可以顯著提高新生小鼠對冠狀病毒的免疫力，減少腹瀉的發生和腸道的損傷。有意思的是羊駝抗體可以在谷物中保存很長時間，甚至水煮半小時依然有效。這項研究為防止冠狀病毒感染提供了新方向——作物攜帶的羊駝抗體。

　　不過，我們也須注意到該研究的局限性，比如羊駝抗體的安全性還不清楚：抗體是否會進入血液循環，抗體在體內的存留時間，抗體是否改變腸道免疫的平衡等。