有这样的人!在秋冬流感等病毒流行之际,他们从不会中招,依然神采奕奕地工作,仿佛身边的病毒对他们来说像是空气一样,如同“病毒的绝缘体”。这时,我们会想:他们的免疫力是真好。。。。。。但想不到的是,这种看似普通的"不爱生病"的背后,竟然隐藏着我们对抗所有病毒的终极武器密码!
而现在,科学家已经发现并破解了这个密码,并且正在将其改造成一种革命性的治疗方法——一种能够让任何普通人在短时间内获得这种"病毒免疫超能力"的药物。
2025年8月13日,发表在《科学》子刊《科学转化医学》上的研究显示,科学家找到了一把能抵御病毒的“钥匙”,它的名字,叫mRNA。
一.起源:15年前的意外发现--基因"突变"里的现象
故事源于15年前,哥伦比亚大学的免疫学家杜桑·博古诺维奇教授在研究罕见遗传病时,偶然发现了一个医学现象。
在他的研究对象中,有几十个来自世界各地的患者,他们都携带着同一种极其罕见的基因变异——ISG15基因突变。从医学角度来看,这种基因变异可能是一个"缺陷",因为它会导致患者对某些细菌感染的抵抗力下降。
但当博古诺维奇教授回顾分析这些患者的医疗记录时,他震惊了:在这些人的病历中--几乎找不到任何病毒感染的记录!
“这简直违反了常识”,博古诺维奇教授回忆道,“按理说,免疫系统有"缺陷"的人应该更容易生病,但在这里却展现出了前所未见的抗病毒能力。”
深入研究后,科学家发现了一个惊人的真相:这种我们认为的"基因故障",实际上创造了一个神奇的抗病毒机制。
二.免疫系统的"睡眠模式"与"战斗模式"
要理解这种神奇现象,我们先了解下免疫系统的工作模式。
1.“睡眠模式”:如果说身体是一座城市,那么免疫系统就是这座城市的防卫部队。在正常情况下,这支部队处于"休息状态",只有少数士兵在城墙上值守,即--"睡眠模式"。
2.“战斗模式”:而当病毒入侵时,警报就会响起,指挥官(干扰素)下达命令,数千名士兵(抗病毒蛋白)迅速集结,开始与入侵者作战,即迅速进入了"战斗模式"。
这套系统看起来很完美,但有个致命弱点:从发现敌人到部队集结完毕需要时间,而病毒的复制速度则非常快。往往等我们的"军队"准备就绪时,病毒已经在体内建立了多个"据点"。
而那些ISG15基因突变的人,他们的免疫系统采用了完全不同的策略。他们体内缺少了一个关键的"总指挥官"(ISG15蛋白),按理说这应该导致混乱。但令人惊讶的是,正是这个"指挥官"的缺席,却意外激活了10支精锐的特种部队。
这些10支特种部队不需要等待命令,它们永远处于"低强度巡逻"的状态。这样,病毒刚一出现,就被立即发现和消灭了,根本没给病毒站稳脚跟的机会。
如同是把城市的防卫模式从"被动防守"改为了"主动巡逻",虽然消耗的资源稍多一些(往往表现为轻微的慢性炎症),但防御效果却是压倒性的。
三.科学的"逆向解密":从自然设计到人工复制
A.在发现了自然界的这个"设计缺陷变成完美优势"的案例后,博古诺维奇教授团队也开始了一项科学的"逆向工程解密"项目:即能否在不改变基因的情况下,临时性地在普通人身上重现这种免疫状态?
现在,这个挑战的关键变成了如何精确识别那10支精锐的"特种部队"。我们知道,机体在受到病毒攻击时会激活数千种不同的抗病毒蛋白,但现在有其中的10种是真正的核心力量。科学家花费了多年时间,通过大量的筛选实验,最终确定了这10种蛋白质的身份。
B.接下来的问题是:如何将这些"特种兵"精确地部署到需要保护的细胞中?
①直接注射蛋白质行不通——它们分子太大,无法进入细胞内部。
②传统的基因治疗风险太高——因为永久性改变基因,可能带来不可预知的后果。
。。。。。。
这时,mRNA技术提供了一个解决方案。
四.mRNA技术的应用:从疫苗到抗病毒"临时超能力"
如果说疫苗的mRNA技术是让细胞知道"敌人的照片"(即病毒蛋白长什么样)来告诉免疫系统识别这种威胁,那么这里的mRNA技术则是直接给细胞发送"武器制造图纸",让它们生产出最强大的防御武器。
研究团队设计的这种mRNA疗法,包含了编码这10种核心抗病毒蛋白的遗传指令,并将它们包装在微小的脂质纳米粒子中。这些微小的脂质纳米粒子就像微型快递员,能够准确地将"制造说明书"送达目标细胞。
一旦细胞接收到这些指令,就会开始生产那10种特殊的抗病毒蛋白。整个过程就像是让普通人瞬间学会了特种兵的技能,并配备了特种部队的专属装备,让他们在短时间内拥有超常的战斗力。
更有意思的是,这种瞬间的强化效应是暂时的——大约能持续3-4天。这意味着人们可以在需要的时候获得超级保护,而不必承担长期基因改变的风险。
五.实验验证:当科幻变成现实
当理论设计完成后,关键的考验也开始了:这种"纸上谈兵"的设计在现实中真的会有效吗?
Ⅰ.细胞层面上的测试: 在实验室的培养皿中,研究人员用这种mRNA处理了人类细胞,然后用各种病毒对它们发起攻击。结果很震撼:无论是流感病毒、新冠病毒,还是其他多种病毒,都无法在这些细胞中成功复制。
"我们测试了能找到的所有病毒,"博古诺维奇教授说,"到目前为止,还没有遇到能够突破这道防线的敌人。"
Ⅱ.动物实验的抗病毒能力: 更激动人心的验证来自动物实验。研究人员选择了对病毒极为敏感的黄金仓鼠作为实验对象,通过鼻喷的方式给它们使用这种临时的mRNA药物,然后让它们直接接触大剂量的病毒。
在正常情况下,这些仓鼠应该会严重发病。但接受了这种临时mRNA药物防护的仓鼠们,表现出了惊人的抗病毒能力:
病毒载量大幅下降、疾病症状明显减轻、肺部损伤显著降低。
"当我第一次看到这些数据时,简直不敢相信自己的眼睛,"博古诺维奇教授回忆道,"这真的是有可能成为我们一直梦寐以求的通用抗病毒武器。"
六.畅想未来的应用:流行病防控等的潜在可能
这项技术的潜在应用前景令人兴奋。想象下这样的场景:
1.疫情应急响应时: 当新的病毒威胁出现时,医护人员、急救工作者和高风险人群可以立即获得保护,而无需等待针对性疫苗的研发和生产。
2.个人防护方面的升级: 在病毒高发季节,人们可以选择给自己喷一下这种"临时免疫盾牌",就像出门前涂防晒霜一样简单易行。
3.养老院和医院: 在病毒传播风险较高的场所可以为工作人员和居住者提供这种保护,会大大降低集体感染的可能性。
4.国际旅行保障: 前往疾病高发地区的旅行者可以获得这种病毒防护,而不需要接种多种特异性的疫苗了。
最重要的是,这种保护不会干扰我们对特定病毒的长期免疫记忆。它可以像一把临时的雨伞,在最需要的时候提供关键防护,同时让机体的自然免疫系统继续发挥学习和记忆功能。
七.挑战与展望:从实验室到现实应用
当然,这项革命性技术的实际应用还面临一些技术挑战需要克服,比如
A.精准递送难题: 目前的纳米粒子递送系统虽然有效,但在人体内的分布和浓度还需要进一步优化。科学家也需要确保足够数量的mRNA能够到达需要保护的组织和器官。
B.持续时间调节: 3-4天的保护期对于应急使用已经很有价值,但对于某些应用场景,可能需要更长或更短的保护时间。
C.个体差异适应: 不同人的细胞对mRNA的利用和翻译能力存在差异,需要个性化的剂量和给药方案。
D.规模化的标准生产: 从实验室的小规模制备到能够满足需求的大规模生产,也需要建立完整的产业标准体系。
E.研究者指出:10种蛋白质的产生水平可能还不够高,无法让我们放心地立即应用于人体,这也是一个重要的限制条件。
尽管存在这些挑战,但科学界对这项技术的前景已经普遍持乐观态度。多个研究团队和制药公司已经开始相关的合作研究,希望能够尽快将这项技术推向临床试验阶段。需要特别注意的是,这项技术目前仍处于早期研究阶段。从动物实验到人体临床试验,再到最终的医疗落地,通常需要5-10年时间。
八.自然启示录:基因多样性的智慧与价值
这项研究带来的启示可能远不止技术层面上的突破。它深刻地展示了生物多样性和基因突变的巨大价值。
曾经,那些携带ISG15基因突变的人,在医学史上亦曾经简单地归类为"遗传病患者"。但正是他们身上的这种"异常",为人类对抗病毒威胁提供了新的关键线索。
这提醒我们,自然界中每一种看似的"缺陷"或"异常",也可能蕴含着深刻的生存智慧。亿万年来,在生命漫长的进化过程中,生命体通过各种基因变化来应对环境挑战,有些变化在特定条件下可能是劣势,但在另一种条件下却可能成为优势。
"我们的研究再次证明了好奇心驱动的基础科学研究的重要性,"博古诺维奇教授总结道,"当我们开始研究这些罕见患者时,从来没有想过会发现通用抗病毒疗法的线索。但正是这种无目的的探索,最终为人类带来了意想不到的礼物。"
写在最后:科学发现的诗意与力量
从15年前那几十个"永不生病"的医疗记录,到可能改变人类疾病防控格局的这项mRNA技术,这个科学发现的故事也有着自己的戏剧性和诗意。
它告诉我们,最伟大的科学突破往往来自于对看似微不足道基于现象的深入思考。一个罕见的基因改变,可能就是解锁一项医学的钥匙。
它也提醒我们,科学研究需要足够的耐心和开放的心态。博古诺维奇教授花费了十几年时间才完成从观察现象到技术应用的完整链条,这种长期的坚持和深入探索的精神,也是所有重大科学发现的共同特征。
更重要的是,这项研究展现了人类与自然合作的美好可能。我们不是要征服自然或对抗进化,而是去理解自然的智慧,学习生命的策略,然后将这些智慧转化为造福生命的技术。
在这个充满挑战和不确定性的时代,这样的科学发现给了我们信心和希望:即保持好奇心,坚持探索,似乎总能找到应对各种威胁的基于自然进化的创新解决方案。而这些解决方案的种子,也许早已潜藏在我们自身的基因密码中,只是等待着我们去发现、理解、和应用。
参考资料:
1.Yemsratch T. Akalu 等人 ,一种基于mRNA的广谱抗病毒药物,其发现源自ISG15缺陷,可在体内外预防病毒感染。《科学转化医学》2025年8月13日,第17卷,第811期
DOI: 10.1126/scitranslmed.adx5758
2.www.sciencealert.com/recreating-a-rare-mutation-could-grant-almost-universal-virus-immunity-for-days
来源: 紫龙科传