自杀土豆与可吃疫苗

上一世纪，黑尔兰的土豆患的晚育病，只是病毒给土豆带来巨大损害中的一个例子。当时的土豆晚育病发展到最严重时，导致了一场人们所称的“土豆饥荒”。

农场主最忌讳的是农作物受到病毒感染，如果不大量喷射农药的话，病毒可以从土豆蔓延到所有的庄稼，因而使农场主蒙受大量的经济损失。

最近，德国科学家已经研制成功一种通过基因控制生产出来的土豆。这种土豆在受到病毒感染后会“自杀”。这不仅能制止像土豆晚育病那样的流行病的蔓延，而且对保护其他农作物亦具有极其重要的意义。

这些研究人员在培植新型土豆的过程中，应用了一种通常在土壤细菌中所含的基因，这种基因能产生一种被称为巴内斯的蛋白质。巴内斯蛋白质具有阻止细胞分裂的作用。因此，当产生巴内斯蛋白质时，它的细胞实际上就开始自杀。这种基因被复制后，被植于受试土豆中。从事该研究的塔克教授解释说，当一种病原体进入含有巴内斯蛋白质的土豆时，土豆将会识别这种病原体，并促使其产生更多的巴内斯蛋白质。从而使受到感染的细胞很快自杀。这种情形只有当土豆能够识别出病原体时才会发生。因此，土豆对于不同的病毒必须具有特定的特征标记。当一种病毒袭击土豆时，相应的特征标记就会自行刺激巴内斯蛋白质的产生，而土豆总体则应该是健康的。这种基因只应该在受到感染的细胞中被激活。

因此，当一种病毒在袭击新型土豆时，其所受到的损害只被局限在受到感染的细胞内，而土豆的其他部分则是完好无损的。可是，这些研究人员由于是在土豆未受病毒感染时，把具有破坏作用的基因植入其中的，因此，他们希望确保土豆细胞在未受到感染之前，不会被这种植入的基因所杀死。因而他们在土豆中还植入一种起特殊控制作用的蛋白质，这种蛋白质能够抵消少量巴内斯蛋白质的作用；只有当一种病原体开始袭击土豆时，才会产生充分的巴内斯蛋白质，使那些起特殊控制作用的蛋白质失去作用，从而促使受病毒感染的细胞死亡。

研究人员确认这种基因对于土豆抑制病毒感染很起作用。不仅如此，他们还认为，它也可能对其他农作物起作用。从理论上讲，把这种系统应用于人们所感兴趣的所有农作物中应该是可能的。其关键是改变把病毒与巴内斯蛋白质的产生联系起来的特征标签，以便使它适用于对应的农作物。

如果我们可以使土豆中受到病毒感染的细胞自杀，从而使其他作物得以保护的话，那么，我们就不需要使用大量农药了。不过，人们最大的担心之一是产生巴内斯蛋白质的基因可能会通过异花授粉的途径扩散至其他作物上，因而巴内斯蛋白有可能对其他作物构成致命的威胁。然而，对于土豆而言，这种情况是不会发生的，至少现在在欧洲，还没有哪一种作物可以与土豆进行杂交。因此，我们在土豆中植入的任何基因不会扩散。

同目前利用动物或酵母培养细胞来制造疫苗相比，采用转基因植物制造疫苗更有优越性。首先是植物容易大量栽培，产量高，因此，转基因植物疫苗价格更便宜。其次是植物病毒不会传染人类，无需担心受病毒感染，而培养哺乳类动物细胞大量制造疫苗时会产生动物病毒感染人类的危险。

现在，以美国植物学家阿恩茨为首的一个研究小组正开发一种“可吃的疫苗”，就是人们可把制造疫苗的植物当作食品的一部分吃下去。这无疑是一种价格更便宜，投药更方便的疫苗。阿恩茨强调，发展中国家尤其需要食用疫苗。食用疫苗无须冷藏等制造和保存疫苗的设备，对发展中国家极为适宜。在试制转基因疫苗时，首先是要确证植物制造的蛋白质可以导致动物的免疫反应。研究小组将编码乙肝病毒蛋白的基因导入烟草，结果这种烟草能制造乙肝病毒疫苗，然后将这种转基因烟草制剂注射入小鼠体内，结果可激发能识别乙肝病毒蛋白的抗体生存。他们拟着手制造“食用疫苗”。人们知道，肠毒素可导致易感染动物腹泻。阿恩茨研究小组便将编码部分肠毒素蛋白质的大肠杆菌基因导入马铃薯体内，结果马铃薯块茎制造出肠毒素蛋白，食用了这种生马铃薯的小鼠，体内便会产生对抗毒素的抗体，包括粘膜抗体，消化系统特别需要这种抗体以防细菌感染。但有些尚待解决的问题，如阿恩茨研究组所用的肠毒素蛋白是一种很强的免疫诱导剂，而一般免疫蛋白制成的口服制剂就不一定这么有效，甚至因饮食中蛋白质诱发抗药性或因植物中化学物破坏疫苗蛋白，降低免疫性甚至丧失。另外食用疫苗必须是可口的，但马铃薯必须煮熟才能吃。烧煮会使疫苗蛋白质变性，从而降低或消除免疫力。解决这个问题的方法是将马铃薯换成可生吃的载体如香蕉。他们将一个外来基因成功地导入香蕉，计划将大肠杆菌的肠毒素基因导入香蕉，制成含有转基因香蕉的婴儿食品罐头。

疫苗免疫有主动和被动接种法两种策略。前者是疫苗蛋白抗原激发接种者的自身免疫系统产生抗体。马铃薯和香蕉疫苗就属这种。后者是直接用抗体接种。研究人员试图采用转基因植物制成的抗体加入牙膏中以防细菌牙腐烂病。他们在4种不同烟草中，各导入1个不同的分泌抗体基因，然后采用常规法将4种转基因烟草进行杂交，后代便产生了所希望的直接抗牙腐烂病菌的分泌抗体。其制成的含有该种分泌抗体的牙膏计划试验于人体，除了用于口腔治疗的转基因植物疫苗外，有些研究组正研究可注射用的转基因植物疫苗，不过，目前植物物质的纯度要达到注射的水平尚有许多问题。