基因疗法是如何工作的?
田纳西州孟菲斯圣裘德儿童研究医院的血液学家、美国基因治疗学会即将卸任的主席亚瑟·尼恩胡伊斯回应:
基因疗法是将新的基因添加到患者的细胞中,以替换缺失或功能失调的基因。研究人员通常使用病毒将遗传物质携带到细胞中,因为这是病毒进化而来对其自身遗传物质所做的事情。
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医生可以在体内或体外进行治疗,这种治疗于 1990 年首次在人体上进行测试。在前一种情况下,他们可能会将携带基因的病毒直接注射到有缺陷细胞的区域。这种方法在帕金森病疗法中非常有用,例如,帕金森病只需要针对大脑的一部分。
早期的体内基因疗法使用腺病毒——普通感冒背后的病毒种类——但这种制剂会引发身体的免疫反应。如今,研究人员使用所谓的腺相关病毒,已知这种病毒不会在人体中引起任何疾病。
在体外基因疗法中,研究人员从患者身上采集血液或骨髓,并分离出未成熟的细胞。他们向这些细胞中添加一个基因,并将它们注射到患者的血液中;这些细胞会移动到骨髓,成熟并迅速繁殖,最终取代有缺陷的细胞。研究人员正在努力实现替换患者的所有骨髓或整个血液系统的能力——这对于治疗镰状细胞贫血非常有用,镰状细胞贫血中,新月形的红细胞会阻碍血液流动。
体外基因疗法已被用作治疗重症联合免疫缺陷病 (SCID) 的方法,有时也称为泡泡男孩综合征。SCID 患者无法抵抗日常感染,通常在儿童时期死亡。对于这种治疗,科学家们使用逆转录病毒,HIV 就是其中的一个例子。这些制剂非常擅长将它们的基因插入宿主细胞的 DNA 中。大约 30 名儿童接受了 SCID 治疗,超过 90% 的人被治愈——这比骨髓移植提供的 50% 的康复机会有所提高。
与逆转录病毒相关的一个风险是,它们可能会将它们的基因缝合到宿主 DNA 的任何位置,破坏其他基因并导致白血病。这种并发症已经影响了迄今为止接受治疗的 5 名 SCID 患者;然而,其中 4 名患者已经战胜了癌症。研究人员目前正在努力降低引发白血病的风险。
尽管美国市场上目前没有基因治疗产品,但最近在帕金森病和莱伯先天性黑矇(一种罕见的失明形式)方面的研究都取得了非常有希望的结果。如果这种潜力得以实现,数百种疾病可能有资格接受治疗。
面包为什么会变质?
—H. Yang,德克萨斯州斯塔福德
普渡大学食品科学名誉教授詹姆斯·贝米勒给出了答案:
尽管这个过程尚未完全解释清楚,但淀粉聚合物分子的结晶是最广泛接受的,但不是唯一的促成因素。变质从面包出炉并开始冷却后立即开始。面包变硬的速度取决于其成分、烘烤方式和储存条件。
面包是由淀粉分子和小麦面粉蛋白质(称为麸质)分子制成的泡沫状网络。在这个支架内部是由酵母在发酵过程中产生的二氧化碳气体袋。
随着时间的推移,淀粉分子趋于结晶。(淀粉晶体不像糖或盐的晶体,而是形成于淀粉聚合物大分子小区域的微晶。)水是这些微晶形成所必需的,淀粉可能会从麸质中吸收所需的水分子。从麸质中去除水分会使其从橡胶态变为刚性的所谓玻璃态,从而使面包变硬。然而,加热变质的面包会软化玻璃态,从而使面包恢复新鲜。
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