1976年秋天,首次有记录的埃博拉疫情肆虐刚果民主共和国(前扎伊尔)的一个小村庄。这种病毒以其发现的河谷命名,会导致致命的出血热。它通过接触血液和受污染的针头迅速传播,导致感染的318名村民中近90%死亡。据美国疾病控制与预防中心的数据,此后报告了约2300例人类病例,其中85%是致命的。
在1989年弗吉尼亚州雷斯顿爆发疫情期间,发现了一种名为“埃博拉-雷斯顿”的新毒株(并在理查德·普雷斯顿的《热区》一书中占据重要地位)之后,托马斯·盖斯伯特尝试了一切方法来抑制这种病毒。这种病毒继续威胁着非洲的平民和医疗援助提供者,以及世界各地在最高级别生物安全设施中工作的科学家。疫苗已经可以保护猴子,因此在预防性(暴露前)接种时,可能会保护人类免受随之而来的发烧影响,但这种疗法对已经暴露于该病毒的人几乎没有希望。
经过15年的反复试验,盖斯伯特和波士顿大学国家新兴传染病实验室研究所和马里兰州弗雷德里克市美国陆军传染病医学研究所的同事改变了策略。他们不再增强宿主的免疫力,而是通过沉默其基因来针对病毒本身。如果他们能够抑制负责其复制的基因,或许他们就可以阻止埃博拉病毒在其宿主体内的快速和猖獗传播,至少可以为其他治疗方法(如疫苗)的发挥作用争取时间。
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沉默疗法
基因沉默是一种自然发生的过程,也称为RNA干扰 (RNAi)。我们DNA的一些片段被转录成RNA序列,然后被翻译成维持我们细胞工作的蛋白质。但是,其他较短的片段被转录成小干扰RNA(siRNA)。这些微小的分子不会被翻译成蛋白质。相反,它们以短链RNA的形式存在,与具有互补序列的其他RNA链的部分结合,阻止它们被翻译成蛋白质。这种阻断过程使得基因表达可以被精细地控制,就像收音机的音量一样。
在RNAi过程在千禧年之交进入科学文献后不久,科学家们开始寻找人工诱导该过程以对抗疾病的方法。2004年,盖斯伯特及其同事将这一策略应用于埃博拉病毒,选择了他们将要靶向的基因。为了阻止病毒的传播,他们开发了合成的siRNA,该siRNA会与复制所必需的基因——聚合酶L结合并使其沉默。在初步细胞培养研究中,研究人员成功地沉默了该基因并抑制了复制。下一步是在感染埃博拉病毒的动物(豚鼠)中测试这种方法,但这引入了一个新问题。
特殊递送
血液和身体组织中的酶会分解“裸露的”siRNA。为了使治疗顺利到达病毒,必须将其包装成一种分子载体,该载体会被感染的细胞吸收,而不会在途中分解或引起免疫反应。该团队的首次siRNA包装尝试(使用了称为“聚乙烯亚胺多聚体”的合成载体)没有奏效,只有20%的受感染豚鼠存活了下来。
然后,盖斯伯特接到了一个意想不到的电话。“我们经常接到‘蛇油推销员’的电话——他们希望我们在他们的模型中尝试他们的产品,”盖斯伯特说。伊恩·麦克拉克伦,位于不列颠哥伦比亚省的生物技术公司Tekmira的首席科学官,告诉盖斯伯特一种使用SNALP(稳定的核酸脂质颗粒)的新型siRNA递送系统。“我不知道我为什么要给他机会,”盖斯伯特回忆道。
在麦克拉克伦和Tekmira的同事将siRNA包装到SNALPS中后,盖斯伯特重复了豚鼠实验并等待。感染后13天,对照组的豚鼠死亡。但是那些用SNALP包装的siRNA治疗的豚鼠仍然活着。“事实证明,埃博拉病毒靶向的许多细胞[免疫细胞,如巨噬细胞和树突状细胞]会吸收SNALP,”盖斯伯特说。“我们获得了100%的保护。”
盖斯伯特从经验中知道,在豚鼠身上取得的成功并不一定能转化为非人灵长类动物(埃博拉动物模型的黄金标准),这对于开发人类可用的版本至关重要。去年,盖斯伯特和他的团队决定在感染最致命的埃博拉病毒株——埃博拉-扎伊尔的猴子中测试他们的方法。为了增加成功的机会,他们加入了另外两种靶向被认为可以缓解宿主免疫反应的其他病毒基因的siRNA,分别称为VP24和VP35。他们在注射埃博拉病毒后30分钟注射了加载了siRNA的SNALP,然后每天注射一次,持续一周。所有接受治疗的猴子都活了下来,并在七天后没有病毒。
走向终点
尽管这项于5月29日发表在《柳叶刀》上的小型“概念验证”研究只是迈向人类暴露后埃博拉治疗的第一步,但盖斯伯特感到非常兴奋。“这对我来说是圣杯,”他说。“你总是想做一些你认为不可能做到的事情。我们永远无法跨越暴露后完全保护的最后一道障碍。”他和他的团队已经在挑战他们治疗方法的极限。他们希望如果治疗在感染后24小时给药,也能同样有效——这在疫情爆发或实验室受伤的情况下是一个更现实的时间窗口。
但是,盖斯伯特说,要获得该疗法批准用于人体并非易事。“你要花费数百万美元才能使这样的产品到达终点,而埃博拉病毒的市场非常小。”他们的研究由国防威胁降低局资助,该局是美国国防部的一部分,致力于对抗大规模杀伤性武器。盖斯伯特希望该机构将为后续研究投入更多资金,以及美国国立卫生研究院。“这是一个很棒的产品,我只是想看到它发挥一些作用,”他说。