生物学家多年来致力于研究炭疽毒素如何侵入细胞并发挥其杀伤作用。在过去的二十年中，研究人员发现该毒素如何形成一个孔，为另外两种毒素蛋白进入细胞内部深处并造成破坏提供入口。
毒素的强行进入策略并没有被寻求将疫苗输送到细胞的新方法的科学家所忽视。其中一种蛋白质的致命性引起了研究人员的注意，他们对利用其杀伤力来对抗肿瘤表现出兴趣。
使用臭名昭著的病原体作为治疗工具的想法并没有立即引起热烈反响。哈佛大学公共卫生学院的研究员陆一辰回忆说，1999年他告诉美国食品和药物管理局疫苗部门主任他计划在艾滋病疫苗中使用炭疽。他描述了一种毒素版本如何通过基因工程改造来消除其致病性，以及它如何将来自艾滋病病毒的蛋白质输送到一种称为抗原呈递细胞的免疫细胞中。一旦在那里被处理，蛋白质的片段将显示在细胞表面。这将诱导免疫系统产生杀伤性T细胞，然后攻击并杀死全身的病毒。陆一辰清楚地记得，当他建议对军队士兵进行炭疽衍生疫苗的安全性测试以推进研究是多么重要时，FDA官员的反应：“她说，‘你疯了。’”
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然而，早在今年秋天，美国陆军计划启动一项临床试验，以测试这种疫苗在华盛顿特区都市区的数十名平民志愿者身上的安全性。大约在同一时间，作为哈佛大学公共卫生学院在那里维护的研究项目的一部分，可能在博茨瓦纳启动一项使用炭疽递送系统的艾滋病疫苗的安全性测试。尽管它与生物恐怖主义有关，但这种疫苗预计将具有良好的安全性。它不使用活病毒的改变版本，活病毒可能会恢复到其致病形式，而且它也应该相对容易大量生产。
然而，迄今为止艾滋病疫苗的令人失望的结果表明需要谨慎[参见Carol Ezzell撰写的《小瓶中的希望》；《大众科学》，2002年6月]。沃尔特·里德陆军研究所逆转录病毒学部门副主任约翰·G·麦克尼尔指出，陆一辰及其同事开发的疫苗在小鼠和兔子身上取得了可喜的成果，但他补充说，现在就对其在人类中的有效性做出任何声明还为时过早。“我们不知道免疫效果会是什么，”他说。
对炭疽作为免疫递送载体的兴趣不仅限于艾滋病。在1999年到哈佛大学担任研究职位之前，陆一辰曾在马萨诸塞州尼德姆的生物技术公司Avant Immunotherapeutics领导炭疽研究的开发。在那里，他研究了使用毒素来运输抗原——疫苗中产生免疫反应的活性部分——不仅用于艾滋病，还用于乙型肝炎。如果最初由军队赞助的试验证明成功，陆一辰计划在中国南开大学将改良的炭疽毒素用于乙型肝炎和爱泼斯坦-巴尔病毒疫苗，他在那里担任大学疫苗实验室主任。
穿透细胞
哈佛医学院的迈克尔·N·斯塔恩巴赫有几名研究生正在研究利用炭疽毒素细胞穿透能力的疫苗。特别是，他的实验室研究了针对致病细菌单核细胞增生李斯特菌和沙眼衣原体的疫苗。许多这些研究都集中在哈佛大学，利用了生物学家R·约翰·科利尔在那里进行的关于炭疽毒素生物学的基础研究。[参见约翰·A·扬和R·约翰·科利尔撰写的《攻击炭疽》；《大众科学》，2002年3月。] 斯塔恩巴赫和科利尔之间的合作在1996年产生了第一项关于使用炭疽作为疫苗递送系统的已发表研究。
炭疽疗法不仅限于作为信使的角色。毒素固有的致命性引起了研究人员的兴趣，他们在实验室中开始使用它来靶向癌细胞。2002年3月5日《美国国家科学院院刊》上发表的一份报告中，密歇根州大急流城范安德尔研究所和美国国立卫生研究院的科学家指出，一种工程改造的毒素导致移植了肿瘤的小鼠的黑色素瘤部分或完全消退。“我非常乐观，”美国国立卫生研究院的斯蒂芬·H·莱普拉说，他是该研究的研究人员之一，也是炭疽毒素基础生物学的先驱。“我认为到目前为止的研究表明，它对肿瘤具有非常好的疗效和低毒性。”
美国国家癌症研究所发现炭疽的化学治疗潜力，当时对毒素的一种成分，一种称为致死因子的蛋白质，进行了筛选，以确定其与已知抑制肿瘤生长的化合物的相似性。研究发现，致死因子阻断了一种酶，即有丝分裂原激活蛋白激酶激酶 (MAPKK) 的活性，MAPKK 会触发癌细胞用于复制和肿瘤扩散的另一种酶。阻碍 MAPKK 会导致细胞过早死亡。莱普拉及其同事发现，注射到移植了人类黑色素瘤的小鼠体内的致死因子剂量足以导致癌细胞死亡，但不会损害正常细胞。
靶向癌细胞
然而，研究人员希望提供进一步的保护，以确保致死因子仅靶向癌细胞。他们已经改造了另一种炭疽毒素蛋白，称为保护性抗原，使其与一种酶，即尿激酶纤溶酶原激活物 (uPA) 反应，这种酶在癌细胞表面比在正常细胞表面更丰富。一旦被酶切割，保护性抗原会帮助致死因子进入肿瘤细胞的细胞质，从而诱导细胞死亡。工程改造的毒素无法穿透不产生 uPA 的细胞。炭疽化学疗法的商业开发可能即将到来。范安德尔研究所的研究员尼古拉斯·S·杜斯伯里说，几家制药公司已经表示有兴趣获得该技术的许可。
科学家们还假设，致死因子对 MAPKK 的抑制作用也可能是炭疽毒素作为病原体发挥致命作用的机制。还需要进一步研究来证实这一推测，但至少有一家制药公司有兴趣使用莱普拉和杜斯伯里开发的测试来确定致死因子是否在细胞中活跃，方法是测量其阻断 MAPKK 的能力。这可能有助于筛选抑制致死因子的治疗化合物，从而作为炭疽的抗毒素。未来几年应该会表明，数十年来对毒素的基础研究是否将有助于治疗炭疽感染者，以及在疫苗和化学疗法的情况下，杀手是否可以变成治疗者。
加里·斯蒂克斯是《大众科学》的特别项目编辑。在哈佛大学为期一周的 CASE 研究员期间，他为本文进行了一些报道。