转基因生物引领着寨卡病毒

寨卡病毒的阴影笼罩着里约奥运会，游客甚至高调的运动员都抱怨对寨卡的担忧是远离它的理由(即使风险可能很低)。公众关注的问题是迅速对抗新出现的传染病的一个突出例子。在与寨卡的斗争中，公共卫生专家已经转向可能听起来像一个不太可能的盟友：转基因生物或转基因生物。

消费者习惯于听取粮食作物中的转基因生物，但可能不知道转基因生物在医学中的重要作用。大多数现代生物医学进展，特别是用于根除疾病和防止流行病的疫苗，如寨卡病毒，埃博拉病毒和流感，都依赖于用于制造转基因生物的相同分子生物学工具。为了保护公众，科学家们采用转基因技术快速研究新的健康威胁，制造足够的保护性疫苗，监测甚至预测新的疫情。

疫苗，符合分子生物学

疫苗与免疫系统一起使用，以加强身体自身的自然防御能力。疫苗提供了潜在感染的预览，因此如果真正的威胁出现，免疫系统就会准备好突袭。

最早的疫苗是原始的 - 想想爱德华詹纳在1790年代通过摩擦未感染患者和牛痘患者的开放性伤口接种天花。但多年来，医疗技术的进步促进了疫苗的改进。20世纪70年代引入分子生物学工具引领了现代疫苗时代，极大地提高了我们研究和操纵病毒的能力。

在显微镜下，病毒看起来像尖刺球，内部货舱可容纳其遗传物质。“解剖”病毒意味着使用分子生物学工具近距离地研究其基因(无论是通过DNA还是RNA编码)。例如，研究人员可以“剪切和粘贴”基因，孤立地研究它们并弄清楚它们的作用。或者研究人员可以引起基因突变并观察有机体的反应。

当DNA在不同细胞内被修饰或研究时，它被称为“ 重组DNA”。具有重组DNA的生物被认为是GMO。

转基因生物开发者使用分子生物学，操纵基因来研究和改变植物DNA，例如，创造出能够用更少的水或更少的杀虫剂茁壮成长的新品种。

对于疫苗研究人员来说，分子生物学是一种万能的行业。这些工具使科学家能够通过解剖DNA，设计新疫苗，廉价快速地制造这些疫苗，以及监测野外哪些病毒可能成为公共卫生问题，找出病毒生存的关键。根据全球病毒网络主席兼马里兰大学医学院教授JoséEsparza博士的说法，“如果不进行分子生物学，就无法进行生物医学研究。”

转基因生物推进疫苗科学

目前在分子生物学的帮助下解决的一种疾病是乙型肝炎，即使我们确实有一种有效的疫苗，它也会在全世界每分钟杀死一个人。

在20世纪60年代，病毒学家意识到乙型肝炎抗原 - 一种来自病毒'外壳的蛋白质，在感染者身上引发免疫反应 - 出现在乙型肝炎患者的血液中。令他们惊讶的是，为健康人注射纯化的抗原可以防止未来的感染。1981年批准的第一种乙型肝炎疫苗(HBV)是通过从乙型肝炎携带者的血液中收集抗原而制成的，包括静脉注射吸毒者。

一旦开发出重组DNA技术，研究人员就可以分离病毒抗原蛋白的基因，从而可以通过遗传指令而不是受感染的血液在实验室中制造HBV。目前，两种FDA批准的乙型肝炎疫苗都包括重组形式的抗原。

分子生物学可用于加速新疫苗的开发。例如，在6月下旬，“ DNA疫苗 ”首次被批准用于针对寨卡病毒的人体试验。该疫苗不含有寨卡抗原本身，而是含有患者体内产生的寨卡抗原基因。

在世界卫生组织宣布寨卡成为“ 国际关注的突发公共卫生事件 ”之后不到五个月，就宣布了这一突破。没有修改和分离DNA片段的工具，全球病毒网络的Esparza博士指出，“我们无法以必要的速度和效率做到这一点。”

转基因生物作为制药厂

严格避免使用转基因食品的消费者可能会惊讶地发现，他们所依赖的大量药物和疫苗都是转基因生物的产物。

许多疫苗和顶级药物都含有蛋白质作为主要成分。从头开始制造蛋白质太昂贵和微妙。但活细胞必须使蛋白质存活下来，并且可以诱导它们大量生产医学蛋白质，只需要DNA指令和含糖肉汤作为燃料。由于必须将这些遗传蓝图插入细胞中，因此许多疫苗和药物在技术上是转基因生物的产物。

改良细菌，酵母甚至中国仓鼠细胞是药物和疫苗行业中未被发现的分子工厂。2014年，25种最畅销药物中有10 种是“ 生物制剂 ” - 由重组产生的蛋白质组成的药物 - 包括关节炎，癌症和糖尿病的重磅炸弹治疗。在疾病控制和预防中心(CDC)推荐用于新生儿的10种疫苗中，有3种以重组形式提供; 例如，HBV由改良酵母产生。最早的重组疫苗和药物已经使用了三十年。

也许在2014年埃博拉西非爆发期间，转基因药物用于医学的最引人注目的例子就出现了。当美国医生Kent Brantly和其他西方志愿者感染埃博拉时，有几个人被称为Zmapp的“ 秘密血清 ” 治愈。由转基因烟草植物制造，它是几种攻击埃博拉病毒的蛋白质的混合物。

转基因植物生产药物的技术，被称为“药物治疗”，是由Charles Arntzen在20世纪90年代初开发的。在Zmapp的情况下，抗体在烟草植物的叶子中制成。当它们被收获时，不是被制成香烟，而是将它们的细胞打开并收集药物。研究人员称制药业是制药业的“ 革命 ”。

生物技术公司应用生物技术研究所已经采用该技术制造下一代药物疫苗。他们正在开发一种产生乙型肝炎抗原的转基因玉米植物。植物可以被收获并变成口服疫苗片，看起来像一个小晶片，而不是必须冷藏和注射的液体。希望口服疫苗可以降低发展中国家的乙型肝炎发病率，目前疫苗所依赖的冷供应链，卫生针和训练有素的医务人员要么缺乏，要么过于昂贵。

诊断的未来

除了改进疫苗之外，同样迫切要求公共卫生的未来将解决尚未开始的大流行病。病毒学家Esparza计算了过去14年中发生过的11次大流行，其中包括埃博拉，H1N1(猪)流感和MERS - 其中只有一种是病毒。“完全可以预测会有其他大流行病。不容易预测的是哪一个。两年前，没有人能够预测寨卡，”他告诉我。

分子生物学经常出现在大流行的前线，出现在廉价且不需要大量设备或培训的现场诊断工具中。例如，哈佛大学领导的一个团队最近公布了一项基于纸张的测试 - 类似于妊娠测试 - 使用CRISPR / Cas基因编辑工具将寨卡病毒与密切相关的登革热病毒区分开来。如果Cas9蛋白在一滴血中遇到寨卡病毒的特定DNA序列，它会开始链式反应，导致彩色读数。

除了诊断单个患者之外，分子生物学工具将用于领先于未来尚未知的大流行威胁。公共卫生官员呼吁监测经常出现新疾病的地方的感染情况。快速准确的诊断测试是确定哪些病毒已经传播的关键，并且可以让研究人员预测新的大流行病并开发和储存疫苗。

Esparza博士说：“到目前为止，我们对寨卡和埃博拉等威胁采取了非常积极的应对措施”。在转基因生物的帮助下，传染病专家拥有了领先于下一次爆发的工具，超越了对快速检测，遏制甚至预防的反应。