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有时,病毒对你的健康有益。

从噬菌体疗法和癌症杀手到人类进化的驱动力,病毒对世界的益处良多。

作者:Troy Farah
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SARS-CoV-2病毒颗粒,从患者体内分离并用透射电子显微镜成像。图片来源:NIAID

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想象一下,您患有严重的心脏感染,药物治疗无效。对于一位76岁的老人来说,这个噩梦是他的现实。在主动脉瘤(导致心脏主动脉肿胀到正常大小的近两倍)手术后,一种由铜绿假单胞菌引起的恶性细菌感染侵袭了他。

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除此之外,他体内的细菌逐渐对大剂量的抗生素也产生了耐药性。败血性感染变得如此严重,以至于患者的胸腔内形成了一个空腔;引流开始侵蚀他的主动脉,使得手术风险极高。绝望之下,患者和他的医生尝试了一种后来被称为“噬菌体疗法”的实验性治疗。2016年1月,医生给他注射了抗生素和数亿OMKO1病毒的混合物,这些病毒是在康涅狄格州的一个池塘中发现的。

其理念是,这种病毒将靶向铜绿假单胞菌进化出的外排泵,这些泵能将杀菌药物排出体外。然后,细菌将通过删除这些泵来进化出对病毒的新抵抗力——但这种选择将使病原体再次对抗生素敏感。

它奏效了。注射四周后,患者接受了无关手术,医生没有发现铜绿假单胞菌的痕迹。2018年发表了一份病例研究,参与此案例的耶鲁大学进化生物学家保罗·特纳说,自那以后他已经用噬菌体疗法治疗了13名患者。所有13名患者都已康复,尽管结果仍在等待发表。

噬菌体疗法只是病毒能够且确实造福人类的众多方式之一。在COVID-19大流行期间,人们对造成如此广泛破坏和死亡的冠状病毒感到愤怒是情有可原的。令人惊奇而又悲剧的是,如此微小的东西竟能对我们的社会造成如此巨大的影响。但并非所有病毒的行为都必然有害。

好的一面

在许多情况下,我们已经能够驾驭病毒为我们服务。由于它们独特的侵入DNA的能力,病毒可以被用来将基因注入细胞,从而逆转一些遗传性疾病。例如,一些病毒已经能够治愈血友病,一种阻止血液凝固的血液疾病。

病毒也通过一种称为光遗传学的技术,帮助阐明了人类思维的工作方式。它涉及使用经过基因改造的病毒,这些病毒携带着从绿藻中提取的光敏细胞受体。

当这些病毒被注射到大脑中时,它们能够修改特定神经元的DNA,使其可以通过蓝色光闪烁这些脑细胞来开启或关闭。通过观察这些开关被激活时发生的情况,神经科学家们已经就抑郁症和成瘾等问题如何在大脑中根深蒂固发展出了新的理论。

下一代药物?

噬菌体疗法实际上比抗生素更古老,在亚历山大·弗莱明引入青霉素之前,它在西方引起了广泛关注。特纳说,在某些方面,病毒可能比药物更有效,因为它们可以充当“自我扩增药物”。想象一下,如果您服用布洛芬,它能够自我复制并在您头痛时立即发挥作用。

一些科学家正在探索使用溶瘤病毒来攻击癌细胞,这对于溶解肿瘤可能非常有用。但是,尽管这些实验在实验室中取得了成功,使用病毒来攻击癌症有点像训练老虎:它们有可能会反噬——特纳称之为“自助餐问题”。

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“如果你把病毒带到这个自助餐桌上,告诉它,‘不,你只能吃沙拉,’你知道,那边的牛排看起来很不错,”特纳说,“牛排”指的是你不想病毒破坏的健康细胞。这不是一个无关紧要的问题。“你会尽力采取多种方法来降低这种可能性,但要完全消除它很难,”他补充道。

与病毒共存

信不信由你,人类的存在,至少部分,可能归功于病毒。2000年,人类基因组计划揭示我们的DNA中存在病毒的“幽灵”。而且数量不小——至少8%的人类基因组显示了古老逆转录病毒的痕迹,它们渗透到我们祖先的DNA中。

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“病毒可以被锁定在基因组中,这并非微不足道,因为它们可能带来对宿主有用的基因,”特纳说,“我认为这是非常有益的。”

至少在6000万年前的一次插入是一个名为合胞素的基因,它促进了胎盘的进化。在此适应之前,动物使用蛋壳将后代与母亲“容易激动”的免疫系统隔开。否则,胎儿会被白细胞吞噬。但合胞素允许我们的基因在胎儿和母亲之间建立一道屏障,同时仍允许营养物质的交换。简而言之,人类进化的一些基本原理归功于病毒。

病毒至今仍在我们的健康中扮演着有益的角色。以微生物组为例,它旨在对存在于我们肠道中的复杂微生物社会进行编目。同样,也存在人类病毒组——就像并非所有肠道细菌本质上都是有害的,并非我们身体上的所有病毒都是恶性的。有些病毒实际上可以预防感染。

纽约大学格罗斯曼医学院的微生物学家肯·卡德威尔说:“我们环境中病毒的普遍程度并未完全被人们所认识。”他和其他科学家正在开始理解我们如何能更好地与病毒共存。到目前为止,大部分研究是在小鼠身上进行的,但在其中一项研究中,卡德威尔证明病毒可以保护肠道免受抗生素造成的损害。

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有一天,这可能会带来帮助人类与病毒更好地和谐共存的疗法或技术。卡德威尔说:“它们不像是有意识的、邪恶的、试图策划你灭亡的实体。”“它们基本上是试图复制自己的微小机器人。宿主是否生病,更多的是取决于我们而不是它们。”

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