干扰素的历史

alfbin · 发表于 2010-10-14 19:16:04

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传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取的，每300L血液只能提取出1mg干扰素。1980-1982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从每1kg细菌培养物中可以得到20-40mg干扰素。从1987年开始，用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产，并且大量投放市场。
干扰素的历史
干扰素出现的背景——病毒肆虐的年代

就像弗莱明发现青霉素一样，干扰素的出现也充满了神奇和偶然色彩， 50年代之前由病毒造成的传染病大流行严重影响了人类的健康，仅1918年的一次全球爆发的流感大流行就造成了4千万人的死亡，此外天花、麻疹、脊髓灰质炎等病毒引起的传染病也是非常流行，然而，人类一直没有找到一个象对抗细菌感染一样对抗病毒的有力武器，索性当时免疫学的发展促成了人类疫苗的研制成功，通过疫苗人们成功的抵御住了天花、麻疹、脊髓灰质炎的侵袭，然而，对于流感病毒感染却一直没有取得很好的突破，由于流感病毒容易变种的原因，流感疫苗一直未能研发成功，但仍有很多科学家在不遗余力的进行着流感病毒疫苗及其免疫接种等相关的研究。

干扰素之源——干扰素发明者Alick Isaacs

　　Alick Isaacs1921出生于英国格拉斯哥，1944年毕业于格拉斯哥大学药学系。毕业之后，Isaacs 一直在从事病毒相关的基础研究，与当时的很多病毒学家一样，Isaacs 也将很大的精力投入到了流感病毒相关的研究，并曾担任世界流感中心主任。在1957年Alick Isaacs 和Jean Lindenmann在进行流感病毒试验时发现鸡胚中注射灭活流感病毒后发现出现鸡胚细胞膜中生成了一种物质，这种物质具有“干扰”（英文：interfere）流感病毒感染的作用，当时Isaacs就将这种物质称之为“interferon”，也就是我们说的干扰素。1957年之后，Isaacs在伦敦国家医学研究院继续从事干扰素相关研究，而且后续很多围绕干扰素进行研究并取得一定成就的专家都有与Isaacs共事或在在 Isaacs 的研究室（Mill Hill）学习的经历，从这个意义上讲，Isaacs可谓是干扰素之源。Isaacs之后的主要研究方向为干扰素的提纯和分离，干扰素的活化机制，以及干扰素的生化、物理特性等。在1960年代早期，saacs的健康状况恶化，但他仍坚持干扰素相关研究，直至1967年病逝。
殊途同归——干扰素发现之争

　　1954年，大和东京大学感染研究所的病毒生物学家Yasu-ichi Nagano和Yasuhiko Kojima在进行牛痘疫苗研究时发现，在将经紫外线灭活的牛痘病毒注射到家兔的皮下，之后提取家兔的血液匀浆，再将该匀浆注射给未感染牛痘病毒的家兔，发现这种匀浆可以使家兔避免牛痘病毒的感染病毒，也就是牛痘病毒的生长受到了抑制。这种具有病毒抑制作用的匀浆出现在接种病毒后3-5天，后来他们将这种病毒接种5天后出现具有病毒抑制作用的物质称之为“病毒抑制因子”（Virus inhibitory factor），并将该结果发表于法国杂志Journal de la Société de Biologie之上。但之后，两位生物学家并未非常重视这方面的研究，文章发表在法文杂志上，阅读到此文献的人也非常有限。更为重要的是有很多后续的学者认为他们只是发现了病毒干扰现象，而且当时这两位生物学家出现了一个比较严重的错误就是认为这种“病毒抑制因子”应该是一种碳水化合物，当然这也与当时他们采用了动物体内研究的模型而当时缺乏物质纯化或克隆技术有关。
干扰素抗病毒作用机理的探索历程

　　继Isaacs发现干扰素之后，人们对干扰素抗病毒作用机理的探索又经历了一个喜剧而漫长的过程，在这个过程中，一个非常重要的人物就是 Robert M. Friedman。1958年Friedman毕业于纽约大学医学院，在纽约大学医学院期间，Friedman就对微生物学具有非常浓厚的兴趣，在其大学即将毕业的最后一年，Friedman面临着一个重要抉择——选择一个适合自己的职业生涯。当时，很多年轻人最热衷的选择就是参军做军医，但 Friedman还是有些困惑。当Friedman将其困惑和其老师进行沟通后，其老师将其推荐给美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）负责微生物研究的Sam Baron博士。Sam Baron博士安排了Friedman在其研究室进行面试，面试过程非常有趣，Sam Baron一边进行自己的实验，一面与Friedman进行交谈，期间Friedman几乎未讲一句话，仅仅是在Sam的询问下重复了两次自己的名字，然而Sam却说“你的想法非常好，也许我们可以录用你”。之后，Friedman和Sam共同致力于动物从病毒感染中恢复健康的机理研究。研究过程中，他们发现实验动物可以在不产生针对性抗体的情况下从病毒感染中痊愈，而似乎与与疫苗接种生成保护性抗体的机理完全不同。这时Sam突然决定，要与 Friedman一起到英国伦敦与Isaacs共同研究干扰素，这在当时却是Friedman第一次听说Isaacs和干扰素。之后Friedman在 Isaacs的研究室Mill Hill以访问学者的身份进行了两年的研究，在此期间，Friedman发现干扰素在动物体内产生于病毒感染的部位，并确定动物之所以能从病毒感染中恢复也是由于干扰素的作用。之后，由于Isaacs受到了严重抑郁症的影响，Friedman受到Isaacs的指导越来越少，然而Friedman对于干扰素的研究并未停止，并在1966到1971期间，发现干扰素对病毒的抑制作用主要是干扰素干扰了病毒信使RNA功能，而抑制了蛋白的合成。之后干扰素抗病毒作用的作用机理才被逐渐展开。
干扰素的抗病毒应用——从实验室研究到临床实践

　　在干扰素50年的早期发展历程上另外一个重要人物就是Derek C. Burke，Burke毕业于美国耶鲁大学，在其毕业之后，Burke面临着与Friedman同样的困惑，要么参军，要么工作，在工作方面Burke面临着两个选择，一个是进行火箭燃料研究，一个是到位于Mill Hill的国家卫生研究院（National Institute for Medical Research，NIMR）进行有关病毒的生物化学研究。最后Burke选择了进行病毒学研究，并在Mill Hill结识了Isaacs。在确定自己的研究方向时，Burke征求了Isaacs的建议，当时Burke本来想进行有关流感病毒的提纯及其发病过程等的相关研究，然而，Isaacs却建议Burke协助他一起进行干扰素的研究。当时人们对干扰素的热情正处于高涨时期，很多学者已经在考虑如何将干扰素转化为实际应用。当时人们就在设想是否会有希望将干扰素发展成为一个对抗病毒感染的抗生素。而且在50年代的英国还盛传着另外一个关于盘尼西林的故事——盘尼西林由英国人发明，传到了美国进行了工业化生产并注册了版权。因此很多英国学者就不希望在干扰素领域再发生这样的问题，因此，很学者包括Derek C. Burke把精力投入到干扰素的生产流程的研究，也的确在1980左右实现了通过人类白细胞进行干扰素量化生产，虽然这种生产方式无法与基因技术出现后的生物工程生产方式相比，但对干扰素从实验室成功的走向临床却是有着非常重要的意义。
干扰素的免疫调节机制：一个诞生于年休假的传奇故事

　　Samuel Baron毕业于纽约大学，在其毕业后的25年间（1955–1975）一直在美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）进行宿主免疫防御对于抵抗感染的相关研究。1960年，一个纯属偶然的机会，使其研究兴趣完全转到了干扰素和人体免疫系统的研究。本来，Samuel Baron到英国Mill Hill是去会见流感病毒的发现者Andrew博士，并以访问学者的身份与其共事，然而当Samuel Baron到达英国的时候，Andrew博士却告诉他计划有所改变，Andrew博士要退休，并问他是否乐意与Alick Isaacs共事，当时与Isaacs共同发现干扰素的Jean Linndenmann已经回到了瑞士，不在Mill Hill工作。在这样的背景下，Samuel Baron将其重点转移到了干扰素与机体免疫系统相关研究之上。也是Samuel Baron与Isaacs的共同研究证实了干扰素在机体免疫系统对抗病毒感染中的起着非常重要的作用，也正是他们的研究为干扰素在临床的应用提供了更多的证据，并为干扰素抗病毒的双重作用机理奠定了基础。
使干扰素的临床应用成为可能——固执的老头Sidney Pestka

　　1962年，在完成医学实习生的学业后，Sidney Pestka进入美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）进行博士后的工作，在NIH进行博士后工作的过程中，Pestka博士被Samuel Baron等进行的干扰素相关研究工作深深吸引，并于离开NIH，进入罗氏在新泽西新成立的罗氏研究院之后立即着手展开了干扰素的相关研究。虽然当时人们已经知道干扰素是一种蛋白质，但对干扰素的化学结构和构成还一无所知。基于Pestka实验室处理mRNA的丰富经验，Pestka成功分离出了干扰素的 mRNA。1975年，重组DNA技术得以攻破，Pestka意识到可以通过IFN mRNA克隆其cDNA，然后用于干扰素的生物合成。在此同时，罗氏研究院主席委派Stan Stein和Menachem Rubinstein共同支持Pestka的研究。在干扰素的提纯过程中，他们遇到一个问题，提纯出来的干扰素粘附在管壁上无法用传统的方法如甲醇、乙醇溶解，这时Pestka建议另两位化学家大吃一惊——用丙醇溶解，因为当时每个人都知道蛋白质不能溶于有机溶液。然而他们都知道Pestka是一个非常固执的人，如果他提出建议别人不采纳，他会将其交给另外一个人去执行。因此，Stan Stein和Menachem Rubinstein还是决定自己执行，结果他们成功了。1978年，他们将结果发表在了Science杂志上。两个月之后Pestka等在一个样本中成功同时克隆出干扰素?和干扰素?，并很快与Genentech（罗氏致力于生物工程技术的子公司）签订协议进行工业化生产，也成为第一个通过基因工程生产的干扰素，并于1986年获FDA的认可。此后，干扰素α分别于1988被FDA批准用于尖锐湿疣（由疣状病毒引起的一种病变）的治疗，1991年被 FDA批准用于丙型肝炎的治疗，1992年被FDA批准用于乙型肝炎的治疗，至此，乙肝抗病毒治疗的序幕正式展开。