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微生物与医疗_生物世界面面观

时间:2020-02-09百科知识联系我们
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微生物与医疗

由于空气中,皮肤表面有许多微生物,所以微生物除了通过消化道进入人体外,即通过口腔进入人体外,还可以通过呼吸道和皮肤伤口进入人体。微生物进入人体总是不干好事的,它或多或少地会给人体带来些麻烦,只不过有的时候制造些小麻烦,人们感觉不到;有的时候制造的麻烦大一些,人体就会有所反应,如发烧、发炎等。为了防止微生物进入体内,人们也想了许多好办法。当然戴口罩是最简单和最常用的一种。我们这里就不多谈了。主要谈一谈如何防止微生物通过皮肤进入人体。

皮肤是人体的保护组织,它的功能之一就是可以阻止外界的杂质进入人体。但是如果皮肤有了伤口,这就等于为微生物进入人体开了大门。微生物要是通过皮肤进入人体,那就会在体内生长、繁殖,然后流入血液,引起人体发烧。有的细菌就在伤口周围利用人体细胞的营养进行生长繁殖,破坏人体的组织结构,使伤口肿胀,化脓。假如进入伤口的是破伤风杆菌,那么它就会在伤口的深处生长、繁殖。值得注意的是,破伤风杆菌有一个与众不同的特点,那就是其他的生物一般是离不开氧气的,而破伤风杆菌在生长繁殖的过程中是不需要氧气的,氧气对它不仅无利而且有害。这一特点使破伤风杆菌得以在伤口的深处生长、繁殖。在生长繁殖的过程中,产生破伤风毒素,破伤风毒素进入血液后,会很快地使人死亡。这种病目前尚无药可治。

破伤风杆菌多存在于土壤中及其他不干净的器具和场所。假如伤口不小心搞破,就要很快地到医院请医生包扎伤口,或者在家里自己先用消毒药品消毒后,用干净的纱布包扎。不要往伤口上弄脏东西。农村的一些地区流行这么一种做法:皮肤有伤出血时,往伤口上放点土来止血,这种做法是非常错误的。

现在常用的消毒药品有70%的酒精、碘酒、红汞、消炎粉等。这些药品都是细菌的克星,能在较短的时间内杀死皮肤表面的病菌。像我们到医院打针时,护士总是在打针前在皮肤上用碘酒和酒精擦拭,就是为了防止皮肤上沾附的细菌随针头进入人体。

需要提醒大家的是,上述这些消毒药品,只能外用,是决不允许口服的。既然说到消毒药品,就再给大家介绍一些其他常用的几种消毒药品。高锰酸钾溶液是一种紫红色的液体,常用来对炊具、茶具、水果进行浸泡消毒。漂白粉常用来对饮水进行消毒。石灰水或石灰粉常用来对树木、周围环境和厕所进行消毒。当我们需要使用这些消毒物品时,要根据不同的目的加以选用。许多细菌和病毒会给人类带来疾病,造成死亡,然而,人们可以利用这类细菌和病毒的毒素,把它少量地注射到正常人的体内,使人产生对某种疾病的抵抗力。这种用来注射的细菌和病毒,就是疫苗(或菌苗)。

早在宋朝,我国的民间医生就已知道用天花病人的痘痂,吹进健康人的鼻孔里,使其不再患天花病。18世纪,英国的一乡村医生琴纳受挤奶姑娘不患天花病的启示,做了一系列的实验,为一个小男孩接种了牛痘,成功地获得了预防天花的免疫效果,用科学的方法开创了免疫防病的前例。

经过几个世纪的努力,人们研制出了许多疫苗,用来注入人体,抵抗各种疾病的袭击,还有效地控制了天花、麻疹、霍乱、鼠疫、伤寒、流行性脑炎、肺结核等许多传染病的蔓延。

干扰素是在人们研制病毒的“干扰现象”时发现的。它是细胞在病毒侵入生物体后产生的自卫卫士,虽然不能帮助被侵染的细胞杀死对方,但它可以在入侵者的周围筑起“钢铁长城”,保卫其他未被侵染的细胞,防止入侵者无止境地蔓延,这样就限制了病情的发展。干扰素是英国科学家首先从人体细胞中提取出来的,是一种能够调节细胞功能的重要蛋白质。天然的干扰素很难分离,含量极少,浓度不到1%,而且人体的干扰素必须从人体细胞中获得,不能与其他动物的干扰素通用,这样更加限制了干扰素的来源,根本无法大量应用于临床,其价格比黄金还要贵得多。

欧洲的生物工程公司和美国遗传技术公司改变了这一切,他们将干扰素基因转移到大肠杆菌和酵母菌中生产出3种不同类型的干扰素(α、β、γ),而α-干扰素又有8个不同品种。每升菌液可获得2.5×108~1010单位,相当于每升可得到600~60000微克干扰素,而每升人血只能获得0.5微克干扰素。若干扰素的纯度达到100%,那么每克干扰素价值超过1亿美元。这种巨额利润和它的抗病毒特性,强烈地吸引着世界各国科学技术的联合与竞争。所以,原先是“对手”的罗什公司和武田公司,也在研制干扰素上“联手”了。美国分析家对α-干扰素抱乐观态度,他们认为,α-干扰素是生物技术最成功的商品之一,到1995年,世界出售干扰素的收入将达17亿美元。干扰素已在世界上近40个国家中销售。

中国将干扰素的研究列为国家重点攻关项目之一,并已取得了突破性进展,“工程干扰素”是中国基因工程研究最早取得的重要成果,已进入大批量生产的准备阶段。从经济效益角度出发,过去不管医药品的开发利益多大,全世界顶多有10个公司参加一种药品的开发竞争,而近年来,欧、美、日本在干扰素领域的企业已接近50家,可见医药工业对于干扰素寄予莫大的希望。

从临床角度来看,干扰素被公认为是自抗生素诞生以来,一种最具有巨大效力的新药。它对治疗癌症、流感、肝炎等病毒性疾病都有效,这些病症都是尚未有决定性根治手段的疑难病症。如当癌症患者的癌细胞形成后,会以惊人的速度繁殖。但给患者注射干扰素后,癌细胞的增殖速度会大大减慢,有时甚至使癌细胞消失。现在已经证明:干扰素对骨肉瘤、多发性骨髓病、黑色素瘤、皮肤病以及淋巴癌都有治疗效果。总之,任何病毒引起的疾病,它都可以预防和治疗。而今当你翻开有关生物工程方面的报道时,你可以发现对于干扰素的进展与研究处处可见,它能够治疗的疾病还在不断扩展。美国研制的重组干扰素γ可治疗慢性肉芽肿病。这是一种罕见的遗传病,这种病使人体免疫功能失常,不能防卫某些细菌或真菌的感染。这种病主要感染婴幼儿,80%左右的患者在两岁左右会出现各种频繁、严重的感染,并引起死亡。使用干扰素后可刺激病人的免疫系统,和抗生素合用即可大大降低各种并发症。肯尼亚用α-干扰素片剂治疗艾滋病获得惊人的效果。病人在几天内就恢复了胃口,其他病症如疲劳、发烧、口腔溃疡、真菌感染、腹泻及淋巴肿胀等也开始消失。同时淋巴细胞大增,每人平均增重10磅。这种情况持续达6个月以上。1990年日本亦进行了同样的实验。以15例患者进行6~8周实验,其中几例有口腔炎、发烧、食欲不振等症状的已有所改变。在美国,干扰素已获准治疗毛发细胞白血病、艾滋病、慢性丙型肝炎、乙型肝炎等。干扰素已经成为世界上许ѧseo多国家治疗乙型、丙型肝炎的首选药物,这些肝炎至今还无其他药物可以治疗!1960年,瑞士科学家观察到大肠杆菌内有一种限制性的核酸内切酶,后来被美国科学家进一步证实并应用于遗传学的研究。结果表明,大肠杆菌的限制性核酸内切酶可以成为切割DNA分子的一把锐利的“剪刀”。(www.anred.net.cn)

1973年,美国科学家把大肠杆菌的两个不同的DNA分子重新组合在一起,然后把这个组合的DNA引进大肠杆菌中,结果重组的DNA表现出了双亲的遗传特性。次年,科恩等人又成功地将金黄色葡萄球菌的DNA和大肠杆菌的DNA重组在一起。接着,他们又将高等动物青蛙的DNA与大肠杆菌的DNA重组在一起。这些试验的成功,表明各种生物在亿万年间所形成的种类之间的天然屏障,开始在微小的大肠杆菌面前崩溃了。人类向合成生命的自由王国迈进了一大步。

大肠杆菌在人工合成基因方面也担当着重要角色。1977年11月,美国一些著名科学家合作,首次用人工合成基因移植到大肠杆菌内,使大肠杆菌分泌出了极为珍贵的人脑激素——生长素的抑制素(简称SS)。这是基因工程取得的第一项引起世界轰动的重大成果。此后ѧseo不久,美国另一研究组织宣布,他们把人工合成的人体胰岛素基因转移到大肠杆菌内,也获得成功,并且生产出少量的胰岛素。这是大肠杆菌为基因工程创造的又一奇迹。现在科学家已经使用基因工程技术,通过大肠杆菌来制造人的生长激素(HGH)、干扰素、尿激酶和镇痛化学物质β-内腓酞等。

最近,遗传学家又把大肠杆菌分解的半乳糖基因切割下来,装在一种噬菌体上,放进病人的纤维细胞中,借大肠杆菌的基因来治疗半乳糖血症(一种先天性的代谢缺陷症)获得成功,从而使临床上采用基因疗法来根治遗传病的设想正在成为现实。预计应用基因工程技术来产生阻止癌细胞繁殖的基因,以便彻底根治癌症的设想,在不久的将来一定能够实现。既然遗传密码的载体是由物质构成的,那么能不能像塑料和化学合成纤维那样,对遗传密码也进行人工合成呢?比诗人更富于幻想的遗传工程师,开始了这场伟大的进军!1977年底,美国一些遗传工程师们,采用化学方法合成了一个人脑激素的基因,并且把它引入大肠杆菌,创造出一种会产生人脑激素的细菌,这就为工业化生产人脑激素开辟了道路。

人脑激素(生长激素释放的抑制因子)原来是由大脑分泌出的一种激素,它对人体生长激素、胰岛素、高血糖素和促胃激素等多种重ѧseo要激素的分泌,都起着调节作用。在医学上,它对肢端肥大症、急性胰腺炎、糖尿病和胃肠溃疡等都有良好的疗效。

美国科学家吉耶曼和沙利,曾经为这项研究工作辛勤劳动了二十几年。到1973年才从实验中得知:人脑激素是一种多肽分子,由14个氨基酸构成。遗传工程师们先查了密码字典,把人脑激素中14个氨基酸的顺序,翻译成DNA的核苷酸顺序。因为每个氨基酸由三个核苷酸来编码,所以它们一共是3×14=42个核苷酸。按照这个顺序,把42个核苷酸用化学方法连接起来,合成一个DNA分子。ѧseo再通过一种运载体,把人工合成的DNA引入大肠杆菌。结果大肠杆菌不但“愉快”地接受了这一批人造密码,并且在人造密码的指令下,顺利地合成了人脑激素蛋白。

人脑激素本来只有高等动物和人的大脑才会产生,而且含量极少。吉耶曼为了提取5毫克(相当于一粒绿豆那么小)的脑激素,竟用了五十只绵羊的脑子!它的成本比阿波罗飞船从月球上带回一公斤岩石标本还高二至五倍!

现在用细菌来生产,只要10升细菌培养液就能取得5毫克人脑激素,而且产品纯度高。

把人造密码引入细菌,由细菌仿制人脑激素的成功,还为下一步得到更多廉价而纯净的药物开拓了道路。

目前,人生长激素的产品已在一些发达国家销售。1990年销售额已达6亿美元,是世界上销售额最大的生物技术药品。

现在除了将人生长激素重组到大肠杆菌中,美国科学家还将牛生长激素也移至大肠杆菌中,进行大量生产,再提取生长激素,注射到牛体内,使产奶量大大增加。还有的科学家将生长激素基因转入鱼体内,促进其生长。最有意思的实验是“超级鼠”的出现。人们将家鼠与小白鼠的生长激素基因重组,再将它导入大肠杆菌大量复制,再用微型注射器注入170个家鼠的受精卵中,再植入母家鼠体内。结果生了21只小鼠,其中7只小鼠体内有重组基因。后来奇迹出现,有6只小鼠长得特别大,是普通家鼠的1.8~2.5倍!这样大的老鼠,没有“超级猫”是降伏不了它们的。可以想象,如果把这种技术应用于畜牧业,我们将得到一群群超级猪、超级羊、超级鸡……那该是多么有趣的事,世界畜牧业将会出现何等令人兴奋的景象!

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