細胞膜上爭千秋: 抗藥性與愛滋病免疫新聞兩則

Posted By Mr. Thursday

細胞膜是由兩層脂肪組成的,親水性朝外,懼水性朝內。也因此,細胞膜內外的分子,必須要經過細胞膜上特定的通道,由蛋白質組成的通道,才能從細胞膜外進去,或是從細胞膜內出來。不過也曾經聽過一場演講,提到細胞膜有些情況下,雙層脂肪還會旋轉,這真是太神奇了,不過今天重點是另外兩則新聞。

第一則新聞是多重抗藥性的新聞。抗藥性是指病患服用某種藥物一段時間以後,細胞產生抗藥性,也就是這個藥品,沒有辦法進入細胞膜裡面了!多重抗藥性則是其中一種藥物有抗藥性,其他相關藥物也會一起產生抗藥性。

第二則新聞則是相反的方向。是一項研究發現,有少數的人對愛滋病免疫。愛滋病是由HIV病毒所造成的,因為HIV會攻擊免疫細胞,所以造成免疫力下降,普通疾病也會讓人死亡,稱為愛滋病。但是世界上有些人卻對愛滋病 (後天免疫不全症候群) 免疫?研究發現是因為他們的免疫細胞的細胞膜,可以讓HIV病毒進不來。

因此,這兩則新聞剛好是報導相反方向的研究,不過都是為了讓細胞膜能夠進一步掌控什麼該進來,什麼該保持在細胞外面,讓人類身體可以更加健康。

接下來再稍微詳細整理一下這兩則新聞的報導。

第一則抗藥性研究的新聞,是史丹佛大學2008年8月19日發表在PNAS的研究([email protected])。研究的問題大約是這樣子:有些癌細胞,吃了Taxol這種藥可以被殺死。但是現在Taxol進不了癌細胞,因為細胞膜上有一推幫補pump讓Taxol進不來。研究人員發現可以用一種常見的胺基酸Arginine來當作傳送者,可以順利和細胞膜產生氫鍵,讓Taxol進入細胞膜裡面。

不過進到細胞裡面還沒有完成任務。必須要讓Taxol和原來的載體分開,才有辦法產生作用。這個時候他們設計一種連結載體和Taxol的方式,就是用雙硫鍵連結載體和Taxol。雙硫鍵很容易被一種叫做Glutathione的東西打斷,而Glutathione這個物質在癌細胞裡面量最多,因此載體和Taxol順利進入癌細胞裡面以後,遇到Glutathione馬上就會把雙硫鍵打斷,讓Taxol順利開始對癌細胞產生作用。

除此之外,研究者還有其他設計,可以控制Taxol脫離載體的速率。未來希望這種技術可以治療卵巢癌等癌症疾病,解決多重抗藥性的問題。

上面有些名詞我也不懂,不過各位就先把那些名詞當成演員的名字,然後曉得這些演員之間發生了什麼故事,之後對演員可以再多了解,但是這段故事至少就先看懂了!

第二則新聞則是愛滋病免疫,請各位可以先看下面這段影片:

有些人的基因有突變,是一種稱為delta 32的基因突變,就是在CCR5這段基因上面,有32個核甘酸消失不見了。而這段消失的片段,剛好就是製造一種分子,是HIV用來進入細胞膜所需要的一種分子。

CCR5基因以及HIV免疫的介紹影片 (Quicktime) (RealPlayer

因此研究者就想辦法,把病患的CCR5基因上面的那32個片段也刪除掉,他們就會對HIV免疫了!要怎麼刪除呢?他們用了ZFP(Zinc-Finger Protein鋅手指蛋白),經過多次測試之後,終於發現可以刪除剛好那32個片段的ZFP,並且成功讓感染HIV的老鼠免疫。而這個研究的Sangamo Biosciences(Nasdaq: SGMO)機構,也正是發明如何找出特定功能ZFP的地方!

此外,他們稱這項研究為”ex vivo”,因為和傳統基因工程的做法不一樣,基因工程一般都是設計一個片段,然後接到原來的DNA上面,但是他們設計的ZFP只是暫時的載體,把那32個字母刪掉之後就離開細胞,因此稱為hit-and-run,刪完就跑。這個研究發表在2008年7月29日的Nature Biotechnology期刊 ([email protected])。

最後附上HIV病毒進入免疫細胞的動畫給各位參考。

 

相關連結

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  • chuck

    很棒的介紹,讓我想起了大學的生化課..
    淺顯易懂的內容
    希望這些研究很很快的應用到實際醫療上

  • chuck

    很棒的介紹,讓我想起了大學的生化課..
    淺顯易懂的內容
    希望這些研究很很快的應用到實際醫療上

  • Max

    所以…
    第二則新聞是說:ZFP來了,以後所有人(有錢人)都可以對HIV免疫了?

  • Max

    所以…
    第二則新聞是說:ZFP來了,以後所有人(有錢人)都可以對HIV免疫了?

  • S. Peter

    呃,既然是期刊文章,好歹附個NCBI連結,我下設定下半天才查到……那種報章廣告的文宣式說法不但誇大又看不出技術細節,特別是他是上市公司,講得會更神。
    原始標題:
    Establishment of HIV-1 resistance in CD4+ T cells by genome editing using zinc-finger nucleases.
    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18587387?ordinalpos=66&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DefaultReportPanel.Pubmed_RVDocSum

    從論文大綱來看,這gene modification實驗根本從頭到尾是在培養的primary human CD4(+) T cells中做的,用ZFP處理T cells的轉換效率約為50%。研究者是把ZFN-modified CD4(+) T cells打回感染老鼠體內,得到「lower viral loads and higher CD4(+) T-cell counts」的結果。他也只敢說「the potential to reconstitute immune function in individuals」,應該還沒到「成功讓感染HIV的老鼠免疫」。(我沒再挖內容細節)

    光照上文那樣講,我看一堆非生物背景者都會以為一劑ZFP打下去就對HIV免疫了……

  • S. Peter

    呃,既然是期刊文章,好歹附個NCBI連結,我下設定下半天才查到……那種報章廣告的文宣式說法不但誇大又看不出技術細節,特別是他是上市公司,講得會更神。
    原始標題:
    Establishment of HIV-1 resistance in CD4+ T cells by genome editing using zinc-finger nucleases.
    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18587387?ordinalpos=66&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DefaultReportPanel.Pubmed_RVDocSum

    從論文大綱來看,這gene modification實驗根本從頭到尾是在培養的primary human CD4(+) T cells中做的,用ZFP處理T cells的轉換效率約為50%。研究者是把ZFN-modified CD4(+) T cells打回感染老鼠體內,得到「lower viral loads and higher CD4(+) T-cell counts」的結果。他也只敢說「the potential to reconstitute immune function in individuals」,應該還沒到「成功讓感染HIV的老鼠免疫」。(我沒再挖內容細節)

    光照上文那樣講,我看一堆非生物背景者都會以為一劑ZFP打下去就對HIV免疫了……

  • 謝謝chunk的鼓勵!
    Max提到的部分
    我則是想到目前最需要愛滋病疫苗的地方大概是非洲和泰國吧…?
    也謝謝S. Peter的補充說明
    希望我可以在多接觸一些生物的知識
    這樣子看新聞也可以比較能夠判斷哪些事情比較可能或比較不可能發生了

  • 謝謝chunk的鼓勵!
    Max提到的部分
    我則是想到目前最需要愛滋病疫苗的地方大概是非洲和泰國吧…?
    也謝謝S. Peter的補充說明
    希望我可以在多接觸一些生物的知識
    這樣子看新聞也可以比較能夠判斷哪些事情比較可能或比較不可能發生了

  • Reny

    「並且成功讓感染HIV的老鼠免疫」如果重點是 “32片段”,那麼就要徹底把全身的 CD4+ T CELL 的 “32片段” 切走。這個可能嗎?如果由胚胎開始改造則有點可能。(不是像蜘蛛俠一樣,被咬一口,全身變細胞擁有蜘蛛力量 XD)
    另外,”32片段”translate 出來的 antigen (中文是抗原?) 總有用處吧。(Reny 深信進化成果) 如果失去該 antigen,恐怕會引發其他問題。

  • Reny

    「並且成功讓感染HIV的老鼠免疫」如果重點是 “32片段”,那麼就要徹底把全身的 CD4+ T CELL 的 “32片段” 切走。這個可能嗎?如果由胚胎開始改造則有點可能。(不是像蜘蛛俠一樣,被咬一口,全身變細胞擁有蜘蛛力量 XD)
    另外,”32片段”translate 出來的 antigen (中文是抗原?) 總有用處吧。(Reny 深信進化成果) 如果失去該 antigen,恐怕會引發其他問題。

  • Max

    呃,也不是每個生物背景的人都在玩DNA吧…
    人家都打了問號了…

    我要說的就是:最需要的是非洲和泰國沒錯,但…他們就是沒錢才會變這樣啊

  • Max

    呃,也不是每個生物背景的人都在玩DNA吧…
    人家都打了問號了…

    我要說的就是:最需要的是非洲和泰國沒錯,但…他們就是沒錢才會變這樣啊

  • 前陣子有看到Bill Gates和Bill Clinton共同贊助印度藥廠發展愛滋病的藥
    所以看來還是有想要幫助愛滋病患的人
    至於切32片段是否可以切每一個細胞
    也許他們先把免疫細胞裡面的32片段切到就可以…?
    其他細胞,HIV也不會攻擊就先不管了
    至於會不會切掉32片段有其他問題
    這時候可以拿原本就對HIV免疫的人來觀察
    或許他們有多出其他gene可以補足功能
    或者這一個片段的功能有其他pathways可以代替
    所以32片段切掉影響不大…

  • 前陣子有看到Bill Gates和Bill Clinton共同贊助印度藥廠發展愛滋病的藥
    所以看來還是有想要幫助愛滋病患的人
    至於切32片段是否可以切每一個細胞
    也許他們先把免疫細胞裡面的32片段切到就可以…?
    其他細胞,HIV也不會攻擊就先不管了
    至於會不會切掉32片段有其他問題
    這時候可以拿原本就對HIV免疫的人來觀察
    或許他們有多出其他gene可以補足功能
    或者這一個片段的功能有其他pathways可以代替
    所以32片段切掉影響不大…

  • S. Peter

    請注意一點,沒必要改變「所有T細胞」。只要正常T細胞夠多,足以維持免疫能力運作,就能在HIV帶原的狀態下活很久。

    第二,報導雖然有誇大。但是這個研究一樣很重要!要知道修改基因可不是這麼簡單口頭說說藥加一加就搞定的。人體基因轉殖技術早在十幾年前就出現了(反轉錄病毒嵌入技術),但是一堆問題無法解決(幾個受試者全掛了,官司忘記打完了沒)。現在這個技術能夠無須反轉錄病毒就能主動修改基因體上單一位置序列!在生物技術上可是驚人突破。如果不計入花費和效率問題,結合幹細胞培養技術和其他已有技術,培養修改過得primary T cell再移植回病人體內,搞不好就能讓患者不發病。同時這技術也有一堆可能應用,端視未來技術能否成熟。(但是根據傳言,公司會發論文的技術,通常就是他們覺得沒搞頭的技術……有搞頭的他們只會偷偷拿去請專利……)

    還有,基因修改的一大原則是,最好不相關的細胞都會自動閃過別去碰。幹麼沒事去修全身的細胞?這可是會修出癌症的(反轉錄病毒嵌入技術的最大問題)……

    話說我都點出來這麼久了,到現在也還沒看到第一篇報導的NCBI論文連結……明明這裡就有生物相關專業的寫手,一定知道NCBI是啥、或是怎樣連到期刊論文大綱的人在……況且PNAS的文章是完全免費公開,連結只連到他家首頁會找死人……
    http://www.pnas.org/content/105/34/12128.long

    最後抱怨一下,難怪學生物沒前途……正所謂「每個人都認為自己知道什麼叫演化」,說「每個人都認為自己很瞭什麼是生物學」也不為過……(正考慮轉職去找一個大家不瞭領域混口飯吃的傢伙如是說……)

  • S. Peter

    請注意一點,沒必要改變「所有T細胞」。只要正常T細胞夠多,足以維持免疫能力運作,就能在HIV帶原的狀態下活很久。

    第二,報導雖然有誇大。但是這個研究一樣很重要!要知道修改基因可不是這麼簡單口頭說說藥加一加就搞定的。人體基因轉殖技術早在十幾年前就出現了(反轉錄病毒嵌入技術),但是一堆問題無法解決(幾個受試者全掛了,官司忘記打完了沒)。現在這個技術能夠無須反轉錄病毒就能主動修改基因體上單一位置序列!在生物技術上可是驚人突破。如果不計入花費和效率問題,結合幹細胞培養技術和其他已有技術,培養修改過得primary T cell再移植回病人體內,搞不好就能讓患者不發病。同時這技術也有一堆可能應用,端視未來技術能否成熟。(但是根據傳言,公司會發論文的技術,通常就是他們覺得沒搞頭的技術……有搞頭的他們只會偷偷拿去請專利……)

    還有,基因修改的一大原則是,最好不相關的細胞都會自動閃過別去碰。幹麼沒事去修全身的細胞?這可是會修出癌症的(反轉錄病毒嵌入技術的最大問題)……

    話說我都點出來這麼久了,到現在也還沒看到第一篇報導的NCBI論文連結……明明這裡就有生物相關專業的寫手,一定知道NCBI是啥、或是怎樣連到期刊論文大綱的人在……況且PNAS的文章是完全免費公開,連結只連到他家首頁會找死人……
    http://www.pnas.org/content/105/34/12128.long

    最後抱怨一下,難怪學生物沒前途……正所謂「每個人都認為自己知道什麼叫演化」,說「每個人都認為自己很瞭什麼是生物學」也不為過……(正考慮轉職去找一個大家不瞭領域混口飯吃的傢伙如是說……)

  • S. Peter

    還是說明一下,最後的牢騷不是指Mr. Thursday,而是看完留言,忽然想起很多次被計程車司機或是隔壁乘客開示的經驗……

  • S. Peter

    還是說明一下,最後的牢騷不是指Mr. Thursday,而是看完留言,忽然想起很多次被計程車司機或是隔壁乘客開示的經驗……

  • Mr. Tomorrow

    S. Peter:
    我還以為讀經濟學的才有這種牢騷…………………….

  • S. Peter

    (大驚)我還計算說去弄個MBA來唬人比較有搞頭說(細分起來不太算純經濟就是了)……

    經濟至少有考不完的專業證照,生物只有畢業證書加不知何年可能送出的paper……

  • S. Peter

    (大驚)我還計算說去弄個MBA來唬人比較有搞頭說(細分起來不太算純經濟就是了)……

    經濟至少有考不完的專業證照,生物只有畢業證書加不知何年可能送出的paper……

  • 謝謝S. Peter幫忙找到這兩篇paper的連結
    已經把連結放到文章裡面了!
    非常感謝!
    因為我本身是學資訊,最近才碰一些生物
    因此沒有其他感想
    也許自己如果有確定人生目標,不管是研究什麼學科,都會比較有動力持續下去吧!
    大家一起加油!

  • 謝謝S. Peter幫忙找到這兩篇paper的連結
    已經把連結放到文章裡面了!
    非常感謝!
    因為我本身是學資訊,最近才碰一些生物
    因此沒有其他感想
    也許自己如果有確定人生目標,不管是研究什麼學科,都會比較有動力持續下去吧!
    大家一起加油!

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  • David Lo

    人類自以為是神. 看看基因治療法, 講了多少年? 有何進展? HIV 或許是上帝給人類的最後警告. 要人類照祂的規範來
    做. 不要亂愛. 但是人類不聽. 不從道德教育著手. 看看 51 種愛滋病疫苗研發, 可能成功嗎? 另外就是想要從 CCR5 delta 32 基因著手, 那也是不可能的. 更有江湖郎中般說愛滋病他可以根治? 全球愛滋病將愈演愈烈. 病毒的突變與
    virulence 會更強 (pathogenicity). 可能有一天, 將無藥可以抑制病毒的 replication.

  • David Lo

    我看你對 HIV (human immunodeficiency virus) 沒有深入瞭解. 這些發表的論文若是都可行, 那是天大笑話. 我觀點是永遠不可行因為人不是上帝. 人類對 HCV (hepatitis C virus) 都無法解決, 還要說能解決 HIV. 不要亂愛. 安全性行為. 小心就可以駛的萬年船.