美国圣路易斯华盛顿大学医学院基因改造钩虫为药物工厂
2026-06-04 17:27
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维度网讯,圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员成功对一种肠道寄生虫钩虫进行了基因改造,使其在活体宿主体内生产和递送治疗性药物,相关成果发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。

蓝色发光背景下,一条钩虫在发光

钩虫是一种寄生在人体肠道的寄生虫,长期困扰着资源匮乏的热带地区数亿人口。它们能在人体内存活多年,并分泌分子与宿主实现共存。该研究团队利用钩虫的这一生物学机制,实现了对钩虫的首次基因改造,使其生产一种能够中和河豚毒素(tetrodotoxin)的抗体。河豚毒素是一种由河豚及其他海洋生物产生的致命神经毒素,目前尚无解毒剂。在动物实验中,改造后的钩虫定殖于宿主后,产生了抗毒素并分泌到血液中,从而部分中和了毒素的毒性。

资深作者、圣路易斯华盛顿大学医学院(WashU Medicine)戈登·R·米勒冠名教授梅克登卡·米特雷瓦博士(Makedonka Mitreva, PhD)表示,钩虫经数百万年进化,已具备在人类宿主体内长期存活并输送分子的能力。研究团队提出,若在钩虫已分泌的约1000种物质基础上,再添加一种具有治疗作用的人类分子,结果会如何。这项研究表明这一概念是可行的。

钩虫作为药物递送平台的优势在于其生物学特性。受控数量的钩虫幼虫通过口服药丸或类似乳膏的皮肤给药方式进入人体后,会迁移至小肠并定居,通常持续数年。由于钩虫在宿主体内无法繁殖,虫体数量保持固定,感染处于可控状态。若需清除感染,单次口服抗寄生虫药即可在24小时内消除钩虫。尽管天然钩虫感染可能引起轻微消化症状,但慢性感染对儿童、孕妇及营养不良个体危害严重,这强调了在治疗用途中严格控制感染的重要性。

该概念验证研究选用了中和河豚毒素的抗体,由美国政府国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency)资助,旨在为偏远地区面临的生物和化学威胁寻找解决方案。研究团队借鉴了二十多年钩虫基因组学研究成果,在钩虫基因组中定位了可行位点,插入携带制造新抗毒素指令的基因,确保插入不破坏周围基因活性,并促使虫体将抗毒素分泌到宿主体内。从感染基因改造钩虫的仓鼠体内采集的血液可部分中和河豚毒素,而感染未改造虫体的动物血液则无中和能力。

米特雷瓦指出,研究中实现的中和水平可能仅代表该平台最终能实现的一小部分。她将这一平台称为“可配置底盘”(configurable chassis),其组件仍在优化中,以增加治疗性蛋白的产生和分泌量。由于虫体寄居肠道,其分泌的部分物质仍留在肠道内,这意味着肠道内治疗性分子的浓度可能显著高于循环系统中的浓度,使该平台适用于肠道定向疗法。

未来研究在人体使用前需进行严格的安全性评估,包括生物遏制策略,例如工程改造使虫体无法产卵,以保护宿主及环境。肠道炎性疾病、食物过敏,以及需要持续药物治疗的慢性疾病,是该平台未来开发的有力候选方向。

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