利用抗体作为病原体猎手

在微观层面上，人类每天都面临着生存威胁。各种各样的微小病原体，如细菌和病毒，不断地工作，进入我们的身体，繁殖，并延续它们的物种——不幸的是，对我们来说，这经常导致疾病，有时甚至死亡。

幸运的是，人类和其他哺乳动物已经发明了一些方法来避免这种命运。经过数百万年的进化，我们的免疫系统能够在入侵者袭击之前发现并摧毁它们，保持我们身体的安全和健康。

该系统的一个关键部分——一类叫做抗体的蛋白质——不断地在我们的组织中巡逻，以寻找以前攻击过身体的特定威胁。当抗体发现它识别的病原体时，它可以锁定入侵者，阻断其部分功能，并向其余的病原体发出信号免疫系统来干掉那个坏蛋。

查克·舒梅克说，它们是优雅的分子，可用于各种医学治疗。苏梅克是卡明斯学院传染病和全球卫生系的教授，目前他正致力于利用抗体作为病原体猎人的独特技能。他说，他的最终目标是在实验室中增强他们的能力，并将由此产生的über-antibodies作为致命疾病新疗法的组成部分。

舒梅克专门研究骆驼类(羊驼等动物)的抗体，骆驼类抗体的结构比大多数其他哺乳动物抗体更简单，可以更容易地重新设计用于治疗或诊断测试。

为了制造这些分子，舒梅克先让羊驼对特定病原体免疫，然后提取含有羊驼产生抗体细胞的血液样本。然后，他提取出编码这些抗体的DNA，在实验室中进行编辑，并用它来制造增强的新抗体分子。

“使用这种方法，我们可以将两个或多个抗体连接在一起，形成一个单一的蛋白质。这样的分子可以执行传统抗体无法实现的新功能。”“我们可以针对几乎所有人设计它们疾病从癌细胞到感染性病原体，具有高效力和特异性。”

抗体本身并不总是做坏事。它们的工作通常是作为一种归路装置，可以引导身体中的其他分子到达特定的目标。但事实上，它们本身能够锁定一个特定的目标并不是小事——事实上，它有时足以阻止疾病的发展，休梅克说。他指出，如果他的实验室制造的抗体附着在有毒分子的末端，它们可以有效地阻止该分子与其他任何物质相互作用，使其变得无害。

抵御肉毒中毒

在最近与纽约大学和马萨诸塞州总医院的科学家们的合作中，舒梅克的团队做到了这一点。在最近发表在该杂志上的两项研究中科学转化医学他和他的同事们证明，经过特殊工程设计的抗体可以帮助治疗肉毒中毒病例。肉毒中毒是一种罕见但致命的麻痹性疾病，与破伤风有关。

这种疾病本身最常见的原因是食用了被肉毒杆菌污染的罐头食品，这种食品会产生一种强大的毒素，进入人体并攻击人运动神经元．舒梅克指出，更令人担忧的是，它也是一种非常危险的生物恐怖威胁。这种物质会进入神经元本身，关闭神经元向肌肉发送信号的能力，导致患者无法自主呼吸。

这是一种非常可怕的方式，而且目前一旦它出现，还没有可用的解药。但是通过设计一种能结合这种毒素的工程骆驼抗体，苏梅克为他的合作者提供了一种在实验室动物身上逆转其致命影响的方法。

“我们创造的抗体与一种叫做蛋白酶的毒素的一部分结合在一起，这种蛋白酶通常会咀嚼神经元内的蛋白质，阻止细胞发出神经信号。然而，如果你用抗体抑制蛋白酶，它就不能再咀嚼它们，神经元就能恢复。”

通常情况下，抗体不能自己进入神经元，所以苏梅克和他的合作者需要将它们附着在一种可以进入神经元的载体上:肉毒毒素本身的非活性变体。他指出，在数百万年的时间里，这种分子已经进化到可以找到体内的神经元，进入它们的内部，并阻止关键的神经过程。

为了利用这些特性，休梅克的合作者改造了DNA，使其同时包含毒素的配方和新抗体的配方，从而创造出一种同时具备这两种功能的单一蛋白质。在一端，它包含了一个神经元入侵工具集;另一方面，它携带了一种定制抗体，可以阻止真正的肉毒毒素神经毒素继续瘫痪宿主。

预防其他疾病

苏梅克说，这是一种创新的方法，它不会止步于肉毒中毒。通过将正确的抗体与正确的传递系统相结合，有可能在许多其他疾病对身体造成严重破坏之前预防它们。

舒梅克计划继续与其他实验室和生物技术公司合作，设计基于骆驼抗体的新疗法。他说，一个正在研究中的想法是一种喷雾剂，在患者的鼻腔内涂上COVID-19抗体，有效地阻止病毒颗粒被吸入。

另一种是含有抗体的益生菌，一旦被吞下，它可以固定肠道中的病原体，防止它们形成感染——这是一种预防措施，可以减少腹泻疾病的传播，腹泻是全球五岁以下儿童死亡的主要原因之一。

“预防疾病比治疗疾病容易得多，”舒梅克说。“如果你试图在一开始就阻止感染，你只需要阻止少量入侵的病原体。如果你等待，这些病原体将在体内繁殖，变成非常难以治疗的数量，”他说。

“通过使用新的合成RNA和基于病毒的基因疗法，比如现在用于许多COVID-19疫苗的基因疗法，我们可以快速设计和提供我们的疫苗抗体治疗和保护病人免受各种疾病的侵害，”他补充道。“真的是我们的想象力限制了我们。”

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