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海洋致命杀手变人类良药:止疼比吗啡还牛

来源:蝌蚪五线谱
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发布时间:2017-06-14 10:05:44

  海洋致命杀手变人类良药:止疼比吗啡还牛

  螺贝类是海洋生物族群中最大的一群,对人类而言,在它们缤纷而美丽的外表下,却有可能隐藏着致命的杀机,而芋螺就是螺贝类海洋杀手中的佼佼者。

  这种具有雅致外表的生物具有特殊的毒液系统,令它足以在危机四伏、物竞天择的大自然中得以屹立不倒。一直以来,对于人类而言,它的毒液都是彻底的噩梦,直到有科学家发现,从中可以提取出优秀的止痛药。

  来自海边的芋螺爱好者

  目前世界上发现的芋螺大约有600多种,主要分布在印度-太平洋附近、热带或亚热带的海域。菲律宾籍化学家奥利维拉(Baldomero Olivera)从小长大的家乡,也在芋螺的生长地内。

  上世纪四十年代,当奥利维拉还是个小男孩的时候,他最大的爱好,就是收藏市集上便宜、但又小巧美丽的芋螺贝壳。但在那个时候,他还不知道这些贝壳背后的致命杀机。

  芋螺平时喜欢藏匿在潮间带的砂砾、石堆或珊瑚礁中,到了夜晚就会出来捕食。这些习性让它非常容易和沿海地区的居民狭路相逢。芋螺有着非常阴险的捕食习惯和与之配套的捕食器官,它们的口部长有几排密集排列的秘密武器“齿舌”,它们呈中空的刺状。

一只被同类杀死的芋螺,放大可见飞箭一样的齿舌

  想要进攻时,芋螺会先在毒腺里生成毒液,一次装填一根齿舌,将它变成剧毒的飞箭并装填在特化的长吻上。芋螺先悄悄靠近猎物,利用长吻吸引猎物的注意,之后迅速将尖端的齿舌刺入目标体内,待它们死亡或麻痹后再捕食。

  这些毒液对人类同样也是致命的,手指头大小的芋螺就足以让一个成年男子丧命。有许多渔民及贝壳爱好的收集者,在捡拾或捕获芋螺时,不慎被刺伤甚至毒死的案例。

  那些海岸边的悲剧在奥利维拉心中留下了难以磨灭的记忆,而正因此,他从青少年时代就立志要找出那些渔民丧命的原因。1960年,19岁的奥利维拉从菲律宾大学毕业,之后远赴美国读博。60年代末,他在斯坦福读博士后的时候,终于实现了儿时的愿望,开始系统地研究芋螺。

  二十年如一日

  完成博士后研究后,奥利维拉受聘到犹他大学当生物化学教授,在这里拥有了自己的实验室。他从芋螺中提取出毒液,希望能够找出毒液致死的原因。

  这一研究,就花了二十年。1990年,奥利维拉的研究成果被作为封面文章刊登在顶尖杂志《科学》上。芋螺毒液中含有几百种不同的短链胜肽,它们多半具有神经毒性,作用的位置广泛,能结合细胞膜上各种神经传导物质及接受器或离子通道,进而干扰神经或细胞间信号的传递,使猎物的神经、肌肉及心脏都造成伤害。

  奥利维拉的研究揭示了不同毒素的作用位点,令特效药的开发成为可能。如今,假如不幸被芋螺咬伤,只要及时就医,悲剧就不会再重现。除此之外,他的研究也令丰富了人类对神经系统的认知。凭着这些成果,奥利维拉获得了不计其数的荣誉,还于2009年当选美国国家科学院院士。

一辈子研究螺贝类的奥利维拉(ibiology)

  不过,在解决了危险性问题后,奥利维拉对芋螺的研究并没有停步。毒液中丰富的短链胜肽能够精确地和特定的神经位点结合,那它们是不是有能够被收为己用、用于治疗神经系统疾病的潜能呢?

  奥利维拉开始研究这些毒素作为药物的可能性,但他没想到,他实验室里的一个毛头小子竟然率先一步发现了宝物。

  初出茅庐的高中生

  这个毛头小子名叫麦金托什(Michael McIntosh),1980年的夏天,刚刚高中毕业的麦金托什慕名来到奥利维拉的实验室,希望能够在这里获得实习的机会。

  高中毕业的孩子,基本是什么也不懂的,只能一点点从头教起。但很快,满腔热血的麦金托什就掌握了基本的实验方法,开始尝试着提纯芋螺毒液中的肽类。

  他不停地排查,不停地提纯,希望能够找到一种特别的肽类。这个任务谈何容易,时间一年一年地过去,在学业繁重的医学院上课的同时,麦金托什也依然坚持这场看不到尽头的持久战。整整7年过去了,他真的找到了。

  医学博士毕业后,麦金托什成为了一位精神科医生(hhmi.org)

  这种特别的肽类名叫“齐考诺肽(Ziconotide)”,它的特别之处在于,它只阻断神经细胞上三种类型钙通道的一种。这种名为“N型钙通道”的通道掌握着一种特别的功能,它可以控制痛觉。

  后续实验证明,齐考诺肽拥有极其惊人的止痛能力,效力是阿片类止痛药的1000倍。阿片类药物是从罂粟中提取的生物碱,其中最高级别的吗啡常被用来治疗晚期癌症病人的重度癌痛,但阿片类药物有一个严重的弱点:它们容易成瘾,而且还有耐受性,用多了,止痛效果就会变差。对于晚期癌症病人而言,减轻痛苦已经是唯一的治疗方案,如果连最强的吗啡都不管用了,那他们真的是孤苦无援了。

  而齐考诺肽则恰好填补了阿片类止痛药的不足。它效力高,而且不会成瘾、不会耐受。在多年的动物实验及临床试验过后,它终于在2004年上市。曾经是人类噩梦的海洋杀手,在几代人的努力下,如今已经成为了寄托着无数病人希望的灵丹妙药。

齐考诺肽成品及化学结构

【纠错】   [责任编辑:梁颖 ] [审核:陈珊]