國際先驅(qū)導報：轉(zhuǎn)基因比有意創(chuàng)造的武器更為危險

    基因技術(shù)的出現(xiàn)，打破了天然物種屏障。當感染豬的病毒可以感染人類，當基因可以以“超級快的速度”在各種細菌物種之間跳轉(zhuǎn)，各種新型的細菌就出現(xiàn)了

    《國際先驅(qū)導報》記者金微 特約撰稿陳一文發(fā)自北京 這是一個極具迷惑性的殺手，它披著大腸桿菌的“無害”外衣，卻在德國使3000多人染病，因它死亡者接近40人。
　　以至于人們不自覺地就會將大腸桿菌和死亡聯(lián)系起來。

這種致命的大腸桿菌

　　事實上，大腸桿菌在每種哺乳動物體內(nèi)都存在，也是人類腸道菌群的正常組成部分。這種桿菌會在嬰兒出生之后，隨著哺乳進入人體的腸道中，而后，與人如影隨形，相伴一生。
　　世衛(wèi)組織資料顯示，大腸桿菌通常是無害的。正常情況下，絕大多數(shù)大腸桿菌都非常安分守己，它們不但不會給我們的身體健康帶來任何危害，反而還能競爭性抵御致病菌的進攻，與人體互利共生。
　　雖然絕大多數(shù)大腸桿菌與我們和平相處，但仍有一些特殊的大腸桿菌能致病，嚴重時會危及生命，腸出血性大腸桿菌就屬于大腸桿菌中頗具“攻擊性”的一類。腸出血性大腸桿菌是大腸桿菌的一個亞型，主要致病菌株為O157∶H7，可引起感染性腹瀉，因能引起人類的出血性腸炎而得名。
    中國和德國研究人員聯(lián)合研究證實，這次導致德國疫情的O104∶H4型大腸桿菌是血清型O104大腸桿菌與另一種大腸桿菌基因組合而成的新型腸出血性大腸桿菌。
　　新型的O104大腸桿菌會導致出血和嚴重的腹部絞痛，更為嚴重的病例中還會出現(xiàn)溶血-尿毒癥綜合征，破壞人體的血液細胞和腎臟。
　　中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院感染科副主任張琳介紹，這種腸出血性大腸桿菌進入人體后，會產(chǎn)生大量志賀樣毒素，志賀樣毒素是一種蛋白質(zhì)毒素，有較強的致病性，能導致腹瀉、出血性結(jié)腸炎和溶血性尿毒綜合征。
　　英國社會科學協(xié)會主任、基因?qū)＜液蠲劳裨诮邮堋秶H先驅(qū)導報》采訪時解釋說，志賀氏菌痢疾桿菌中的志賀氏毒素基因，由噬菌體攜帶，將其插入了大腸桿菌染色體。
　　因此，這種新型的大腸桿菌可以說是具有雙重毒性。
　　更為致命的是，這種新型大腸桿菌具有耐藥性基因，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，它至少對8種抗生素可能產(chǎn)生耐藥性。

在各種細菌間跳轉(zhuǎn)

　　這種耐藥性的大腸桿菌，很容易讓人聯(lián)想起去年在印度、巴基斯坦一些國家爆發(fā)的“NDM-1超級細菌”，這種細菌也具有極強的耐藥性。
　　這些細菌的出現(xiàn)，讓學界有一個普遍觀點，細菌正在不斷進化和成熟，它們表現(xiàn)出了較強的耐藥性則是多年來人們?yōu)E用抗生素的結(jié)果，無論大病小病都喜歡打抗生素，導致細菌在生存壓力下產(chǎn)生耐藥性。
　　以青霉素為例，本來，人類利用青霉素等抗生素是為了抑制有害細菌繁殖，不料物極必反，在大量抗生素誘導下，細菌發(fā)生了進化，產(chǎn)生了明顯的抗藥性，繼續(xù)與人類為敵。
　　不過，在侯美婉看來，超級菌或新病原體的產(chǎn)生不能單純地歸結(jié)為抗生素的大量使用和濫用，她說：“有確鑿的證據(jù)說明，基因水平轉(zhuǎn)移是造成抗生素抗性迅速傳播和毒性病原菌出現(xiàn)的原因。”
　　所謂基因水平轉(zhuǎn)移，是指同種或不同種的生物個體之間的基因轉(zhuǎn)移，往往需要通過病毒或其他作為基因攜帶者的傳染因子，或者載體。當這些平移的基因通過這些載體進入細胞，就會同細胞中存在的其他基因發(fā)生重組，這些基因可能是細胞本身的，也可能是傳染因子攜帶的，重組的結(jié)果即產(chǎn)生能致病的新組合。
　　去年，在印度、巴基斯坦及歐洲一些國家出現(xiàn)的“NDM-1超級細菌”，NDM-1基因中只有兩類細菌寄居——大腸桿菌和克雷白氏肺炎菌。醫(yī)學界當時擔心，該基因會轉(zhuǎn)移到另外的細菌中，這使得抗生素的耐藥性將快速傳播。
　　擔心已成真，5月7日，《印度時報》根據(jù)對第一個報告NDM-1存在的、來自卡迪夫大學的英國科學家的訪問發(fā)表了一篇文章，稱科學家們發(fā)現(xiàn)，NDM-1基因一直以“超級快的速度”在各種細菌物種之間跳轉(zhuǎn)，它擁有“毫不費力在各種物種之間跳轉(zhuǎn)的特殊能力。”雖然在2006年最初探測到這種基因時，只在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了它，但是現(xiàn)在科學家已經(jīng)在20多種不同的細菌物種中發(fā)現(xiàn)了NDM-1。

“跨界傳播”風險重重

　　侯美婉指出，一種細菌的基因，得以轉(zhuǎn)移到另外一種細菌上，很大程度是從35年前基因工程技術(shù)運用以來加速的，“因為基因技術(shù)不斷地促進基因平移和重組，導致新的病原體和耐藥性的病菌產(chǎn)生。”
　　基因工程與基因平移有何聯(lián)系？生物的正常繁殖是基因由親本向子代垂直轉(zhuǎn)移，但基因工程作為一種設(shè)計出來用于在物種之間進行基因水平轉(zhuǎn)移的技術(shù)，而不是靠生物的雜交。
　　轉(zhuǎn)基因技術(shù)的設(shè)計旨在打破物種屏障，不斷地打破物種防御機制，這種防御機制在正常情況下可以造成外源基因降解或失活。天然載體則受到物種屏障的限制，比如說，豬的病毒不能侵染人，番茄病毒不能侵染花椰菜等。
　　但是，基因工程構(gòu)建的人工載體，由于經(jīng)過一定的設(shè)計，卻能打破所有的物種屏障。遺傳學家使用著人工載體往往由病毒和其他致病（包括癌癥）的感染因子構(gòu)成，能傳播毒性基因和抗生素基因等。如大腸桿菌質(zhì)粒載體和噬菌體載體就常常用于轉(zhuǎn)基因技術(shù)中。
　　“由于大腸桿菌在基因工程中廣泛使用，許多新的基因和基因組合被創(chuàng)造和放大，并在大腸桿菌中傳播。” 候美婉說，德國爆發(fā)大腸桿菌的菌株就是通過基因平移而獲得了多種抗生素耐藥基因，使其對至少8種抗生素產(chǎn)生耐藥性。
　　針對有德國機構(gòu)稱新型大腸桿菌系生化武器說法，候美婉并不這么認為，他認為這不是有意制造出來的，“但是，基因工程比有意創(chuàng)造的武器更為危險的多，因為釋放到環(huán)境中的轉(zhuǎn)基因DNA與RNA被細菌吸引住，與細菌的DNA與RNA交換從而創(chuàng)造了新的病原體。”
　　而業(yè)內(nèi)人士認為，這才是最危險的。因為基因平移使得各個生物圈、生物界的物種同微生物群體連接起來，使得新型的病原細菌被激活并可以跨越動物植物界。

中國機構(gòu)破解新病菌基因序列

    “本來是歐洲的危機，但中國卻幫了大忙。世界發(fā)現(xiàn)，至少在一些重要領(lǐng)域，中國的科研機構(gòu)不僅是有力的輔助者，還可以成為領(lǐng)軍者。”

    《國際先驅(qū)導報》記者王攀、吳濤發(fā)自廣州 回憶起一個月前接到的那通電話，覃俊杰說，來自7000公里之外的求救信息當時讓他感到有些緊張。
　　他是中國生物信息學博士、華大基因研究院微生物基因組中心副主任。
　　5月下旬，在被神秘的超級大腸桿菌困擾了足足三個星期后，德國漢堡大學醫(yī)學院決定向位于中國經(jīng)濟特區(qū)深圳的華大基因研究院求援，希望他們盡快完成該致病性大腸桿菌的DNA測序工作，從而幫助醫(yī)學人員了解菌種的變異信息，以尋找病根。該疫情當時已經(jīng)在歐洲范圍內(nèi)導致18人死亡，但醫(yī)學人員束手無策。

戲劇性的合作

　　德國科研機構(gòu)想到求助華大，也很有戲劇性。據(jù)《中國青年報》透露，當時，參與此次研究的德國漢堡－埃彭多夫大學醫(yī)學院教授羅德正在為突如其來的疫情忙得焦頭爛額時，他在餐廳里遇到了剛剛出差歸來的中國博士后研究生楊亮。他給導師出了個主意：聯(lián)系中國華大基因研究院做基因組測序，這家研究機構(gòu)不僅是全球最大的基因排序和研究中心，而且剛剛上馬了最新的測序平臺。
　　“這么緊急的任務(wù)對我而言還是第一次。這就像一場戰(zhàn)斗，速度是最重要的。”覃俊杰告訴記者。
　　“每個人都把這件事情作為第一優(yōu)先級，常常會熬夜研究到第二天早上。”一位參與研究的人員介紹說，“這件事情很重要，一刻也不能耽擱。”
　　3天之后，覃俊杰所在的4人團隊通過互聯(lián)網(wǎng)向全球公布，德國暴發(fā)的腸出血性大腸桿菌重大疫情是由一種“新型的、具有超級毒性的大腸桿菌”引起的，他們也因此在眾多正在進行同類研究的機構(gòu)中脫穎而出，成為世界上第一個取得研究成果并把基因序列公布在網(wǎng)上的科研團隊。
　　隨后，他們不斷更新科研成果，并在第一時間向全球發(fā)布全部數(shù)據(jù)信息。6月7日，在公布了第三版的含有最新測序數(shù)據(jù)的大腸桿菌基因組完成圖譜后，該研究院說，他們與其合作研究小組已研制出該大腸桿菌的診斷試劑盒，并向全球無償提供。

主動公開數(shù)據(jù)

　　人們除了登錄華大基因網(wǎng)站下載數(shù)據(jù)外，還可以通過Twitter、Facebook獲得必須的信息。華大基因新聞發(fā)言人楊碧澄說，第三版數(shù)據(jù)發(fā)布三天后，數(shù)據(jù)庫已經(jīng)記錄到全球范圍內(nèi)的600多次登錄和下載，而此前公布的病毒檢測方案在一天時間內(nèi)就被點擊上千次，“這創(chuàng)下了迄今為止我們發(fā)布的數(shù)據(jù)在這么短的時間內(nèi)被點擊及下載的記錄。”
　　負責華大基因國際合作聯(lián)絡(luò)工作的英國人斯哥特·埃德蒙說，這種及時公布數(shù)據(jù)的做法可以算作一個創(chuàng)舉：“一般情況下，研究機構(gòu)和科學家偏愛對公布原始數(shù)據(jù)采取保守態(tài)度，但我們愿意讓世界盡快分享到我們的成果。這就好比將困難的科研工作變成了開放式的廣場活動，而且每個人都可以在這個廣場上留言。這種科學上的互動是史無前例的。”
　　而所有的一切，都是免費的。
　　“本來是歐洲的危機，但中國卻幫了大忙。世界發(fā)現(xiàn)，至少在一些重要領(lǐng)域，中國的科研機構(gòu)不僅是有力的輔助者，還可以成為領(lǐng)軍者。”斯哥特說。
　　覃俊杰說，在他看來，人們完全可以基于中國在基因測序領(lǐng)域強大的數(shù)據(jù)提供能力，為全球每一次重大突發(fā)疫情中發(fā)現(xiàn)的未知病毒和病菌建立詳盡的基因圖譜數(shù)據(jù)庫，從而為病情診斷、疫情監(jiān)測和污染源調(diào)查提供支持，這類數(shù)據(jù)庫的建立將是全球生物學前沿研究的重大進展。

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