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苏格兰生命科学:创新在富有激情的人们手中传承

来源:科技日报
摘要:创新,是英国苏格兰生命科学研究及产业一以贯之的传统。这一传统今天仍在世界上那些最富有创造激情的人们手中继续传承———其代表人物包括发现了P53癌症抑制基因的大卫·莱恩爵士、世界级的克隆技术专家伊恩·威尔马特教授以及世界上最具权威性的癌症治疗专家菲利普·科恩爵士等。现在,苏格兰科学家们在多项生命学研究......

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        创新,是英国苏格兰生命科学研究及产业一以贯之的传统。从麻醉术、CAT扫描到MRI技术,大量的发明都体现了这一点。这一传统今天仍在世界上那些最富有创造激情的人们手中继续传承———其代表人物包括发现了P53癌症抑制基因的大卫·莱恩爵士、世界级的克隆技术专家伊恩·威尔马特教授以及世界上最具权威性的癌症治疗专家菲利普·科恩爵士等。现在,苏格兰科学家们在多项生命学研究及临床试验方面,又取得了很多骄人的成绩。  



        发明人体排异更低的植入涂层  



        人工植入通常指用人造器官(如人造膝盖、髋关节、心脏瓣膜和心脏起搏器等)来替代身体中某个受损的部位。格拉斯哥大学的研究员尹华兵博士近日发明了一种人工植入新技术,将极大提高人工植入的成功率。  



        移植的成功和效果,很大程度上取决于它们与受体的器官、组织和细胞之间的匹配程度,医学上称“生物相容性”。由于体内许多植入材料是由金属和塑料等工程材料组成,它们常常因无法与周围细胞相匹配而被受体排斥。  



        尹博士研制出了一种植入材料涂层,可降低这种排异性。该涂层会重塑植入材料周围的自然环境,帮助周围的细胞把植入材料也当成身体的一部分。  



        尹博士说:“性能良好的植入材料大多是由工程材料制成的,但它们常常不能与身体细胞相容。通过给交界处的植入材料涂上与周围细胞环境相同的涂层,工程材料就具有生物医学系统的特性,增加了植入材料在患者体内的成活率。”  



        该技术亦可应用在新药研发和疾病诊断上。新药开发的一个重要阶段,就是在活细胞内检测药物的潜在毒性和副作用。在药物研发领域里,培育状态稳定的细胞接受测试需要花费几天的时间和成千上万的细胞。尹博士的涂层技术使用了更少的细胞更快达到状态,不仅有利于细胞保持仿生环境,而且还将大大减少培育的时间和金钱。  



        尹博士解释说:“这项技术将大大节省新药开发企业的时间和金钱,因为它结束了需要大量人工持续投入的机械检测方法。测试细胞稳定的成活状态将保证新药研发公司收集数据的可靠性,这对药品改进和开发都至关重要。涂层还可以根据各制药公司的具体需要而设计。例如一家公司想要改进血凝的疗法,该涂层就可模拟凝结血管的状态。这将极大提高药效检验的准确性。此类技术节约成本的空间不可限量。”  



  发现胰岛素的释放细胞  



        苏格兰干细胞科学家的最新研究成果是借助非洲爪蟾,从干细胞中获得了胰岛素的释放细胞。这是干细胞在治疗糖尿病研究领域的一个重大突破。  



        爱丁堡大学干细胞研究所的科学家研究发现,非洲爪蟾的前内胚层是由不同分子的级联活动产生的,这些级联活动根本上又激化了Wnt蛋白质的活动。呼吸道、胃肠道、胰腺、肝脏、胸腺和甲状腺的内层发育均来源于这种被称为“前内胚层”的早期胚胎结构。  



        乔希·布里克曼及其小组的研究表明,Wnt蛋白质对胰腺和肝脏胚胎位置的形成至关重要。该研究成果为糖尿病等疾病的建模、药效检测以及最终开发新的移植疗法提供了广阔前景。  



        在此研究之前,该小组已经用老鼠的胚胎干细胞证明了哺乳动物中也存在同样的级联活动。他们相信,Wnt蛋白质的这种活动将有助于目前将胚胎干细胞转化成前内胚层细胞的努力,而这也将是在实验室条件下获取肝脏细胞和胰腺中产生胰岛素的β细胞的第一步。科学家进一步研究发现,前内胚层的形成还包括阻断一种叫Nodal的蛋白质基因的产生。  



        根据这些研究发现,该小组已经把他们的研究扩展至胚胎干细胞领域,他们正尝试用老鼠胚胎干细胞中的Wnt蛋白质生成完全不  



        含Nodal蛋白质的细胞群。乔希·布里克曼称:“我们相信,蟾蜍胚胎的研究成果证明了胚胎干细胞将发育成真正的前内胚层,并有可能用于形成肝脏和胰腺。”  



        考虑到胚胎细胞的起源以及掌控其出现的生物进程,干细胞科学家一致认可从胚胎干细胞中获取特殊细胞类型是最佳方法。  



        然而,目前我们对分裂机制导致哺乳动物内胚层形成的理解还不够深刻,它的解剖也比蟾蜍胚胎复杂。所以,爪蟾的研究为科学家提供了一个很有价值的参考。



        找到阻止角膜形成血管的分子  



        阿伯丁大学参与的一个研究小组,近日发现了阻止角膜形成血管的分子。这一重大突破将为一系列的新药开发提供广阔前景。  



        弄清阻止角膜形成血管的原因,将有助于发现治疗多种疾病的方法,包括癌症、眼部疾病和眼部损伤等。  



        阿伯丁大学的高级讲师马丁·柯林森博士对此发现非常激动:“很多科学家在研究角膜,希望能找到血管是怎样形成的以及如何阻止这一过程。我们的研究结果能帮助治疗癌症、心脏病、风湿性关节炎、中风和黄斑变性等疾病。”  



        角膜是我们看世界的窗口———如果角膜中含有血管,它就会失去透明性从而导致失明。如果观察一个正常的眼睛,你会发现,在白色的巩膜上有血管存在,而角膜却没有。  



        柯林森博士表示:“对这一现象目前并没有满意的解释。从古希腊和印度时期人们就一直想弄明白,为什么角膜没有血管。我们知道,血管内皮生长因子会导致血管的生长,但奇怪的是,角膜里却充斥着这种化学物质。”  



        研究人员发现,一个叫做可溶性受体酪氨酸激酶(VEGFR—1,又叫sftls)的受体像海绵一样吸收了血管内皮生长因子,使角膜内没有血管生长。  



        疾病或者损伤都可能造成角膜血管生成,类似的情形在癌症中也存在,正是因为血管生长肿瘤才能长大。柯林森博士补充道:“我们发现,VEGFR-1受体的减少导致了角膜中血管的生长,这给我们开发新疗法带来了极大的希望,因为有缺陷的角膜中的血管可以通过补充这种蛋白质而得到修复。”  



        这项研究是由美国、日本、意大利和澳大利亚的著名研究机构和组织共同完成的,阿伯丁大学是英国参与该项研究的唯一机构。  



  揭示畸形足的相关基因  



        苏格兰阿伯丁大学的研究者近日揭示了形成畸形足的可能成因,有望给畸形足的治疗找到新的方法。  



        畸形足学名为先天性马蹄内翻足,是一种常见却很少被关注的小腿疾病。患者的足部天生错位———他们的脚通常是朝下或者内翻,无法平放着地正常步行。在英国,1000个婴儿中大约有1—2个天生患有畸形足,可能发生在一只脚上也可能双脚都患病,这为他们的生活带来了极大的不便。常规治疗是从出生就开始的,并一般要持续数年,治疗方法包括数次石膏定型以及常常要几次才能完成的手术。  



        通过SPARKS慈善组织的资助,阿伯丁大学的科学家分析了1000多例基因样本,这些样本来自STEPS慈善组织成员以及在苏格兰、唐卡斯特和伦敦整形外科诊所就医的家庭。  



        该研究小组由临床遗传学家祖萨·梅兹伯卡和流行病学家琳达·夏普领导,他们的研究首次表明,产生体内叶酸的基因突变可能是造成畸形足的部分原因。他们发现,亚甲基四氢叶酸还原酶C667T基因突变少的婴儿,患畸形足的几率也低。  



        但研究学者同时指出,还有更多工作需要进一步完善,例如决定这种影响的水平、其他基因的影响以及最好建议怀有畸形足婴儿或者有畸形足血缘的孕妇补充叶酸。研究者还强调,妇女在计划怀孕时或怀孕前三个月应坚持服用适量的叶酸。梅兹伯卡博士  



        称:“我很高兴我们能取得目前的成果,虽然还有很多研究工作需要进一步深入。畸形足是一种常见而又折磨人的疾病,但目前对它的成因还知之甚少。感谢数百个家庭以及有关部门的大力支持,我们已经找到了开展畸形足预防和治疗效果研究的钥匙。”  



        STEPS创始人苏·班通对此项研究非常满意:“我们很高兴能够参与支持这项可以减少畸形足病发的研究。STEPS帮助了很多罹患此病的家庭,如果能为后代避免患上该病而有所帮助,那将是非常了不起的事。”  



        识别非洲昏睡病寄生虫  



        苏格兰研究者参与的一项蛋白酶研究取得了重大突破,这将有可能抑制肆虐非洲的昏睡病的蔓延。  



        爱丁堡大学和曼彻斯特大学的一个联合研究小组发现了昏睡病寄生虫体内的一种蛋白质,将为开发防范该疾病的新药提供重大依据。  



        人体免疫系统通常无法察觉昏睡病寄生虫,但研究人员发现,通过阻止该蛋白质起作用,人体免疫系统可以做出识别并消灭它。这一研究成果给易受此致命疾病打击的660万非洲人民带来了希望,每年,都有成千上万的非洲人被这种病夺去生命。  



        该研究的重要意义在于,它成功地发现了阻止该病的病源布氏锥虫生命周期的方法。在它的不同生命周期,该寄生虫可寄生在人体和动物身上,以及能够传播该疾病的舌蝇上。它会采取一种躲避人体免疫系统的形式寄生在人体上,但是当舌蝇叮咬人把寄生虫带走时,它又会紧接着更换一种形式寄居在新的主人上(该过程即分化)。  



        该小组的发现揭示了寄生虫从人体寄生形式到舌蝇寄生形式的转变规律。一种叫TbPTP的酶在其中起了关键作用,调节这个转变程序。当科学家在实验室中培养出寄居人体形式的寄生虫后,加入阻止TbPTP酶工作的药物,寄生虫自发地转变为寄居舌蝇形式。这对疾病的治疗是个大好消息,因为人体免疫系统可以识别出寄居舌蝇形式的寄生虫来。  



        实验室中导致该变换的药物并不适用于生活中的人们。但如果可以研制出具备相同功效的药物,人体的免疫系统就可以识别并制服这种寄生虫。  



        爱丁堡大学生物科学院的基思·马修斯博士说:“这些酶看起来就像寄生虫生命周期的调节器。相关的酶是制药业治疗肥胖和糖尿病等药物的主要目标,这些药将很有可能(尤其是在经济上)用于昏睡病的防治上。”  



        昏睡病又称为锥虫病,是威胁非洲众多地区的头号疾病。虽然该病早在上世纪50年代就有被根除的迹象,但近期它又开始死灰复燃。据估计,每年有30万人受到昏睡病的感染,成千上万的人被昏睡病夺去生命。缺少药物治疗的昏睡病对非洲来说是一个致命的打击。该病的早期治愈成功率相当高,但晚期的治疗相对困难而且费用昂贵。  



        目前大多数的用药都是针对晚期阶段。这种方法虽然已经治愈了相当多的患者,但它也造成了3%%—10%%的患者大脑损伤或者死亡,甚至连寄生虫的抗药性也在逐步提升。  



  治疗皮肤癌的发光式“贴膏”  



        苏格兰科学家近日发明了一种发光式“贴膏”,开创了皮肤癌治疗的又一先河。  



        这种新装置以现有的“光动力疗法(PDT)”为基础,不仅有利于缓解疼痛,还便于患者自行在家使用,因此有望创造一种全新的皮肤癌治疗模式。  



        该成果是圣安德鲁大学的物理学教授艾弗·塞缪尔和邓迪市奈维尔斯医院光生物学研究小组组长皮肤学教授詹姆斯·弗格森共同合作的结晶。他们于4年前开始联手,结合彼此在光物理学与光动力疗法领域的专业特长,共同探索治疗皮肤癌的新途径。他们的最终研究成果,就是这种轻便型的发光式“贴膏”,它自带发光源且便于携带,使患者在接受治疗的同时并不影响正常生活。  



        这种装置的光源是一种有机发光显示器(OLED),该显示器是塞缪尔教授显示器研究的前沿成果。塞缪尔教授称:“通过将光物理学引入现有的治疗方法中,这种便携式光源体可用来治疗普通的皮肤癌。患者贴着它,感觉就像贴着一块膏药一样方便,它的电池也跟iPod的电池差不多大。”弗格森教授补充说:“该装置将对皮肤癌的治疗方法产生重大影响。这种发光贴膏成本低、易于携带而且使用方便。它初期的试验疗效非常显著,许多患者甚至主动要求使用该方法继续治疗。”  



        这种方法的优点是比常规疗法更为方便和舒适。由于采用了较低阶的光源,患者不仅可以缓释疼痛,在治疗期间也能行动自如。新研发的贴膏可让更多患者接受治疗,并有望使患者得到全科医生的治疗或在家接受治疗。该项专利技术得到了苏格兰工商委员会经营理念验证基金会的大力支持。  



        目前,该技术已授权给了鲁密卡瑞公司,这家公司正在与风险投资专家谈判,考虑提高资本金额来加速产品的商业化。  



        皮肤癌在全球范围内越来越常见。据估计,在苏格兰,约有人口总数的10%%即大约50万人可能会在有生之年罹患此病。除了用于皮肤癌治疗外,研究人员相信,该技术在化妆品行业、延缓衰老或是粉刺等皮肤症状治疗领域亦有广阔前景。
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