抗HIV大米登上PNAS，用法卻讓你想不到_風聞

【摘要】基因改造水稻能夠表達 3 種可以阻止 HIV 進入人體細胞的蛋白質

圖片來源：EvangeliaVamvaka

文：徐文慧 王思菲

​除了填飽肚子和釀酒，大米也能抵抗 HIV 了？！8 月 14 日發表在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences，PNAS）上的一項研究成功對一種水稻進行了基因改造，讓水稻種子也就是大米表達出了 3 種不同的抗病毒蛋白，以阻止人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）進入人體細胞。

這三種蛋白質包括一種 HIV 中和抗體及兩種能與 HIV 的殼膜蛋白 gp120 直接結合的凝集素，它們在體外聯合使用能夠與兩種不同血清型的 HIV 結合並中和其毒性。只要將這種抗 HIV 大米簡單加工，就能夠製成抵抗 HIV 感染的外用藥膏，為預防 HIV 傳播提供了更加便利和低成本的選項。

抗HIV大米的誕生

由於缺乏有效的 HIV 疫苗，目前預防病毒傳播的主要方法是防護隔絕（如避孕套）或口服藥物。為了侵入易感細胞，HIV 的殼膜蛋白 gp120 能夠識別免疫細胞——CD4+淋巴 T 細胞表面的 CD4 分子，隨後啓動病毒與免疫細胞的融合，最終侵入並破壞淋巴 T 細胞。因此，只要抑制 HIV 殼膜蛋白 gp120 與免疫細胞的結合，就能有效抵抗 HIV 對免疫細胞的入侵。

目前有效的抑制劑包括廣泛中和單克隆抗體（broadly neutralizing monoclonal antibody），如 2G12；凝集素（lectin），如 griffithsin（GRFT）和氰基病毒-N（cyanovirin-N，CV-N）。其實早在 2009 年，PNAS 就已經有研究將 griffithsin 的基因轉入煙草，這種抗 HIV 煙草的提取物可以和 HIV 的 gp120 結合並阻止 HIV 進入細胞（doi: 10.1073/pnas.0901506106）。然而，獲得這類提取物必須進行大量純化，使得其成本和售價都非常昂貴。

被轉入了 3 種抗 HIV 蛋白基因的水稻則有效地解決了這一問題。這種水稻的種植條件簡單、安全性較高，其粗提物可直接投入應用——這類穀物種子可能是最適合發展中國家的 HIV 侵入抑制劑生產載體。

Evangelia Vamvaka 是加州大學伯克利分校（University of California, Berkeley）的博士後研究員，同時也是該研究團隊的成員，她在博士期間證明了水稻中能有效地單獨表達 2G12，GRFT 和 CV-N，並且最大產量與其他植物（例如玉米胚乳和煙草）中產生的相同組分相當，為這個項目奠定了基礎。。

但是，讓這 3 種抗HIV蛋白在水稻中單獨表達還不夠。由於 HIV 病毒具有多種血清型，因此其病毒表面存在許多不同的抑制劑結合位點，因此使用單一抑制劑有可能導致“漏網之魚”的出現。因此研究人員希望能在同一植株中同時表達 3 種 HIV 侵入抑制劑，這樣既能夠較為全面的阻斷 HIV 進入免疫細胞，還可以避免多重複雜的後續生產加工過程，有效降低生產成本。

想要達到這一目標，研究團隊就必須證明在同一植株中共存的3種抗HIV蛋白在表達過程中不存在互相影響帶來的負效應。

實驗確定3種蛋白質與gp120結合活性 圖片來源：論文

實驗結果表明，3 種蛋白質和 HIV 殼膜蛋白 gp120 均為獨立結合，沒有相互抑制結合或者協同結合的情形。凝集素 CV-N 和 GRFT 之間不會影響彼此與 gp120 的結合；GRFT 也不會影響中和抗體 2G12 與 gp120 的結合；CV-N 和 2G12 同時表達，也不會導致這些組分之間的任何交叉阻礙效應。體外 HIV 病毒的中和實驗也證明：三合一大米粗提物的病毒中和效果比單一使用 GRFT 更好。

不用吃，直接塗！

普通的水稻，在經歷基因改造之後，能夠生產出集三種 HIV 侵入抑制劑於一身的大米。它將脱離食物的角色，經過簡單加工就可以變成外用抗病毒凝膠，在性交之前施用就能達到防止 HIV 的性傳播的效果。

在艾滋病治療和直接防護難以獲得的地區，這顯然能成為價值和意義更高的方法和選擇。Vamvaka 説，HIV 感染率高的地區，男性有時不願意使用安全套，但抗病毒凝膠的供應會使女性能夠保護自己免受感染。

能表達 3 種 HIV 侵入抑制劑的水稻一旦種植，獲得的大米可以在現場加工製成含有這 3 種蛋白質的外用塗抹物，塗在病毒可能侵入的粘膜表面上即能讓它們保護人們免受感染，阻止病毒與人體細胞相互作用。生活在感染區域的人們可以根據需要種植大米，然後製作糊狀物並自己塗抹。

值得注意的是，研究團隊指出，這種基因改造的水稻需要進一步測試，以確保基因改造過程不會引入可能對人體有害的其他未知化學物質。**他們還承認，由於近年來轉基因作物的負面新聞，一些人可能會對使用這種大米的想法產生抵制。**在世界各地種植和使用這種水稻的過程中，也需要克服法律和政策上的障礙。

論文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2018/07/24/1806022115.full#abstract-2

參考資料：

http://www.unaids.org/

https://vizhub.healthdata.org/fgh/

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-07/potn-amp072518.php

https://phys.org/news/2018-07-genetically-rice-hiv-neutralizing-proteins.html

https://www.news.iastate.edu/news/2018/08/16/ricehiv

http://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(18)30698-6/fulltext