【云飞杂记】武功高强的溶菌酶——重组人溶菌酶从何而来，去往何处

今天是2021年1月13日，风和日丽，最高气温8摄氏度，真是进入“三九”以来难得的好天。

图片来源：央视新闻微博

昨天河北省宣布石家庄市、邢台市、廊坊市封城。对进京、出省车辆和人员实施最严格的“四必”措施。逢车必检查，逢人必测温，必核身份和必验健康码。对石家庄、邢台常驻人员、暂住人员、近期有旅居史人员一律劝返。加之前天黑龙江省绥化市望奎县也宣布封城。对当前疫情，多名专家表示，总体上看，现在的疫情远没有去年武汉封城那么严重。但考虑到人群流动性大的春运即将来临，有必要采取果断措施尽快扑灭当前的疫情。

继上期“人溶菌酶KO新冠病毒”之后，今天的“重组人溶菌酶从何而来，去往何处”是《武功高强的溶菌酶》的最后一篇。

（图片源于网络，如有侵权请联系删除）

在人体内，人溶菌酶分布广泛。人溶菌酶的生理防御功能靠识别“自己”和“非己”，破坏和排斥进入人体或人体本身所产生的各种“坏东西”，如各种细菌、病毒、损伤细胞和肿瘤细胞等，属于先天的非特异性免疫。人还有后天的特异性免疫，感染或接种疫苗而使机体获得的抵抗某种“坏东西”感染的能力，例如牛痘病毒能够刺激机体产生针对天花病毒特异性免疫应答。人接种牛痘疫苗后，获得抗天花病毒的免疫力。18世纪，牛痘用作免疫接种以预防高传染性的天花，是特异性免疫接种的首度成功。先天的非特异性免疫和后天的特异性免疫都是人类在漫长进化过程中获得的免于疾病侵袭的遗传特性。

健客：现在热议的新冠疫苗就是特异性免疫吗？

云飞：对的。世界卫生组织顾问、病毒学专家，法国人，让-弗朗索瓦.萨吕左写了一本书叫《疫苗的史诗》介绍了疫苗制造、疫苗成分及疫苗引起的争议。疫苗的研制与改进是一部史诗，也是科学与工业的传奇。

正常情况下人的细胞核中有46条染色体，主要由脱氧核糖核酸（DNA）和蛋白质构成。我们常说的基因就是具有遗传效应的DNA片段。研究发现人溶菌酶基因位于人类第12号染色体的DNA上，在自然情况下有2种突变，会导致脏器功能逐渐衰竭。现代医学将人体自身溶菌酶的分布和含量发生变化视作疾病诊断的一个重要指标。血清中溶菌酶水平测定可作为白血病分型依据，有助于急性白血病诊断；尿液中溶菌酶的测定可作为肾小管损伤的有益诊断指标；泪液中溶菌酶浓度可作为干眼综合征的诊断指标等。

与其他来源的溶菌酶相比，人溶菌酶具有独特的优越性和多种多样的药理作用效果，在临床上具有多种重要应用价值。但天然人溶菌酶来源极其困难，产量低的可怜，价格自然就极其昂贵。因此人溶菌酶的广泛应用只能寄希望于重组DNA技术。

健客：等等，什么是重组DNA技术？

云飞：别着急，慢慢往下听。

重组DNA技术基础一是限制性核酸内切酶(简称限制酶)二是基因载体(简称载体)。1915年，人类发现噬菌体。噬菌体具有病毒的一些特性:个体微小;不具有完整细胞结构;只含有单一遗传物质。所有已知的噬菌体都是靠细菌细胞实现其自身的生长和增殖。1952年美国分子遗传学家卢里亚在大肠杆菌中所发现的一种限制现象：感染了菌株甲的噬菌体释放出来以后，能够有效地感染其他菌株甲，但不能有效地感染菌株乙；而且其中少数感染了菌株乙的噬菌体释放出来以后，只能有效地感染其他菌株乙，又不能有效地感染菌株甲了。经过长期研究，日内瓦大学的微生物学家阿尔伯对这一现象提出一种设想：有一种酶，可以通过切断病毒的DNA来限制病毒增殖。通过进一步的研究发现细菌细胞中具有切断噬菌体DNA分子的限制酶，进入菌株甲细胞的噬菌体DNA能被限制酶识别、切割。只有少数在没有被限制酶识别前，被菌株甲细胞的DNA分子被复制、释放，这部分新噬菌体被菌株甲视为己出，因而获得有效地感染菌株甲的能力，但进入菌株乙仍会被限制酶识别、切割，因而不能有效地感染菌株乙。反之亦然。限制酶逐渐被当作一种精准化的工具，用于创造出前所未见的新DNA片段。1978年，阿尔伯和丹纳思斯、史密斯因限制酶的发现及其在分子遗传学中的应用共同获得了诺贝尔生理学及医学奖。

健客：限制酶切割病毒DNA有点像刚过讲的免疫啊！

云飞：嗯，细菌也有自己的生存之道。

健客：这跟重组人溶菌酶有什么关系呢？

云飞：拧螺丝要用螺丝刀，得到人溶菌酶的遗传基因就要靠限制酶切割DNA的本事。恩格斯说：“人能够用他的手把第一块岩石做成石刀，终于完成了从猿到人转变的决定性一步。” 劳动创造人本身说明制造工具是人与动物的根本区别。

得到人溶菌酶遗传基因后，要转入到某种载体上才能进行大规模生产。英国微生物遗传学家海斯和美国微生物遗传学家莱德伯格等在1952年首先认识到大肠杆菌存在染色体外的遗传因子。1953年法国学者弗雷德里克等发现大肠杆菌产生大肠杆菌素被一种染色体外的大肠杆菌素因子所控制。至此，人类找到了重组DNA技术的载体，让细菌帮助人类生产其他生物的蛋白质。载体就像土壤，只有肥沃的土壤才可能培育出高产和高品质的作物。

到70年代初，生物化学研究进展为重组DNA技术奠定了基础，1972年美国的分子生物学家伯格等将一种动物病毒的DNA与一种噬菌体的DNA连接在一起，构成了第一批重组体DNA分子。1973年美国的分子生物学家科恩等又将几种不同的外源DNA插入一种质粒的DNA中，将它们引入大肠杆菌中进行组装和复制。

重组人溶菌酶制备流程：首先要得到人溶菌酶基因；然后选择工程菌或工程细胞载体，并将人溶菌酶基因移植进去；然后工程菌或工程细胞按照人溶菌酶基因，组装和复制出蛋白质；最后分离提纯，就得到了重组人溶菌酶。

从弗莱明发现溶菌酶和青霉素至今已将近200年。物质文明高度发达的今天，以青霉素为代表的抗生素大大延长了人类预期寿命，但抗生历史也面临反思，有的抗生素导致人体菌群失衡，有的抗生素产生了耐药性。生命科学正在成为推动现代医学进步的新动能，人自身免疫代替抗生素的趋势性转折一旦出现就不可阻挡。重组人溶菌酶可以很好地弥补抗生素的缺陷，是一种有效的抗菌剂，除可以直接裂解细菌外，还有抗病毒作用。相关研究和实践证明，在化妆品、皮肤、粘膜消毒灭菌和药品等方面具有广阔前景，如治疗由金黄色葡萄球菌、表葡菌、丙酸杆菌或螨虫引起的感染；预防和治疗由流行性感冒病毒引起的感冒，包括甲乙丙三种流行性感冒病毒；对抗正在肆虐人间的新型冠状病毒（详见武功高强的溶菌酶（连载之二）人溶菌酶KO新冠病毒）。重组人溶菌酶对于人体不发生过敏反应，对人体细胞有修复作用，安全无毒副作用，相信今后会开发出越来越多具有重要临床价值的重组人溶菌酶产品，开启现代医学的崭新篇章。