定基因线路的有益大肠杆菌,细菌在遇到血红素后立即病毒由预防性疫苗变为治疗病毒感染的药物,且其药效 表达发光蛋白,以检验消化道岀血。细菌位于被半透膜随着三联密码子数目的增加而增强。这一发现颠覆了病 覆盖的定制传感器上,这种膜可以允许周围小分子透毒疫苗研发的理念,成为活病毒疫苗的重大 过,但不会泄露细菌。在盛放细菌的4个小皿下面是一赖于少数的几个氨基酸突变所获得的传统减毒活病毒相 个光电晶体管,用于测量细菌的产光量,并将数据传递比较,合成减毒病毒的减毒效果来源于多达几百处的密 给微处理器,再通过无线电发送给附近的计算机或智能码子变化所产生的累积效应,因此几乎不可能回复突变 手机。研究人员专门开发了一款 Android应用程序用来到野生型病毒,其安全性大大提高;同时,获得减毒病 分析这些数据。当传感器通过胃部时,内部细菌就能一毒株所需时间短,极大地缩短了疫苗的研发周期。中国 路捕获目标标志物。传感器总长仅约3.8cm,运行功率科学院武汉病毒硏究所团队成功利用该技术硏制岀新型 约13μW;目前在大型哺乳动物猪身上已证明了传感器的寨卡病毒(ZIKV)弱毒疫苗,单次免疫后就可以剌激 的有效性。该团队还另外设计了响应炎症标志物的其他小鼠产生高滴度中和抗体,获得完全的攻毒保护,并且 传感器 可以阻止ZIKV通过母体垂直传播给子代。由于其基因组 1.1.3人工细菌用于抵抗疟原虫 中引入了2568个同义突变,回复突变的风险极低。 疟疾由疟原虫这种单细胞生物寄生诱发,疟原虫通1.2.2人工病毒用于肿瘤治疗 过受感染的雌性按蚊叮咬传至人类。因此,对按蚊的控 人工改造的溶瘤病毒可以通过选择性肿瘤细胞杀伤 制被认为是预防疟疾的重要手段。中国科学院上海植物和抗肿瘤免疫的双重杀瘤机制,选择性地复制和杀死癌 生理生态研究所等发现一种沙雷氏菌属( Serratia)的新细胞而不伤害健康组织。其原理在于,肿瘤驱动突变往 菌株ASI能在按蚊中进行持续跨代传播,并成功地人工往特异性地增加肿瘤细胞中病毒复制的选择性,且许多 构建岀能同时分泌表达5个抗疟基因的菌株,能够有效肿瘤细胞具有抗病毒I型干扰素信号传导的缺陷,因此支 减少92%—93%的疟原虫卵囊。通过高效驱动抗疟效应持选择性病毒复制。肿瘤微环境中的病毒复制,可以克 分子快速散播到整个蚊群中,能够使按蚊成为无效的疟服肿瘤的免疫抑制,并促进抗肿瘤免疫。例如,北京奥 疾媒介,实现从源头上阻断疟疾传播。 源和力生物技术有限公司研发的重组人 GM-CSF单纯疱 12人工病毒噬菌体的诊疗应用 疹病毒注射液( Orient010),其基因组中删除了HSV-1 病毒是最简单的生命体,对病毒的基因改造非常有的致病基因,并插入了编码人粒细胞-巨噬细胞集落刺激 助于我们对特定基因的认识和利用。新兴的合成生物学因子(GM-CSF)的DNA片段,使产品只特异性在肿瘤 为研究病毒及开发诊疗策略提供了新的思路和手段。 细胞中复制,导致肿瘤细胞裂解死亡,同时释放肿瘤抗 12.1人工病毒用于减毒疫苗构建 原,并通过载体表达的GM-CSF蛋白激活全身抗肿瘤 北京大学团队通过合成生物学方法构建减毒活疫苗抗原的特异性免疫反应。 OrienT010已进入了国家优先 的策略被称为“合成减毒病毒工程技术”。研究人员利审评药品目录,最快有望于2019年批准上市,用于瘤 用琥珀密码子(终止密码子)可以识别非天然氨基酸的内注射治疗恶性黑色素瘤。目前已上市的溶瘤病毒产品 原理,将病毒复制基因的部分编码密码子突变成终止密有上海三维生物技术公司的安科瑞(腺病毒)用于头颈 码子,使其在感染人体细胞后,不能进行完整的蛋白质瘤治疗、美国安进公司的TVEC(单纯疱疹病毒)用 翻译,从而获得了活病毒疫苗。所获得的病毒疫苗具有于黑色素瘤治疗等。目前,我国已进入临床试验阶段的 安全性和有效性。进一步突变3个以上三联密码子,使还有中山大学团队的甲病毒M1,可用于13种高发肿瘤 12202018年·第33卷·第11期1220 2018 年 . 第 33 卷 . 第 11 期 应用领域 定基因线路的有益大肠杆菌，细菌在遇到血红素后立即 表达发光蛋白，以检验消化道出血。细菌位于被半透膜 覆盖的定制传感器上，这种膜可以允许周围小分子透 过，但不会泄露细菌。在盛放细菌的 4 个小皿下面是一 个光电晶体管，用于测量细菌的产光量，并将数据传递 给微处理器，再通过无线电发送给附近的计算机或智能 手机。研究人员专门开发了一款 Android 应用程序用来 分析这些数据。当传感器通过胃部时，内部细菌就能一 路捕获目标标志物。传感器总长仅约 3.8 cm，运行功率 约 13 μW；目前在大型哺乳动物猪身上已证明了传感器 的有效性[7]。该团队还另外设计了响应炎症标志物的其他 传感器。 1.1.3 人工细菌用于抵抗疟原虫 疟疾由疟原虫这种单细胞生物寄生诱发，疟原虫通 过受感染的雌性按蚊叮咬传至人类。因此，对按蚊的控 制被认为是预防疟疾的重要手段。中国科学院上海植物 生理生态研究所等发现一种沙雷氏菌属（Serratia）的新 菌株 AS1 能在按蚊中进行持续跨代传播，并成功地人工 构建出能同时分泌表达 5 个抗疟基因的菌株，能够有效 减少 92%—93% 的疟原虫卵囊。通过高效驱动抗疟效应 分子快速散播到整个蚊群中，能够使按蚊成为无效的疟 疾媒介，实现从源头上阻断疟疾传播[8]。 1.2 人工病毒/噬菌体的诊疗应用 病毒是最简单的生命体，对病毒的基因改造非常有 助于我们对特定基因的认识和利用。新兴的合成生物学 为研究病毒及开发诊疗策略提供了新的思路和手段。 1.2.1 人工病毒用于减毒疫苗构建 北京大学团队通过合成生物学方法构建减毒活疫苗 的策略被称为“合成减毒病毒工程技术”。研究人员利 用琥珀密码子（终止密码子）可以识别非天然氨基酸的 原理，将病毒复制基因的部分编码密码子突变成终止密 码子，使其在感染人体细胞后，不能进行完整的蛋白质 翻译，从而获得了活病毒疫苗。所获得的病毒疫苗具有 安全性和有效性。进一步突变 3 个以上三联密码子，使 病毒由预防性疫苗变为治疗病毒感染的药物，且其药效 随着三联密码子数目的增加而增强。这一发现颠覆了病 毒疫苗研发的理念，成为活病毒疫苗的重大突破。与依 赖于少数的几个氨基酸突变所获得的传统减毒活病毒相 比较，合成减毒病毒的减毒效果来源于多达几百处的密 码子变化所产生的累积效应，因此几乎不可能回复突变 到野生型病毒，其安全性大大提高；同时，获得减毒病 毒株所需时间短，极大地缩短了疫苗的研发周期[9]。中国 科学院武汉病毒研究所团队成功利用该技术研制出新型 的寨卡病毒（ZIKV）弱毒疫苗，单次免疫后就可以刺激 小鼠产生高滴度中和抗体，获得完全的攻毒保护，并且 可以阻止 ZIKV 通过母体垂直传播给子代。由于其基因组 中引入了 2 568 个同义突变，回复突变的风险极低[10]。 1.2.2 人工病毒用于肿瘤治疗 人工改造的溶瘤病毒可以通过选择性肿瘤细胞杀伤 和抗肿瘤免疫的双重杀瘤机制，选择性地复制和杀死癌 细胞而不伤害健康组织。其原理在于，肿瘤驱动突变往 往特异性地增加肿瘤细胞中病毒复制的选择性，且许多 肿瘤细胞具有抗病毒 I 型干扰素信号传导的缺陷，因此支 持选择性病毒复制。肿瘤微环境中的病毒复制，可以克 服肿瘤的免疫抑制，并促进抗肿瘤免疫。例如，北京奥 源和力生物技术有限公司研发的重组人 GM-CSF 单纯疱 疹病毒注射液（OrienX010），其基因组中删除了 HSV-1 的致病基因，并插入了编码人粒细胞-巨噬细胞集落刺激 因子（GM-CSF）的 DNA 片段，使产品只特异性在肿瘤 细胞中复制，导致肿瘤细胞裂解死亡，同时释放肿瘤抗 原，并通过载体表达的 GM-CSF 蛋白激活全身抗肿瘤 抗原的特异性免疫反应。OrienX010 已进入了国家优先 审评药品目录，最快有望于 2019 年批准上市，用于瘤 内注射治疗恶性黑色素瘤。目前已上市的溶瘤病毒产品 有上海三维生物技术公司的安科瑞（腺病毒）用于头颈 瘤治疗、美国安进公司的 T-VEC（单纯疱疹病毒）用 于黑色素瘤治疗等。目前，我国已进入临床试验阶段的 还有中山大学团队的甲病毒 M1，可用于 13 种高发肿瘤