迄今为止,还有一些疾病让人们束手无策。为了解决这些顽疾,科学家上太空、越高山、爬洞穴、翻沙漠,无处不去,而下一个阵地是深海。

 不幸的脑癌患者

你也许听说过脑癌的“恶名”,大脑控制着几乎全部生理活动,生长在这里的肿瘤会影响人们生活的方方面面,而且由于生长的部位特殊,脑部肿瘤的切除手术复杂而危险,复发率高,根治率极低,一旦罹患脑癌,基本相当于被宣判了死刑。

脑癌的发生率不算高,世界范围内脑癌病例仅占所有癌症病例的2%左右。但是,年轻的美国作家阿曼达·约翰逊没想到这种悲剧也发生在了自己身上。2017年的一天,约翰逊正想如常开始自己的写作,忽然感到大脑像被锯子切割一般疼痛,她忍不住痛苦地尖叫出声。

打开网易新闻 查看更多图片

约翰逊被送往医院,核磁共振检查显示她的大脑边缘长有一个巨大的肿瘤,而且肿瘤已经开始向大脑中心生长。这正是约翰逊感到头痛不止的原因,如果放任不管,它还将导致一系列严重后果,包括瘫痪、失语、视力丧失和癫痫发作等。

医生马上为约翰逊安排了肿瘤切除手术,手术非常成功,术后她不再感到头疼。但是,后续检查结果并不乐观,因为约翰逊的脑瘤是最难根治的那种——胶质母细胞瘤,很难切除干净,极易扩散,确诊患者的中位生存期仅为15个月。而约翰逊的癌细胞也没能完全切除,脑癌再次复发了。

 千里之外的救星

如果没有什么奇迹,约翰逊的一生已经能看到头了,未来她将以手术室为家,不断接受一次次手术,直到癌细胞的扩散无法再被抑制,而且,这一段时间不会太长了。好在,不幸中的万幸,千里之外的深海之下,有人为了帮助像她这样的脑癌患者正在辛勤工作着。

“赫拉克勒斯”号在黑暗的太平洋水域缓慢下降,这是一艘配备摄像机、传感器和采样器的遥控潜水器,它的摄像头拍下了绚丽的海底世界:微小的半透明物体在潜水器的前照灯光束中飘浮,就像不断飘落的雪花;一丛丛花枝招展的珊瑚随波漂流;偶尔,会出现一些更大的动物,一只带有许多触手和吸盘的章鱼或一群五彩斑斓的小丑鱼。不过,这些美丽的场景并不是来自美国加州大学的海洋学家保罗·詹森所关心的,他想找的是深海中肉眼看不见的生物——海洋细菌。

海底沉积物中含有种类丰富的海洋细菌。这些微生物虽然很小,但在海洋的物质循环和能量循环中发挥着关键作用,它们靠分解其他生物的尸体来获得有机物,同时将这些有机物转化成能量储存在体内,当其他生物以它们为食时又能获得需要的能量。因此,海洋细菌算是与其他生物交流最频繁的物种。

为了维持正常的生活,海洋细菌经常会生产一些化学物质来抵御捕食者和微生物病毒。科学家发现这些化学物质具有吸引、抑制或杀灭其他病原体等不同作用,他们就想,能不能将这些物质制成抗肿瘤剂、抗生素、抗病毒剂等药物来治疗人类疾病,就像大名鼎鼎的青霉素那样?詹森正是这样一位寻找海洋细菌入药的“神农”,此前他已经从浅海的海洋细菌体内发现了数十种潜在的药用物质,但他从未接触过活在深海(海面4000米以下的地方)的细菌。詹森想知道,深海细菌体内是否还有不为人知的可入药的成分。

“赫拉克勒斯”号帮助了他。“赫拉克勒斯”号由一种新型材料制成,可承受水下4000米处的压力,最长可在水下呆三天。它的一对机械臂能灵巧地收集生物和地质样本,并将最多113千克的样品从海底运送出海。当詹森从“赫拉克勒斯”号传回来的影像中发现了一簇亮黄色的珊瑚时,他命令“赫拉克勒斯”将其采集回来——珊瑚柔软的“枝丫”上布满了软体贝类,这通常是细菌喜欢的共生对象。

  从深海细菌中找新药

将样品采集回来,詹森的工作才算完成了第一步,要找到其中有用的活性成分,他还有许多事要做。

基因技术的发展大大减轻了詹森的工作量。以前他必须用培养基培养许多个菌落,并通过测序技术来依次分离细菌菌株并寻找它们的活性化合物,而现在只需要一步就可以完成——这一过程称为宏基因组学。科学家无需再一点点分离单个细菌菌株并对其基因组进行测序,而是可以从样本中的整个生物群落中提取DNA。然后,詹森会将这些基因序列与基因数据库中已有的细菌序列进行比对,找出未知的或可能有用的序列。

打开网易新闻 查看更多图片

接下来,詹森通过各种技术手段从细菌身上提取相应的化合物,并逐一验证疗效,他检验了从深海细菌身上提取出的大约1000种化合物,只有一种对脑癌细胞表现出了显著的杀伤力,这就是盐孢菌素A。盐孢菌素A能够穿过血脑屏障直接进入脑组织并杀死癌细胞,这是其他抗癌药物做不到的,它在小鼠实验中表现良好,也通过了初期的临床试验。

现在,不幸又幸运的约翰逊也将生存的最后希望寄托在这一药物身上:从2017年9月开始,她每月要注射三次盐孢菌素A制成的药剂。持续治疗了三年多时间,2021年1月她被准许停药,因为在每两月一次的核磁共振检查中,她的大脑中几乎找不到癌细胞的踪迹了,这几年脑癌导致的剧烈头痛也没有发作——她的脑癌被宣告治愈了!脑癌终于不再是不治之症,这都要感谢深海细菌的帮助。

这一成就大大鼓舞了詹森,他将所有被认为可能具有活性的化学物质的基因序列存到基因数据库,供研究其他疾病的科学家使用。其他研究海洋生物的科学家也是这样做的,他们不知道这些化合物究竟是否有用,但是未来的某一天,也许真的会派上用场呢?

最近,这种美好的愿景成真了。詹森和他的同事从数据库中找到了一种靶向组织蛋白酶的化合物,它来自一种海洋蓝藻,也许它将被制成对付新冠病毒的特效药与公众见面。新冠病毒使用组织蛋白酶破开人体细胞的细胞膜从而感染细胞,而新发现的化合物可以抑制新冠病毒的组织蛋白酶的作用,在培养基实验中,它成功抑制了病毒感染细胞。目前,詹森等人正在进行小鼠实验以测试化合物的生物学作用,如果这些实验进展顺利,他们将很快开始第一阶段的临床试验。

在过去30年中,科学家已经从海洋生物体内找到了许多可以制药的活性化合物,但是海洋生物身上仍蕴藏着巨大的未被开发的资源。未来,不知它们又将带给我们怎样的新惊喜。