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吸猫可能带来生命危险,这项诺奖级技术可以解决

科研圈 2021-11-30


为了满足过敏人群的“吸猫”愿望,避免他们因此产生严重过敏反应、引发生命危险,科学家们开始用诺奖级技术改造猫了。


图片来源:"Kitty Cuddle" by Simon_sees is licensed under CC BY 2.0


来源  The Atlantic

作者  Sarah Zhang

翻译  阿金

编辑  魏潇


真正的“不会让人过敏的猫”只是传说。因为所有猫——长毛猫、短毛猫以及无毛猫,都会分泌一种名为 Fel d 1 的有害小分子蛋白。这种蛋白会出现在猫的唾液和油脂腺体中,是导致人们对猫过敏的主要原因之一。即便是同一品种,有些猫的分泌量也会比它的同类高出 80 倍,没人知道为什么。有些猫这个月分泌量大,下个月分泌量小。还有一些特定品种的 Fel d 1 平均分泌量确实更低,但证据少之又少。早在 21 世纪初,一家初创公司大肆营销自己培育出的超低过敏原猫,结果声誉扫地,狼狈倒闭,给一些顾客留下了让他们喷嚏不止的宠物猫。还有一些人预付了上千美金,结果连猫影子都没看到。这说明对于无过敏原猫,市场需求很旺盛,只是没人能培育出来。


尽管传统的育种手段失败了,但科学家开始转而采用生物技术。近几年来,一系列看上去颇有科幻色彩的策略瞄准了 Fel d 1:包裹在蛋黄衍生物中、可以中和过敏源的粗磨猫粮,使用黄瓜花叶病毒以欺骗猫免疫系统的疫苗,以及使用获得了 2020 年诺贝尔化学奖的 CRISPR 技术从猫 DNA 中消除编码 Fel d 1 的片段的基因疗法。首先,粗磨猫粮在商店货架上就有售,例如普瑞纳的猫粮(Pro Plan LiveClear),而疫苗已经在 100 多只猫身上进行过实验。尽管可行的基因疗法还很遥远,但科学家已经尝试在培养皿内删除了猫细胞里编码 Fel d 1 的基因。


不过,上述手段都无法彻底消灭 Fel d 1,但能降低过敏原水平,避免眼睛发痒、喷嚏不断。(顺便一提,从技术角度来看,日常表达中说的“不会过敏”仅仅意味着“低过敏原”。)这足以让过敏的主人留住自己心爱的猫咪。来自美国佐治亚州的过敏症专科医师威廉·尼什(William Nish)说:“我年轻时一直说:‘你其实需要处理掉你的猫。’” “这让我变得非常不受人待见。”像他这样的过敏症专科医师现在建议猫主人尝试服用抗过敏药,或者给自己打防过敏针,同时告诉他们使用 HEPA 过滤器,经常给猫洗澡,不要让猫进卧室。


不过,这些策略主要用在人身上,新兴生物技术的目标则是根据人的意愿完全改造猫。这可能也不是什么特别新鲜的观点,其中包括一些前沿技术,但也可以被理解为是我们与猫相处一千多年后合乎逻辑的下一步:经过漫长岁月,我们已经将野外“杀手”变成了毛茸茸的小乖乖,晚上 8 点准时喵喵叫着要吃饭,吃完窝在床上睡觉。在一个世纪以前,宠物猫大部时间都是在外面溜达,完全宅家的猫是相当现代的产物(可能要归功于猫砂的发明)。只是当猫咪离我们的物理距离越来越近时,它们身上分泌的 Fel d 1 也变成了问题。


图片来源:Pixabay



猫猫大改造


埃比尼泽·萨蒂亚拉吉(Ebenezer Satyaraj)是普瑞纳的母公司雀巢的分子营养部门主管,几十年前,他最先开始思考如何利用猫粮对付 Fel d 1。他告诉我,其中一个关键思路,就是猫咪花费大量时间给自己舔毛。正常情况下,这一行为会让猫咪唾液中的 Fel d 1 遍布全身毛发,然后沾到你的沙发、毛衣、床等各种地方。但如果你给猫投喂的粮食能够中和它们口腔中的 Fel d 1,干扰这一过程,结果会怎样呢?


萨蒂亚拉吉和团队是这样实现他们的想法的:将 Fel d 1 注射入母鸡体内,母鸡免疫系统把 Fel d 1 当作外来病原体,积累能与 Fel d 1 结合并进行中和的抗体。这些抗体最终也会出现在蛋黄中,将保护的力量传给小鸡,因此提纯鸡蛋的蛋黄就能获得 Fel d 1 的中和抗体。重要的是,这类抗体会跨物种发挥免疫作用:例如,由鸡蛋蛋黄抗体制成的猪饲料添加剂,可以帮助猪抵抗大肠杆菌,发挥保护作用。因此,萨蒂亚拉吉想要用蛋黄抗体去中和猫体内的 Fel d 1,最终,他们能通过与鸡免疫系统的合作保护过敏人群。


结果奏效了。吃了蛋黄“外衣”包裹的猫粮的猫,它们的过敏原分泌量平均减少了 47%。萨蒂亚拉吉表示,他们的目标是将 Fel d 1 水平降至某个能令过敏症状最小化的阈值。这可能不足以帮助所有人,但一些人确实能因此受益。一项关于过敏人群的研究发现,使用这种猫粮确实有助于减少充血和眼睛发痒。粗磨猫粮的效果将取决于宠物猫原本能分泌多少 Fel d 1,以及主人对过敏原的敏感程度。只要你持续向猫咪投喂这种猫粮,所有(抗过敏)效果都会持续。


第二个降低猫过敏原的思路是利用猫本身的免疫系统,这可能持续得更长久。2013 年,瑞士苏黎世大学(University of Zurich)的科学家成立了“Saiba 动物保健”公司(Saiba Animal Health)制造给猫使用的、可减少 Fel d 1 分泌的疫苗。他们使用源自人类疫苗研发的多部分策略:将 Fel d 1 蛋白藏在黄瓜花叶病毒外壳中,同时嵌入些许破伤风毒素。Saiba 首席运营官加里·詹宁斯(Gary Jennings)解释道,这套把戏会让猫免疫系统将 Fel d 1 识别为病毒的一部分,一旦免疫系统被启动,猫就开始制造抗体中和 Fel d 1。它们分泌的过敏原水平在几周之内确实会降低,猫接种疫苗之后它们的主人就能多花点时间和宠物相处。该公司已将这一技术授权给一家大型动物保健公司,希望收集到获得监管部门批准所必须的数据,但詹宁斯表示自己无法透露其名称。


我交谈过的人类医生和兽医都认为,这样的疫苗可能处于一个微妙的阈限空间内为治疗人类而给猫接种的疫苗到底算动物疫苗还是人类疫苗?应该由谁来监管它?詹宁斯告诉我,在与美国食品药品监督管理局(FDA)和欧洲药物管理局(EMA)交流之后,两大部门都将其视作动物疫苗,但略有区别。美国 FDA 需要确保疫苗不会伤害猫,且对人类奏效,但 EMA 想要权衡对猫本身的利弊。


我们如何在动物治疗风险与主人便利愉悦之间取舍呢?提出这个问题的瞬间,我感到很新奇,直到我意识到只有猫过敏疫苗的新奇性让这个问题成立。我们过去常常靠剪猫的指甲来保护自己的家具,这种行为如今已不再被接受。但我们仍然会摘除它们的睾丸或卵巢,抑制它们的性行为,因为作为室内宠物,它们发情很惹人烦。现在我们仍完全接受这种行为,且高度鼓励。那你就能说,如果能被改造变得更宜家,让主人更开心、更宠爱它们,手术或者疫苗就是为猫好吗?


为了判断靶向 Fel d 1 的潜在危害,我们还需要更好地理解这种蛋白质以及它在猫体内的确切工作机制。可惜,“没人知道答案。”来自美国亚特兰大专门治疗猫的兽医德鲁·韦格纳(Drew Weigner)说到。科学家假设说,Fel d 1 可能类似信息素,作用是传递社交信号。那它可能对家猫不那么重要,尤其是单独养家里的猫。公猫倾向于制造更多 Fel d 1,而给公猫绝育实际上已经将这种蛋白的分泌水平降低了三到五倍,这也表明我们早已定期改变过猫的 Fel d 1 了。猫不同个体之间过敏原水平的高度变化性也暗示,降低 Fel d 1 水平应该不会产生巨大的(不良)后果。事实上,针对抗 Fel d 1 猫粮和接种疫苗的研究也没有发现猫产生了与 Fel d 1 水平降低相关的显著不良反应。


图片来源:Pixabay



彻底删除


但如果你想要更进一步,从猫 DNA 中消灭编码 Fel d 1 的基因呢?“室内生物技术”公司(Indoor Biotechnologies)的研究人员妮可·布拉克特(Nicole Brackett)一直在使用强大的基因编辑技术 CRISPR 来删除猫细胞内的基因。作为研究的一部分,她已调查了 Fel d 1 对所有猫的作用,包括家猫和野猫。结果发现,编码 Fel d 1 的基因序列在不同物种间差异巨大,例如从豹子到狮子,在猫咪种群内部也是如此。实际上,该基因在演化过程中不是保守的,这表明它“可能在功能上对于猫来说并非必要”,布拉克特说道。


这家公司的目标不是靠基因改造培育出没有 Fel d 1 的新品种猫,因为公司没有兴趣开展这方面的业务。布拉克特和同事希望为基因疗法奠定基础,以注射形式从足够多的细胞中消除 Fel d 1,抑制蛋白的全面表达。在实验室环境下,布拉克特在培养皿中敲除猫细胞中编码 Fel d 1 的基因的成功率已经能达到 55%。她说,如果宠物猫每隔几个月或者一年见一次兽医,接受基因疗法注射,最终达到的 Fel d 1 降低效果可能足以让猫变更成“抗过敏猫”。但眼前还有许多挑战。布拉克特用来检测这种 CRISPR 方法的是一种实验室常用细胞,这种细胞生长很快,来自猫肝脏,但不会天然分泌 Fel d 1。所以她仍需要确定 CRISPR 是否会在唾液细胞和油脂腺体细胞内奏效。接下来,还需要弄清楚如何将 CRISPR 机器“偷运”到活体动物细胞中,这对人类 CRISPR 疗法也是关键性难题。


科学家还有很长一段路要走。这个团队在 20 世纪 90 年代首先分离出了编码 Fel d 1 蛋白的基因,室内生物技术公司的总裁和 CEO 马丁·查普曼( Martin Chapman)是其中一员。他说,在那时团队成员就一直在思考,如果能够消除这些基因,不就太棒了吗?但限于当时的技术,这一想法不可能实现。对付猫过敏原的所有新思路都依赖其他领域的突破:当然首先是 CRISPR,然后还有蛋黄抗体的研发,制造人类疫苗新策略的发明等等。在 21 世纪,生物技术正悄无声息地接触我们生命的方方面面,因此用到我们的宠物身上也不是那么出人意料。


如今,生活在室内的家猫早已不是最初那徘徊在人类栖息地、捕杀啮齿动物的野生猫科动物。我们根据自己的生活方式改造了猫,只要猫咪始终是宠物,改造就会继续下去。最终,我们可能会拥有真正的不会让人过敏的猫。


原文链接:

https://www.theatlantic.com/science/archive/2021/11/make-cat-hypoallergenic/620618/


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