64年前出生在美國的中國小倉鼠,至今還在爲人類製造疫苗和藥物
來源：把科學帶回家
一百年前一隻來自北京的小倉鼠，直到現在還在爲全世界的人類兢兢業業地製造治病良藥。70%以上的生物製藥和一些新冠疫苗就是這隻小倉鼠細胞的工作成果。今天我們就來了解一下這隻北京小倉鼠的故事。
圖片來源：enzolifesciences.com
1919年的西班牙流感爆發期間，許多患者患上了肺炎。和現在醫院的尖端診斷技術不同，當時爲了判斷肺炎的種類，醫生需要培養患者肺部的細菌，而齧齒動物就是“試劑”。這種方法叫做埃弗裏法（Avery‘s method）。
1919年西班牙流感爆發期間，美國紅十字會救助患者。圖片來源：International Federation of Red
可是在一百年前，小白鼠還沒有普及，它們不僅少見還很昂貴。北京協和醫學院有個叫做謝恩增（E。 T。 Hsieh）的醫生爲了尋找小白鼠的替代品，在北京城裏四處搜尋替代動物。
在當時的北京城裏，中國倉鼠（Cricetulus griseus）是很常見的寵物。這種倉鼠來自我國北方的沙漠地區，數量很多。謝恩增在北京閒逛的時候看到有人在賣中國倉鼠當寵物，於是他就買了一些做實驗，結果大獲成功。
中國倉鼠（Cricetulus griseus）圖片來源：zoologie.uni-halle.de
原來，中國倉鼠是一種很好的實驗動物，因爲它們可以被許多病毒、細菌和寄生蟲感染，是很好的研究載體。
消息出來後，外國的研究者也想飼養這種有趣的動物。不過，中國倉鼠非常難養，它們內卷得很厲害，攻擊性很強，會暴揍其他倉鼠室友，男女一視同仁。
根據第二個在中國之外的地方成功繁育中國倉鼠的人、哈佛大學的研究者 George Yerganian 的描述，有雌性在場，雄性打得少一點；但是雄性在不在場不影響雌性互毆。因此在人工圈養條件下，母倉鼠的繁殖率很低。
這件事引起了美國人 Victor Schwentker 的興趣。
1948年時，Schwentker 擁有美國東北部最大的實驗動物飼養場，他也知道中國倉鼠對生物研究的價值，於是就委託正在中國研究瘧疾的 Robert Watson 醫生幫他進貨。
1948年，在北京協和醫院的病理學研究者胡正祥的幫助下，Robert Watson 把中國倉鼠偷運到了美國。不過在戰爭的背景下，當時的中國政府懷疑兩人有製造生化武器的嫌疑，因此把他們定了罪，胡正祥被送去勞改了半年。
得到了中國倉鼠後，Schwentker 就開始了繁育工作。兩年後，他成功地在中國以外的地方培育出了中國倉鼠的種羣，許多研究者慕名前來要貨。
然而，中國倉鼠畢竟是傲嬌而難伺候的，Schwentker 後來放棄了，但也沒有把繁殖方法公之於衆。好在後來 Yerganian 自己摸索出了飼養方法。在近10年裏，他成了美國的中國倉鼠的唯一供應商。
1957年，科羅拉多大學的遺傳學家 Theodore Puck 從 Yerganian 那兒要到了一隻母中國倉鼠，然後開始用它的肺、腎臟、脾臟和卵巢的細胞進行體外培養。
實際上，和可以無限增殖的癌細胞不同，正常生物的細胞在分裂一定次數後就會死亡，在培養皿這樣的異環境裏就更不用提了。但是，這隻中國倉鼠的卵巢細胞開了掛，它不但可以像癌細胞一樣無限增殖，還完全適應了脫離肉體、活在硅基中的生活。
這種可以無限增殖的能力叫做“永生化”，我們熟知的海拉細胞就在人體外實現了永生化。中國倉鼠的卵巢細胞是首個在培養皿內實現永生化的動物細胞，而且還是完全自發的。就這樣，Puck 成功用中國倉鼠卵巢的細胞製造出了CHO細胞系。
CHO 細胞系。圖片來源：wikimedia
實際上，要成爲製藥產業的民工必須要滿足一個重要的指標，那就永生化。Puck 可能自己也沒料到，他製作的 CHO 細胞系成了生物醫學研究者的物質伴侶，生物製藥廠的聚寶盆。
和本體不同，CHO 細胞系是很優秀的打工細胞。大藥廠輝瑞的研發部部長 Paul Mensah 表示：“CHO 細胞系很容易適應不同的環境。許多哺乳動物細胞需要特定的環境才能生長，但是 CHO 細胞可以在懸浮液裏生長。”這樣一來，CHO 細胞系就可以在大缸裏進行大規模培養，生產成本就降低了。
此外，CHO 細胞系還特別聰明上進，知道怎麼摺疊蛋白質。是這樣的，蛋白質雖然是由氨基酸銜接而成的分子，但是氨基酸串聯起來以後還要扭個造型，成爲特定的 3D 結構後纔有作用。
雖然細菌、酵母菌和一些真菌也能實現規模化培養，但是它們不太會“摺紙”，這方面的本領還是 CHO 強。
蛋白質摺疊。圖片來源：deepmind alphafold
於是乎在70年代，藉助新出現的基因工程技術，CHO 被改造，用於製造各種不同的蛋白質藥物，比如生長激素等人生物蛋白。
很快，CHO 細胞系成了生物製藥行業的標準細胞系，妥妥的團寵。就像大腸桿菌是微生物研究的標準生物一樣，Puck 把 CHO 細胞叫做“哺乳動物中的大腸桿菌。”
實際上，目前全球70%的生物製劑（活細胞製造的蛋白質類藥物）是用中國倉鼠卵巢細胞製造的，而全球最暢銷的10大生物製劑也是 CHO 的工作成果。2013年，全球用 CHO 細胞系製造的藥物的銷售額超過了570億美金。
不少疫苗也是 CHO 細胞系製造的。疫苗有很多種類，其中重組亞單位疫苗（recombinant subunit vaccines）是用病原體中能引起免疫反應的蛋白質（抗原）製作的，而這些蛋白質通常是用 CHO 細胞生產的。
我國的第五個新冠疫苗：重組亞單位疫苗。圖片來源：anso.org.cn
在3月份，我國批准了第五個新冠疫苗，這個疫苗就是由中國疾病預防控制中心研發、由 CHO 細胞製造的重組亞單位疫苗。其中的有效成分就是被植入了新冠病毒基因的 CHO 細胞系製造的新冠病毒表面的刺突蛋白。
因爲 CHO 細胞系在生物工程學中的地位，Puck 獲得了1973年哥倫比亞大學頒發的路易莎·格羅斯·霍維茨獎（Louisa Gross Horwitz Prize），評委稱他研發了首個可以在體外增殖的動物細胞，對動物細胞生物學有重要的貢獻。
中國倉鼠。圖片來源：LSF magazine
除了成爲永生的打工人，中國倉鼠還有很多有趣的故事。
上文提到的哈佛大學的研究者 George Yerganian 指出，中國倉鼠有三大特徵：染色體數量少、頰囊壁薄、蛋蛋特別大。
中國倉鼠只有22條染色體，比一般哺乳動物要少近一半。染色體數量少使它成爲優秀的遺傳學對象，而薄薄的頰囊可以讓研究者觀察血管、腫瘤發展等生理活動。
倉鼠的頰囊。圖片來源：Shirley Magielse / EyeEm / Getty Images
中國倉鼠的蛋蛋也是倉鼠家族中的翹楚。要知道成年中國倉鼠的體長是9釐米，但是它們蛋蛋的直徑有2.5-3釐米，差不多是體長的三分之一。再加上中國倉鼠背部有着一條貫穿脊椎的深色條紋，和其他品種的倉鼠相比，公中國倉鼠的體型比較像“中”字，這就是中華家倉鼠的種族天賦吧。
中國倉鼠的毛色也包含着不少未解之謎。
根據英國倉鼠協會（National Hamster Council），中國倉鼠有兩種常見的配色：普貨（棕灰色）和顯性白斑（Dominant Spot）。顯性白斑指的是，小倉鼠身上有白斑，而白斑這種屬性來自顯性基因（Ds），父母雙方必然有一隻也是顯性白斑。
普貨（棕灰色）和顯性白斑（Dominant Spot）中國倉鼠
另有一種非常罕見的黑眼白（Black-eyed White）只出生於雙顯性白斑的家庭。這提示黑眼白可能攜帶兩個致命的顯性白斑等位基因（DsDs）。
實際上早在1987年，麻省理工學院的研究者發表在 Cell 上的一項研究指出，帶有兩個顯性白斑等位基因的小鼠（Mus musculus）身上有大片白斑，大都不育，而且常有嚴重的貧血。這主要是因爲顯性基因影響了小鼠胚胎的幹細胞的增殖，最終使胚胎的造血功能失靈。
倉鼠家族也出現了類似的情況。敘利亞倉鼠（Mesocricetus auratus）也有類似的致死基因。
敘利亞倉鼠的顯性白斑。圖片來源：therealhamsterfacts.wixsite.com
它們的白斑基因也是顯性的，如果帶有一個顯性等位基因，一個隱性，倉鼠身上會長出白斑。但是如果帶有兩個顯性等位基因（DsDs），那麼小倉鼠在出生前就會死去。因此，所有在世的敘利亞倉鼠均不帶有兩個顯性的白斑等位基因。
中國倉鼠似乎也被這種白斑基因詛咒了。
1987年，英國伯明翰大學的動物學研究者發現，白斑和無斑（2個隱性dsds）的中國倉鼠生下的後代裏，白斑和無斑的比例大於1/3，但又少於1/2。
黑眼白（Black-eyed White）中國倉鼠。圖片來源：therealhamsterfacts.wixsite.com
根據孟德爾定律，如果白斑基因是致死的，那麼這個比例應該是1/2，因爲帶兩個顯性的白斑等位基因的都胎死腹中。如果不致死，那這個比例應該是1/3，現在在兩個數字之間就有點離譜。
這些研究者認爲，白斑等位基因雖不致命但“有毒”，一部分雙顯性的白斑（也就是黑眼白）可能在孃胎裏就死了，因此出生後的比例扭曲。不過遺憾的是，研究這個問題的人很少，直到現在也沒有確切的答案。
中國倉鼠喫飯前：中。中國倉鼠喫飯後：田。
