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科研资讯:新冠病毒“刺突”蛋白首次被成功绘制

阅读人数:1052 发布时间:2020/3/5 11:25:21

    上海劲马报道:新型冠状病毒肺炎疫情爆发以来,全球科研队伍“各显其能”,竞相开发潜在的疫苗和药物来对抗这种新病毒。而现在,一篇发表在顶级学术期刊《科学》杂志上的论文称,研究人员已确定了新型冠状病毒用来入侵人类细胞的一种关键蛋白质的分子结构,文章称,“这一‘突破性’的成果可能是开启新冠病毒疫苗成功之门的钥匙。”

    据《生命科学》网站19日报道,此前发布的研究表明,冠状病毒往往通过所谓的“突刺”蛋白入侵细胞,但这些蛋白在不同的冠状病毒中呈现出不同的形态。美国得克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学副教授杰森·麦克莱伦指出,弄清新型冠状病毒中刺突蛋白的形态,是确定如何“瞄准”病毒的关键。

    虽然冠状病毒利用许多不同的蛋白质来复制和入侵细胞,但突刺蛋白是它用来与受体结合的主要表面蛋白,而受体是另一种充当进入人类细胞“门户”的蛋白质。当刺突蛋白与人类细胞受体结合后,病毒膜与人类细胞膜融合,使得病毒基因组得以进入人类细胞并开始感染。

    “所以,如果能防止两者结合与融合,就能阻止病毒进入人体,”麦克莱伦告诉《生命科学》,“但是,要瞄准这种蛋白质,你首先需要知道它长什么样。”

    本月初,一篇同样发布于《自然》杂志的论文公布了新型冠状病毒的基因组。利用这一基因组,麦克莱伦及其团队与美国国立卫生研究院(NIH)合作,确定了构成刺突蛋白的特定基因。然后,他们把基因信息发送给一家公司,后者创造出了这些基因并将其传回,随后,研究小组将这些基因注射到实验室培养皿中的哺乳动物细胞中,这些细胞产生了刺突蛋白。

    接下来,研究小组利用低温电子显微镜重建了新冠病毒表面的刺突蛋白在原子尺度上的3D“蓝图”。该蓝图揭示了这种分子的结构,描绘了其每个原子在空间中的位置。

    新型冠状病毒刺突蛋白在原子尺度上的3D“蓝图”。图据《科学》

    “令人印象深刻的是,这些研究人员能够如此迅速地获得这种结构,”密歇根大学流行病学副教授奥布里·戈登说道。“这是非常重要的一步,可能有助于开发出一种针对新冠病毒的疫苗。”

    哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的教授斯蒂芬·莫尔斯也同意这一观。他告诉《生命科学》,这种突刺蛋白“将是快速开发疫苗抗原和治疗的可能性选择”。他补充说,了解这种结构将“非常有助于开发具有良好活性的疫苗和抗体”。

    目前,麦克莱伦的研究小组正将这些原子“坐标”数据发送给世界各地数十个研究小组,这些小组正致力于研发针对新型冠状病毒的疫苗和药物。与此同时,麦克莱伦和他的团队希望利用这张刺突蛋白图谱作为疫苗的基础。

    当外来细菌或病毒侵入人体时,免疫细胞会产生一种叫做“抗体”的蛋白质进行反击。这些抗体与外来入侵者的特定结构结合,被称为“抗原”。但是产生抗体是需要时间的,因此出现了预防性的疫苗。疫苗就是灭活或减毒的抗原,它们能够在人体暴露于病毒之前,就训练人体免疫系统产生这些抗体。

    麦克莱伦说,理论上,这种刺突蛋白本身“可能是疫苗,也可能是一种疫苗的变体”。他补充道,当你注射这种以刺突蛋白为基础的疫苗时,人类会产生针对突刺的抗体,然后如果它们接触到活病毒,身体就会做好准备。

    基于之前对其他冠状病毒的研究,研究人员采取了引入突变的方式来创造一个更稳定的分子。“这个分子看起来表现得很好,这种结构某种程度上证明了分子是稳定的,这正是研究团队所希望的。因此,我们和其他人现在将使用创造的分子作为疫苗抗原的基础。”麦克莱伦表示。他称,美国国立卫生研究院的同事现在将把这些刺突蛋白注射到动物体内,以观察蛋白是如何触发抗体产生的。

    然而即便如此,麦克莱伦认为疫苗最终可能在18到24个月后才能问世。他说,这“与正常疫苗开发相比已经相当快了,正常疫苗开发可能需要10年左右”。
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