#武漢一線報道# #聚焦新型肺炎疫情# #新冠肺炎疫情#(健康時報後方記者 韋川南 郝倩玉 武漢前方記者 張赫)3月2日,習(xi) 近平總書(shu) 記來到清華大學醫學院,考察新冠肺炎防控科研攻關(guan) 工作。清華大學的張林琦教授作為(wei) 科學家代表之一向總書(shu) 記匯報了所在團隊的疫苗研究進展。
其中匯報的一個(ge) 重要內(nei) 容,就是新冠病毒入侵人體(ti) 瞬間與(yu) 人體(ti) 細胞複合物的結構。 “知道了病毒如何打開人體(ti) 的‘大門’,就能夠進一步知道如何來保護這個(ge) ‘大門’。”3月8日,張林琦教授做客人民名醫直播,解密新冠疫苗研發,並向健康時報記者詳細介紹了他和科研團隊尋找新冠病毒打開人體(ti) 鑰匙的攻關(guan) 之路。
新冠病毒有一把開啟人體(ti) 細胞的鑰匙
2月18日,清華大學醫學院張林琦教授與(yu) 生命學院王新泉教授所帶領的課題組合作成功解析了新型冠狀病毒(2019-nCoV)表麵刺突糖蛋白受體(ti) 結合區(receptor-binding domain, RBD)與(yu) 人受體(ti) ACE2蛋白複合物的晶體(ti) 結構。
作為(wei) 新冠病毒疫苗開發過程的關(guan) 鍵突破,這一成果影響重大!
“這是微觀世界研究病毒和細胞遭遇戰最最重要的環節。”張林琦教授介紹,病毒在自然界無法生存,除非能有效進入個(ge) 體(ti) ,並且成功感染一個(ge) 細胞,才能達到複製和更新換代的周期,如果病毒進入體(ti) 內(nei) 後,找不到細胞怎麽(me) 辦,那就會(hui) 非常迅速被清楚掉。所以,病毒一定會(hui) 利用表麵的鑰匙打開相應細胞的鎖,所以了解病毒的結構,它的鑰匙功能,非常非常重要。
張林琦教授與(yu) 生命學院王新泉教授所帶領的課題組,共同合作解析的,正是新冠病毒的鑰匙和打開細胞鎖的結構基礎。
細胞的鎖,就是人體(ti) 細胞上的特定蛋白。人體(ti) 在感染後免疫係的B淋巴細胞可以產(chan) 生抗體(ti) ,阻斷病毒的鑰匙打開人體(ti) 細胞蛋白的鎖。抗擊病毒的保護機製,主要是依靠抗體(ti) ,那麽(me) 抗體(ti) 長什麽(me) 樣?張林琦教授說,抗體(ti) 小分子就像一個(ge) 彈弓,是防止病毒感染和疾病進展非常重要的武器。它有兩(liang) 個(ge) 分叉,對外來物質有著精準和特異的識別並促進其清除。但對自己正常組織沒有任何識別。
人體(ti) 感染病毒後,就會(hui) 產(chan) 生保護機體(ti) 的抗體(ti) ,可是隻有一部分抗體(ti) 有高效抑製病毒的能力。
為(wei) 什麽(me) 很多抗體(ti) 不具備功能呢?這就是病毒的狡猾所在。
新冠病毒進入機體(ti) 後,它通過自己的這把“鑰匙”會(hui) 誘導免疫反應產(chan) 生跟它不相關(guan) 的反映,在一些抗體(ti) 被忽悠的時候,病毒即可成功打開這把鎖,進入細胞,繁殖子孫萬(wan) 代。
“我們(men) 看到了高清晰度的所有鑰匙的相互作用。這個(ge) 結構及其高精度,精準到上億(yi) ,十億(yi) 甚至百億(yi) 分之一米的程度,使我們(men) 非常清晰地看到了病毒是如何用它的鑰匙打開我們(men) 的鎖。從(cong) 而了解病毒的生物學基礎。”張林琦教授說,找到了新冠病毒的這把鑰匙,就可以研究一些非常有效的阻斷藥物,如抗體(ti) 藥物或化學藥物等。
怎麽(me) 找到新冠病毒的鑰匙
一月中旬,新型冠狀病毒引發的肺炎疫情在武漢集中爆發的信息,第一時間引起了在張林琦教授的關(guan) 注。
“當得知這次疫情是新的冠狀病毒時,我們(men) 立馬做了一個(ge) 明智的決(jue) 定:我和王新泉教授的課題組整合起來,盡最大努力,應對這種新病毒,針對這個(ge) 鑰匙和鎖的關(guan) 係展開重點攻關(guan) 。”張林琦教授介紹,具體(ti) 來說包括蛋白合成、質粒的構建、蛋白的純化等。
在此之前,張林琦教授已經有十餘(yu) 年的冠狀病毒研究經曆,為(wei) 新冠病毒研究領域積累了寶貴的經驗和奠定了基礎。
不過,即使新型冠狀病毒和以往的冠狀病毒有很大的共性,但要找到它開啟細胞的這把鑰匙,困難和挑戰仍然是超乎想象。
當時正值春節期間,實驗室的人手非常短缺。同時,受疫情影響,為(wei) 防止大規模人員流動所造成的交叉感染,許多地區都采取了限製人員和貨物進出的措施,物流不便又增加了科研工作的困難。
整個(ge) 科研過程中,團隊克服了很多障礙,為(wei) 盡快完成這一項目,有的同學放棄了春節回家,學校也特批了三到四位能幹的學生在很短的時間內(nei) 回到實驗室,沒能回學校的同學,也積極在家參與(yu) 到科研任務中,甚至一些已經畢業(ye) 的同學,也在家查找新技術、新知識,線上保持聯係,和團隊一起分享,給大家建議。
團隊的共同努力加速了全流程的研發,“大家對於(yu) 科學的奉獻、投入和責任令人感動,印象深刻。” 張林琦教授說。
“那段日子,除了新冠就是新冠,不斷地去分析實驗結果、策劃下一個(ge) 實驗、和學生討論、和合作夥(huo) 伴開電話會(hui) 議、和一線老師、和科研單位溝通、及時反饋信息、和國外的合作夥(huo) 伴對接等。就連躺下來想的事基本都和新冠病毒有關(guan) 。很多細節需要反複推敲,或者根據別人的結果來反證我的結果是不是對,還有很多事情需要隨時討論。”張林琦教授說,項目一運行,節奏就特別快,連軸轉,也不知道白天黑夜,大家都特別希望盡快把這個(ge) 突破性的結構拿到手。
通過嚐試幾百種不同的條件,團隊終於(yu) 把結構拿到手了。其中在解析晶體(ti) 結構這一關(guan) 鍵環節,課題組還與(yu) 上海的研究機構進行了密切合作,當時由於(yu) 過年期間快遞停運,為(wei) 了解決(jue) 物流的問題,王新泉教授找人連夜開車,將放在液氮罐中的蛋白送往上海,最終,結構被成功解析。
從(cong) 1月10日到2月18日,曆經38天的攻關(guan) ,張林琦教授和王新泉教授終於(yu) 和團隊的成員一起,成功找到了新冠病毒的鑰匙!
通過新冠病毒的鑰匙尋找高效抗體(ti)
找到新冠病毒感染細胞的結構後,團隊沒有停止工作,將這一研發成果快速投入到新冠病毒疫苗的研發中。現在,有的疫苗已經打進動物體(ti) 內(nei) ,目前正在等待結果。
同時,張教授的團隊還和很多醫院展開合作,他們(men) 找到感染者和康複者,希望嚐試把病人身體(ti) 中編碼抗體(ti) 的基因挑選出來,挑選能夠阻斷新冠病毒進入細胞的抗體(ti) ,大量生產(chan) ,作為(wei) 治療的手段。
“人體(ti) 的高效抗體(ti) ,是對付新冠病毒的強大生物武器,對於(yu) 治療和預防都有作用,這種武器其實我們(men) 每個(ge) 人身上都有。”張林琦教授介紹,人體(ti) 的免疫係統十分強大,強大到這輩子你能想象和想象不到的病原,它都進行了非常充沛的抗體(ti) 儲(chu) 備,每當外來物質進入,都可以識別、放大、優(you) 化,然後把自己的生物武器效果提到非常高的層次。
新病毒發生之所以恐慌,是因為(wei) 從(cong) 沒有被感染過的人,身體(ti) 中還沒有誘導產(chan) 生應對這種病毒的抗體(ti) 。但是康複患者,因為(wei) 和病毒經曆過激烈的鬥爭(zheng) ,體(ti) 內(nei) 已經產(chan) 生了這種高效抗體(ti) 。
所以,找到了新冠病毒開啟細胞的鑰匙,下一步就可以想辦法從(cong) 康複患者身上找到人體(ti) 高效抗體(ti) 的所在。
“這也是科技界研究的重點和難點。如果我們(men) 能把康複者的高效抗體(ti) 提取出來,利用大發酵罐的技術,生產(chan) 大量的高效抗體(ti) ,這樣對抗新冠病毒的效率就非常高了。”張林琦教授解釋,新冠病毒無法利用它的鑰匙打開人體(ti) 高效抗體(ti) 的鎖,也就沒辦法進入細胞,所以找到高效抗體(ti) ,無疑就是挑選了精英抗體(ti) ,達到精銳部隊那種來之能戰戰之能勝的效果,高效抗體(ti) 不僅(jin) 可以拿來對感染者和疾病狀態的患者給予治療,還可以給高危人群提供非常好的免疫反應。。”
但是既然每個(ge) 感染過新冠病毒的人在和病毒作鬥爭(zheng) 時體(ti) 內(nei) 會(hui) 產(chan) 生這種高效抗體(ti) ,為(wei) 什麽(me) 有的人康複了,有的人卻很嚴(yan) 重,甚至死亡了呢?張林琦教授介紹,實際上,這是在人體(ti) 生物武器儲(chu) 備在和病毒鬥爭(zheng) ,看誰最後能勝出。這個(ge) 鬥爭(zheng) 非常殘酷,因為(wei) 病毒真正能在體(ti) 內(nei) 複製、存活下來,一定有可以過五關(guan) 斬六將的能力,有時候病毒的複製會(hui) 跑贏人體(ti) 高效抗體(ti) 的生產(chan) 儲(chu) 備,有時候病毒則會(hui) 敗給高效抗體(ti) 。
在大量高效抗體(ti) 生產(chan) 出來之前,用康複者血漿救治重症病人,則是一種及時有效的方式。張林琦教授說,現在全世界有好幾個(ge) 團隊都在從(cong) 康複期病人身上分離血漿來治療危重病人,其實就是利用了康複期病人身體(ti) 產(chan) 生的抗病毒的抗體(ti) 。但病人的數量有限,符合獻血漿的條件苛刻,再加上病毒質量標準不一、有效成分多變等原因,在使用上還是有很大限製。
“要依賴科學來研發出幹預的手段,才能從(cong) 根本上遏製病毒的爆發和再爆發。”張林琦教授說,尤其是疫苗和藥物沒有成功的時候,必須繼續往前跑,才能真正有效地運用到這次疫情上去,或者預防下次疫情不再來。張林琦教授供圖