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【中国科学报】狙击“新冠”,中科院微生物所有哪些进展

  

  新型冠状病毒(2019-nCoV)疫情还在继续蔓延,作为我国最大的综合性微生物研究单位,疫情发生以来,中科院微生物所在做些什么呢?

  就此,《中国科学报》采访了该所领导和参与此次疫情防控阻击战的科学家。

  《中国科学报》:微生物所在这次疫情中主要承担了哪些任务? 

  微生物所副所长钱韦(法人代表):微生物所是打过“非典”型肺炎(SARS)和流感病毒感染战役的一个研究所,算是经历过战斗的“老兵”。本次疫情防控阻击战中,微生物所积极响应党中央和国家的号召,按照中科院的部署,尽全所之力,全力投入。

  微生物所的科研攻关团队,承担了病毒溯源、变异模式、关键蛋白结构解析、抗体和疫苗等方面的研究任务,同时配合中国疾控中心,做好数据信息支撑任务。

  因为这次疫情是春节前爆发,大家最近一直在加班,很多老师和同学都没放假,顶在前线,坚守岗位,科技报国,共克时艰。科研工作者是没有刀枪的战士。这是国家最需要我们的时候,我们理应站在国家需要的前方。

  疫苗研发与抗体开发 

  《中国科学报》:大家关心的疫苗研究进展如何? 

  微生物所新型疫苗及抗体工程研究组研究员严景华:现在研发的疫苗主要分为灭活疫苗、亚单位疫苗、病毒载体疫苗,DNA疫苗或mRNA疫苗四个方向。我们课题组承担的一个任务是重组蛋白亚单位疫苗研究。

  疫苗是对健康人群使用,安全性和有效性要经过充分的动物试验验证和小范围人群验证。即便这些走得快一点,安全评估时间也要一年半载。

  我们同时在做治疗性抗体。这相对更快,因为抗体本身就是蛋白,从治疗肿瘤和各种疾病的抗体药物看,它的安全性还是不错的。

  我们有一个抗体筛选平台,一旦从临床分离出抗体,拿到它的基因序列,就可以进行重组表达。对危重病人进行治疗,也可以对高危人群进行预防。之前像埃博拉抗体也起到了很好的作用,所以我们希望尽快拿出来。

  不论疫苗也好,抗体也好,最终都要按药品和疫苗管理法去做,遵循生产的法规安全性等。如果能有重大的进展,对于稳定社会情绪肯定有作用。但从科学的角度讲,不能着急,必须得走程序,对大众安全负责任。

  我们以前做过MERS(中东呼吸综合征)疫苗,效果很好,现在是按照这个模式来做。我们1月20号才拿到病毒基因,现在还没有到疫苗功能评价阶段。

  我们现在的工作时间不是以天来计算,而是以小时在往前推,争分夺秒。

  微生物所T细胞免疫调控研究组研究员孟颂东:疫苗包括两部分,一个是抗原,另一个是佐剂,后者占疫苗研究的半壁江山。我们实验室研究了目前唯一用于临床的天然佐剂——gp96介导的T细胞佐剂。

  gp96重组蛋白是一个比较成熟和经典的蛋白疫苗,我们发现它有一个强有力的T细胞佐剂,是相对比较安全的疫苗。

  约两年前,我们已经开始中试化生产gp96,如果找到了T细胞的一些保守表位,马上就可以合成疫苗。我们一个月之内肯定能做动物实验,因为重组蛋白gp96是现成的。如果疫情会在一两个月内消散,这个疫苗可能作为储备的价值更大一点;如果疫情持续时间更长,比如到三四个月或者以上,疫苗有可能研发出来并发挥作用。

  T细胞不像抗体细胞,一般都比较保守,比如SARS、MERS等病毒变了,但其T细胞表位没有变,或者变得不多。所以,持续研究下去,很有可能设计出通用的冠状病毒疫苗,这也是我们国家一个最终的梦想。下次再出现新冠状病毒,我们这个“武器”就可以马上拿出来用。

  病毒传播机制研究 

  《中国科学报》:针对2019-nCov传播机制的研究有哪些进展? 

  微生物所研究员、中科院病原微生物与免疫学重点实验室副主任施一:病毒感染宿主细胞可分为三个环节:入侵——病毒在宿主细胞内复制(包括病毒基因组复制和病毒蛋白合成)——合成的病毒基因组和病毒蛋白组装后形成新生的病毒粒子,离开宿主细胞,再去感染其他宿主细胞。我们主要针对病毒的入侵和复制机制展开研究。

  在入侵机制方面,中科院的科学家已经发现新型冠状病毒入侵时的细胞受体跟SARS-CoV受体一样,都是ACE2。现在,初步还发现新病毒跟受体的结合力比SARS-CoV略强一些。我们正在研究新型冠状病毒与不同物种来源的ACE2分子的结合能力,探索病毒传播时可能利用的中间宿主。

  同时,通过比较2019-nCoV和SARS-CoV的病毒聚合酶蛋白基因,我们发现它们的相似度很高,在90%以上。我们现在针对聚合酶通过计算机虚拟筛选方法,筛选了约50个有潜在活性的化合物,正在准备测试和验证活性。

  在50个化合物里头,有一个叫作利托那韦的化合物是一种抗艾滋病的药物,最近武汉病毒所的科研人员已经证实它在细胞层面具有抗病毒的效果,其后续的临床使用,正在走相关程序报批。我们也希望能够发现医院已经在用的更多老药,可以更快地用于临床救治。

  我们也在跟医院合作,尝试了解新病毒在人群中扩散时可能发生的基因组变异。冠状病毒是现在已知的拥有最大基因组的RNA病毒,相对于人类用DNA作为遗传物质,其RNA基因组复制时的保真性相对较差,容易产生更多的变异。

  微生物所病原微生物结构生物学研究组研究员齐建勋:知道2019-nCoV与宿主ACE2受体结合后,我们还要知道它是如何结合的。

  我们采用3个“放大镜”看病毒是如何侵入宿主细胞的:首先采用X-射线晶体学方法在原子层面上探究病毒与宿主受体是如何相互作用;同时采用电子显微镜方法探测病毒与宿主受体在分子层面是如何相互作用的;然后采用小角散射方法研究病毒和宿受体的作用模式,最终把不同层面,不同尺度的信息整合起来,破解病毒入侵宿主细胞的机制。只要破解了一个入侵机制,就可以指导设计药物、抗体或疫苗进行防控。

  微生物所生物信息和计算生物学研究组研究员王军:我们做的最多的工作是生物信息学分析,包括新的测序手段的利用,以及在人工智能基础上的分析方法。

  我们现在一边在抓紧利用新的测序技术获取更多的基因组信息,分析更完整的基因组变异情况,追踪病毒在传递过程中可能的变异。

  另一方面,我们在协助新的药物以及抗体的研发,利用人工智能分析方法,去挖掘和设计一系列可能用于治疗的抗体。现在我们正在抓紧合成一些,然后利用研究所已经成熟的抗体筛选验证平台进行验证,希望近几周内就有结果。

  新型冠状病毒国家科技资源服务系统建设 

  《中国科学报》:2019-nCoV数据库建设有什么意义? 

  国家微生物科学数据中心主任马俊才:这次我们国家微生物科学数据中心跟国家疾控中心的国家病原微生物资源库合作,建立了新型冠状病毒国家科技资源服务系统,特点是把国家病原微生物资源库的实物资源优势和我们国家微生物科学数据中心的信息技术能力迅速结合,在大年三十(1月24日)上午发布了新型冠状病毒毒株和电子显微镜照片等相关信息。

  通过这个平台,不仅能看到中国政府公布的疫情数据,还能看到中国科研团队的研究成果、毒株等科学数据,说明了我国研究成果的开放性。我们搜集了跟冠状病毒相关的3万多条病毒序列信息,包括感染人的和不感染人的,尽可能满足科学家不同的研究的需求。

  信息平台开放后不仅仅获得国内用户的广泛关注,开通三个多小时后,国外的研究机构和媒体报道了我国这一科学数据信息平台的开放,并来联系使用相关的数据信息,到现在为止,整个信息平台有大约558万的浏览量。

  希望与建议 

  《中国科学报》:对下一步传染病防控研究有何建议? 

  施一:SARS疫情之后,科学家没有把药物和疫苗等研发继续做下去,这次新型冠状病毒疫情也是给了我们一个反思的机会。对于科学家来讲,这次疫情提示我们要提前做好一些前瞻性的储备。

  我们过去在广谱性抗病毒药物开发和储备上做的还是比较少的。这两年,我也开始逐渐聚焦这个工作,希望能够开发出广谱性的抗病毒药物,应对将来可能会发生的疫情。一个比较关键的地方是,我们得找到设计广谱性药物的靶点在哪儿。

  钱韦:经历过一次SARS病毒洗礼,我们体制上对突发传染病反应速度必然快了,得到了国际上的认可。现在疫情正在进行管控,我个人还是比较乐观的。

  但从SARS到nCoV,到现在为止我们都没有特异性的药物、抗体,这说明我们国家在传染病应对方面,从临床预防控制、基础医学研究、药物研发,一直到产业化这些环节之间割裂比较严重,一定要想办法在研究机构和管理体制机制上有些重要的变化。

  我们不能永远在“应急”,应该做好前瞻性、预见性和长期性的工作,久久为功,在传染病和公共健康领域,未来无论是遇上“遭遇战”还是“堑壕战”,我们都有能力应战,都有信心打赢每一场战斗。

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