用虛擬現(xiàn)實(shí)研究病毒，為廣譜疫苗研究帶來(lái)新希望
中國(guó)微生物菌種查詢網(wǎng) / 2016-12-20 12:52:35
在麻省劍橋市的一個(gè)平平無(wú)奇的大樓里，跨國(guó)制藥公司Sanofi的疫苗研制部門SanofiPasteur的科學(xué)家們坐在一起。在這個(gè)屋子里，這個(gè)小組正在使用類似虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)分析流感病毒的3維圖像。這是Sanofi生物信息技術(shù)的一個(gè)核心部分，這個(gè)研究小組致力于采用新工具來(lái)改進(jìn)流感疫苗。
“有了3D可視化實(shí)驗(yàn)室，我們可以在原子層面上對(duì)這些分子進(jìn)行視覺分析，”埃利烏德?奧盧說(shuō)道。埃利烏德?奧盧是SanofiPasteur的結(jié)構(gòu)、基因組學(xué)和信息學(xué)小組的組長(zhǎng)。他把病毒的圖像一個(gè)接一個(gè)地拉到屏幕上，有時(shí)會(huì)把圖像放大到足以看清單個(gè)氫鍵。奧盧說(shuō)這些q清晰的3維細(xì)節(jié)可以幫助他們研制更加有效、藥效持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的疫苗。
這個(gè)小組的目標(biāo)是做出他們稱之為“廣普流感疫苗”的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品可使人們對(duì)多種流感病毒，包括那些還未出現(xiàn)的病毒，具有多年的免疫力。SanofiPasteur目前出品了21種已獲批準(zhǔn)的疫苗，其中包括去年在墨西哥獲得批準(zhǔn)的第一例登革熱疫苗。另外，該小組正在研發(fā)12種新疫苗。
流感疫苗已經(jīng)挽救了成千上萬(wàn)人的性命，但是仍有進(jìn)步空間。每年，SanofiPasteur和其它的制藥廠商生產(chǎn)的流感疫苗可以使人們對(duì)3、4種流感產(chǎn)生免疫力，但是這3、4種流感并不一定涵蓋那些當(dāng)年流行性最強(qiáng)的或者最致命的流感。即便準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了哪些流感的流行性最強(qiáng)、最致命，疫苗也僅僅能保護(hù)50-60%的接種者。世界衛(wèi)生組織估計(jì)，每年季節(jié)性流感仍然導(dǎo)致250,000至500,000人死亡。傳染性、致命性強(qiáng)的流感爆發(fā)的可能始終是個(gè)威脅。
回到Sanifi的可視化會(huì)議室，兩個(gè)高分辨率投影儀分別為左右眼投射出圖像，從而產(chǎn)生3維效果。奧盧放大了一個(gè)流感病毒，來(lái)展示一個(gè)人體抗體如何鎖住病毒表面被稱為紅血球凝聚素的蛋白質(zhì)。紅血球凝聚素是病毒用以附著在人體細(xì)胞上，進(jìn)而感染人體細(xì)胞的武器。
病毒在進(jìn)化的過(guò)程中，紅血球凝聚素也會(huì)變異。通過(guò)3維系統(tǒng)，這個(gè)小組可以觀察紅血球凝聚素的變異如何在空間和時(shí)間上發(fā)生。這可以幫助研究者識(shí)別在病毒變異過(guò)程中變化頻率低的那些紅血球凝聚素的腔穴。這樣，無(wú)論病毒將來(lái)怎么變異，抗體都可以通過(guò)鎖定這些特別的腔穴而讓病毒失去感染能力。
科學(xué)家們也可以通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)來(lái)分析不同的抗體。一些抗體在激活人體免疫系統(tǒng)上要比另一些抗體有效。如果生物信息學(xué)家們能夠識(shí)別這些抗體，他們就可以縮短候選疫苗的名單，這樣可以在實(shí)驗(yàn)室里節(jié)省數(shù)年的時(shí)間。
有些公司寄望研制一種“普適”疫苗，從而使人們對(duì)任何類型的流感具有一生的免疫力。這個(gè)小組并不想研制這種普適疫苗。SanofiPasteur的北美研發(fā)組長(zhǎng)哈里?克利安瑟斯并不認(rèn)為這種普適疫苗在短期內(nèi)是可實(shí)現(xiàn)的。他們走的是另一條路：通過(guò)疫苗來(lái)誘發(fā)可以終止紅血球凝聚素發(fā)生作用的抗體，使病毒無(wú)法附著在人體細(xì)胞上來(lái)感染人體細(xì)胞?？死采拐f(shuō)：“我們需要和那些已經(jīng)獲得批準(zhǔn)的疫苗具有相同機(jī)制的新疫苗，只是這種新疫苗需要能夠?qū)垢嗟牧餍行圆《?。我們認(rèn)為我們可以做到這一點(diǎn)。”
這是個(gè)宏大的目標(biāo)，但是有了3維分析技術(shù)的幫助，克利安瑟斯和奧盧對(duì)這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)很樂(lè)觀。這個(gè)小組曾用同樣的可視化技術(shù)研究寨卡病毒、呼吸道合胞病毒和其它傳染性疾病。
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