您正在使用IE低版浏览器,为了您的雷锋网账号安全和更好的产品体验,强烈建议使用更快更安全的浏览器
此为临时链接,仅用于文章预览,将在时失效
业界 正文
发私信给伍文靓
发送

0

为了预测下一次疫情,一个动物病毒数据库正在建设中

导语:如果相关数据在疫情爆发前就有了,那么科学家们就能及时知道病毒的传播方式,以及可能有效的治疗方案。

为了预测下一次疫情,一个动物病毒数据库正在建设中

无论是 SARS、MERS、埃博拉,还是本次的新型冠状病毒,这些病毒都导致了疫情爆发,让人类措手不及,并带来了巨大的伤痛。

尽管本次疫情尚未过去,但致力于预测下一次大面积爆发疫情的实验室已在建设中。

自 2003 年非典爆发后,科学家们开始给予冠状病毒越来越多的关注,这种病毒类别众多,而且能在不同的物种之间传递——在公共基因组库 GenBank 上搜索“冠状病毒”,相关结果超过 35000 个,其中有来自羊驼、刺猬、白鲸等物种的冠状病毒;当然,还有在蝙蝠身上发现的冠状病毒。

在所有可能的宿主中,蝙蝠受到的关注最大,因为它们已经进化出一种与病毒共存的独特能力,包括那些特别可能传染给人类的病毒。SARS 病毒、MERS 病毒、马尔堡病毒、尼帕病毒,埃博拉病毒,以及本次的新型冠状病毒都很有可能是由蝙蝠引起的。

Michael Letko 从读博士时开始就对来自蝙蝠的样品进行测序,而他收集到的大多数基因组都跟冠状病毒有关。

2007 年,中国的研究人员采集了来自蝙蝠的血液样本,并发现了一种叫作“HKU4-Cov”的病毒;五年后,MERS 在沙特阿拉伯爆发,当科学家们对 MERS 病毒进行测序时发现,该病毒的蛋白质序列与 HKU4-Cov 的几乎一致。Michael Letko 表示:

如果相关数据在 MERS 爆发前就已经有了,那么科学家们就能及时知道 MERS 病毒的传播方式,以及可能有效的治疗方案。 

Michael Letko 补充道,他想尝试去提供这样的数据,并决定建立一个平台,对全世界收集的冠状病毒基因组进行实验性测试。他认为,如果人们想弄清楚下一次大面积爆发的疫情将源自于哪里,冠状病毒是一个很好的切入点,因为它们无处不在,还可以跨越物种屏障感染人类。如果人们能理解这些病毒的不同之处,就能创造出一个预测引擎来预测哪些病毒最有可能在人群中出现。

为了预测下一次疫情,一个动物病毒数据库正在建设中

雷锋网注:新型冠状病毒的电镜照片,图自中国疾控中心

Michael Letko 的想法似乎能够为人们在疫情防控方面带来重要的帮助,不过,这个计划实施起来困难重重。

首先,从野外样本中分离病毒是很困难的。在实验室培养的细胞不像野生动物身体中的细胞,它们通常无法从自然界获取病毒生长所需要的物质。也就是说,科学家们无法让病毒存活足够长的时间来进行实验。其次,从序列对病毒进行逆向工程是昂贵的,加之冠状病毒是所有 RNA 病毒中基因组数量最大的,只做一个就要花费 15000 美元。

冠状病毒之所以如此命名,是因为其表面的突刺蛋白质放大后看起来像皇冠。这些突刺蛋白有助于病毒用来进入宿主细胞的,然后在宿主细胞里进行复制和传播。而刺突形状的细微差异决定了病毒可以感染哪种细胞——这正是 Michael Letko 研究的重点。

整个 2018 年,Michael Letko 都致力于构建一个合成病毒颗粒系统。通过这个系统,他可以替换掉病毒的 RBD(受体结合域),然后通过仓鼠实验获知哪些 RBD 序列可以访问受体、进入细胞。2019 年 1 月,Michael Letko 开始进一步的实验,他将能够进入仓鼠细胞的序列复制粘贴到合成病毒颗粒上,再将其暴露在人类受体细胞中,并进行了感染潜力排序。 

除了已知的冠状病毒,如 SARS,Michael Letko 还从中国马蹄蝠身上采集了未知菌株。不过测试和验证结果需要时间,当时,他预估几个月的时间就能够完善这个系统——到 2019 年底,他就能从基因银行中提取一个序列,并在一周后得到这个序列的病毒的实验数据,比如是否能感染人类细胞、能感染哪些细胞,以及能在多大程度上渗入细胞。

2019 年 12 月,Michael Letko 开始把过去两年的劳动成果打印出来,并且准备将这些报告提交给一家期刊进行同行评审。随后,武汉新冠肺炎爆发,这是一种新型冠状病毒,以前从未在人类身上发现过。

为了预测下一次疫情,一个动物病毒数据库正在建设中

雷锋网注:研究人员对新型冠状病毒进行毒株分离

1 月 10 日,中国科学家公布了这种病毒的基因组。Michael Letko下载了基因组并定位了 RBD 序列。通过实验,他发现,新型冠状病毒与 SARS 病毒十分相似,都是通过受体 ACE2 感染人类细胞,而这种受体在肺细胞中普遍存在。轻度病例会出现咳嗽的症状,严重则会引起呼吸困难。 

从序列发布到 Michael Letko 识别该病毒的攻击位置所用时间为 7 天。对此,克里普斯研究所(Scripps Research Institute)传染病遗传学家 Kristian G. Andersen 表示,“这个速度快得令人难以置信。”

Kristian G. Andersen 自己并没有参与这项研究,不过,他的实验室可以利用 DNA 数据追踪埃博拉病毒、寨卡病毒以及新型冠状病毒疫情的演变。他补充道,疫情当前,Michael Letko 的努力可能起到非常大的帮助作用。

因为,由于疫苗和新的治疗方法距离人体试验还有几个月的时间,对抗病毒的希望在很大程度上要寄托于已有的药物。通过 Michael Letko 的实验,科学家们能够知道病毒是如何与人体细胞结合的,从而能够想出阻止病毒进入细胞的对策。 

尽管本次的疫情暂未平息,不过,Michael Letko 已经在为下一次可能的疫情做准备了——他想收集更多由动物引起的病毒感染信息,并找出哪些病毒能够感染人类。Michael Letko 说道,“有了这些数据,我们才能预测哪些会成为人类未来的巨大威胁。”

雷锋网(公众号:雷锋网)获悉,在接下来的几个月里,Michael Letko 将在华盛顿州立大学建立自己的实验室。在那里,他计划将项目的研究范围扩大,不仅研究不同的冠状病毒,还会研究这些病毒的蛋白质,因为蛋白质是病毒进入细胞、避开人类免疫系统的关键。

根据这些实验的结果,Michael Letko 将建立冠状病毒特征描述系统,以及蛋白质相互作用的信息数据库,科学家可以利用这个数据库快速标记可能具有大流行潜力的新病毒。

Michael Letko 说道:

为了收集和生成所有这些数据,我们需要花费巨大的人力物力和精力。但这是值得的。

雷锋网注:本文编译自 Wired

雷锋网原创文章,未经授权禁止转载。详情见转载须知

分享:

文章点评:

表情
最新文章
请填写申请人资料
姓名
电话
邮箱
微信号
作品链接
个人简介
为了您的账户安全,请验证邮箱
您的邮箱还未验证,完成可获20积分哟!
请验证您的邮箱
立即验证
完善账号信息
您的账号已经绑定,现在您可以设置密码以方便用邮箱登录
立即设置 以后再说