距离终结新冠病毒,我们还有多远?

时间:2021-05-21 08:01:32   热度:37.1℃   作者:网络

3000多年前的一天,古埃及法老拉美西斯五世突然患上了一种奇怪的疾病,他发起了高烧,头痛欲裂。仅仅3天后,他的身上开始出现了密密麻麻的红色疹子,然后这些疹子越来越大并开始化脓、结痂。两个星期后,这些结痂慢慢脱落,在他的身上留下了许多丑陋的瘢痕,没过多久,拉美西斯五世就死于这种怪病。

千年之后,当人们打开拉美西斯五世的陵墓,发现他已经做成木乃伊的身上留下的正是天花的印记,拉美西斯五世也成为人类历史上已知的第一个天花病例。

公元2世纪,天花袭击古罗马,导致古罗马帝国由盛转衰,图片来源:Wikimedia

在此后的3000多年里,天花在全世界各地不断出现和传播,据估计累计导致了超过5亿人死亡,是导致最多人类死亡的病毒。

1976年8月,刚果(金)的扬布库镇的一个名叫 Mabalo Lokela 的人突发高烧,最初,医生认为他是感染了疟疾,但他在经历了两周的呕吐、呼吸困难,以及眼睛、鼻子和嘴巴出血等可怕的症状后不幸去世。

更不幸的是,许多接触他的人也被传染,整个村子90%的人因此相继死亡。其中一个死者是比利时的一个修女,这引起比利时医生 Peter Piot 的注意,Peter Piot 前往刚果(金)后确认这种可怕的传染病是由病毒感染引起,但该病毒还没有名字,Peter Piot 以第一位感染者所在地附近的埃博拉河命名了该病毒,也就是后来让人闻之色变的埃博拉病毒。

此后的40多年里,非洲共发生了十起大大小小的埃博拉疫情。刚果茂密的热带森林是埃博拉病毒的天然病毒库。40多年以来,埃博拉病毒神出鬼没,每一次出现都导致巨大的恐慌和人员死亡,然后,病毒消失的无影无踪,只待下一次暴发。

1981年6月5日,美国疾病预防控制中心第一次报道艾滋病,如今全世界有超过3800万人感染艾滋病,中国也有超过125万感染者。艾滋病危害极大,死亡率极高,对全人类的健康产生了极大威胁,而且至今没有能够根治的药物。

人类的整个文明史,几乎可以说是一部人类对病毒的防御史,而我们中国人民在人类对抗病毒中也做出了许多贡献,据清朝医学家朱纯嘏所着《痘疹定论》记载,早在11世纪的宋朝,中国人就已经开始通过接种“人痘”预防天花 ,比英国医生爱德华·詹纳发现接种牛痘预防天花早了数百年。建国之后,汤飞凡等科学家研制的鼠疫疫苗、牛痘疫苗,为在消除鼠疫、天花等烈性传染病做出了巨大贡献。

中国疫苗之父——汤飞凡,图片来源:网络

进入21世纪以来,SARS、H1N1、寨卡病毒、MERS,接连出现。它们就像是一个个“看不见的敌人”,一直潜伏在我们周围,并伺机入侵。尤其是2019年底爆发的新型冠状病毒(SARS-CoV-2),在短短一年多的时间里已经造成超过1.5亿人感染,导致超过330万人死亡。

在对抗病毒入侵中,人类从未退缩,也从未被真正被打败。每一次面对病毒入侵,冲在最前面的勇士中都有这样一群人的身影——科学家。清华大学医学院张林琦教授就是其中一个优秀的代表。

临危受命,破解新冠入侵的结构基础

从关注到新冠病毒的那一刻,身为病毒研究专家的责任感,让张林琦和他的团队不由分说地一头扎进了研究一线。

虽然张林琦之前有十余年的病毒研究经历,但此次面对的新型冠状病毒,研究过程的困难和挑战仍然是超乎想象的。当时正值春节假期,实验室人手非常短缺,同时,受疫情影响,许多地区都采取了限制人员和货物进出的措施,这无疑又使极度依赖物流的科研工作雪上加霜。

为了解析晶体结构,张林琦团队与清华大学生命学院王新泉教授团队进行了密切合作,由于过年期间快递停运,团队第一时间找人连夜开车,将放在液氮罐中的蛋白送往上海,这才有了结构的成功解析。可以说他们不是一个人在奋斗,而是多个组织之间协同合作。

张林琦(左)和实验室成员,图片来源:清华大学医学院

新冠病毒首先通过其表面的刺突蛋白(S蛋白)结合人类细胞表面的受体蛋白(ACE2),从而入侵人体细胞,实现感染。受体蛋白ACE2就像是“门把手”,新冠病毒的刺突蛋白(S蛋白)通过握住“门把手”,打开入侵之门。

之前积累的病毒研究经验让张林琦团队迅速找到新冠病毒研究的切入点:破解新冠病毒进入人体的“门把手”,进而打掉这个“门把手”,阻断病毒入侵。

因此,在原子分辨率水平极其清晰的看新冠病毒刺突蛋白(S蛋白)与ACE2受体复合物作用界面的信息,对于了解新冠病毒进入细胞或者感染细胞的机制,指导疫苗和治疗性药物研发极其重要。

新冠病毒通过ACE2蛋白入侵人体细胞,图片来源:eLifePress

仅仅一个月之后,张林琦团队联合清华大学生命学院王新泉团队成功解析了新冠病毒表面刺突蛋白受体结合区(RBD)与人受体ACE2蛋白复合物的晶体结构,阐明了新冠病毒刺突蛋白介导细胞侵染的结构基础及分子机制。

他们将研究成果第一时间在预印本网站发布,向全世界科学家共享了这一研究成果,该成果被广泛认为是新冠病毒疫苗开发过程的关键突破。

SARS-CoV-2 RBD结构,图片来源:Nature

疫苗研发效率,前所未有

目前,张林琦团队正在和天津医科大学周东明团队以及云南沃森生物技术股份有限公司合作研发以黑猩猩腺病毒为载体的新冠疫苗,该腺病毒疫苗最大的好处是接种后的不良反应小,在安全性、免疫原性、大规模生产、运输和储藏等方面也有很多优势。

该疫苗属于国家布局的5条新冠疫苗研发技术路线之一,将于今年年中大规模生产,预计年生产疫苗达2亿剂/年。

疫苗研发耗时,图片来源:Nature Human Behaviour

在此之前,研发耗时最短的麻疹疫苗也花费了整整十年,而新冠疫苗仅用了短短的一年时间,速度之快超乎想象。

张林琦表示,新冠疫苗能够这么快研发成功,主要是由于科技进步、之前的技术积累,以及学术界的知识共享等等。可以说科学技术的进步是人类战胜疾病的最有效武器。

情怀和使命感,是不断进步的动力

张林琦认为,做抗病毒疫苗和药物的研发,除了要有特别过硬的基础研究本领,同时还要有心系社会、服务百姓的情怀。以人类健康为使命,是自己科研永不停歇的动力源泉。

实际上,新冠病毒的紧急攻关,只是张林琦工作中的一部分,多年以来,张林琦一直从事艾滋病的基础和临床研究,在国际上率先与何大一教授一起阐述了HIV病毒的感染和发病机制,建立了艾滋病客观评价指标,对临床疗效和预后判断做出了重要贡献。

此外,张林琦还长期致力于新发传染病的研究,MERS、H5N1、埃博拉病毒、寨卡病毒等等,在攻克这些骇人听闻的病毒的研究中都有张林琦团队的身影,用他的话来说,就是“这是我们应该做的,是我们份内的事情”。

印度新冠危机对我们有何影响?

如今,印度暴发的新一轮的新冠疫情,表现出一种不可遏制的态势。更重要的是,拥有如此之多新冠感染患者的印度已然成为病毒的天然培养皿,目前科学家已在印度发现了新冠的“双重突变株”甚至是“三重突变株”。

这些突变株的传染性、传播性和免疫逃逸能力都有所提升,这些都凸显了新冠病毒的狡猾性,这也告诫了我们还没有到放松警惕的时候,我们和新冠病毒的纠缠还在继续。

想知道科学家们抗击新冠的幕后故事吗?想知道新冠这个敌人有多狡猾吗?想知道接下来人类与新冠的走向会是怎样?

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