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病毒是如何直接转化为疫苗的?

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    前不久,国际顶级期刊《Science》发表了北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室主任周德敏教授/张礼和院士课题组的突破性进展——“制备复制缺陷的活流感病毒疫苗”。这个被称为“革命性”或“颠覆性”的发现,“四两拨千斤”的技术,让疫苗研发不再复杂,而且摆脱了对病毒生物学的依赖,并适用于几乎所有的病毒。那么,这个研究是如何实现的呢?

    受访人周德敏教授:

    北京大学药学院院长,天然药物及仿生药物国家重点实验室主任

    采访人:付东红

    大家对疫苗并不陌生。人类繁衍生息的历史就是人类不断同疾病和自然灾害斗争的历史,控制传染性疾病最主要的手段就是预防,而接种疫苗就是最行之有效的措施,所以,疫苗的发现是人类发展史上具有里程碑意义的事件。事实证明,威胁人类几百年的天花病毒在牛痘疫苗出现后便被彻底消灭了,迎来了人类用疫苗迎战病毒的第一个胜利,也更加坚信疫苗对控制和消灭传染性疾病的作用。此后至今,疫苗家族不断扩大发展。

    让我们先复习一下疫苗知识

    采访人:周教授,请您给我们科普什么叫疫苗?

    周德敏:疫苗是把病原微生物(如细菌、立克次氏体、病毒等)和它的代谢产物,经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法,制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。

    疫苗保留了病原菌刺激人体或者动物体免疫系统的特性。当人体或者动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后,免疫系统便会产生一定的保护物质,如免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等;当人体或者动物体再次接触到这种病原菌时,体内的免疫系统便会依循其原有的记忆,制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。

    采访人:感觉现在的疫苗很多,它们是如何分类的?

    周德敏:目前疫苗的分类方法有很多种。按其性质划分,可分为灭活疫苗、减毒活疫苗、组分疫苗、重组基因工程疫苗等;按剂型划分,可分为液体疫苗、冻干疫苗;按成分划分,可分为普通疫苗、提纯疫苗;按品种划分,可分为单价疫苗、多价疫苗;按含吸附剂划分,可分为吸附疫苗、非吸附疫苗;按使用方法划分,可分为注射用、划痕用、口服用、喷雾用等。虽然疫苗的分类方法很多,但常用的分类方法还是依据疫苗性质来划分。

    采访人:减毒疫苗和灭活疫苗之间的区别在哪里?

    周德敏:减毒疫苗是通过改进“野”病毒或细菌而制备,将病原微生物在人工培育的条件下,促使产生定向变异,使其最大限度地丧失致病性,但仍保留一定的剩余毒力、免疫原性及繁殖能力,所得到的疫苗株微生物保留了复制(生长)和引起免疫的能力,但通常不致病。减毒活疫苗一般只需接种一次,且用量较小,免疫效果巩固,维持时间长。但减毒活疫苗须在低温条件下保存及运输,有效期相对较短,存在毒力返祖的风险。

    灭活疫苗是细菌、病毒或立克次氏体的培养物,经化学或物理方法灭活,使之完全丧失对原来靶器官的致病力,而仍保存相应抗原的免疫原性。灭活疫苗既可由整个病毒或细菌组成,也可由它们的裂解片断组成。灭活疫苗免疫效果相对较差,维持时间短,但较稳定易于保存。

    “复制可控活病毒疫苗新技术”打破了疫苗学禁区

    采访人:课题组的研究是从什么时候开始的?

    周德敏:这个项目我们称为“复制可控活病毒疫苗新技术”。这个项目正式启动是大约两年前。不过为了这个项目我们做的前期铺垫性研究,在我8年前刚回国那时候就开始了。我们课题组长期进行两个主要方向的研究,一个是抗病毒小分子药物的开发和作用靶点、机制的研究,另一个是基因密码子拓展技术。在这两个方面,我们都积累了大量的经验,也取得了很多成果。两年前,我们终于将这两个方向交叉整合在一起,正式启动了这个项目。

    采访人:您认为课题组研究最大的贡献是什么?

    周德敏:我们的研究贡献可以分为两个方面。一个是,就我们做的这个项目而言,我们开发了一个全新的制备疫苗的技术策略;更长远的贡献在于,我们这项研究向大家展示了化学生物学这个交叉学科的魅力和无限的可能性。我们可以使用简单巧妙的化学手段探索、调控极其复杂的生命活动,我们这个项目只是一个例子,还有很多可以使用化学生物学手段解决的科学问题有待探索和尝试。这其中要特别感谢张礼和院士在多年前就开始牵头化学生物学学科,为我们现在的研究奠定了很好的基础。

    采访人:你们研究的技术与传统疫苗的区别在哪里?

    周德敏:将病毒直接转化成疫苗是疫苗学领域长期以来的禁忌。我们的研究则打破了这个传统的疫苗研发理念。我们在病毒基因组中引入UAG终止突变,剔除了病毒在人体内的复制能力,保留了病毒完整的天然结构,将野生型病毒直接转化成了疫苗。

    与传统的疫苗相比,使用我们的技术制备出来的疫苗相对于减毒疫苗,更安全;相对于灭活疫苗,更有效。更为重要的是,我们这项技术非常简单,在即使不完全了解病毒生物学知识的情况下,只需要在病毒体内引入UAG终止突变就可以将病毒直接转化成疫苗;由于其简单性,这项技术适用于几乎任何病毒疫苗的研发。

    采访人:你们是如何实现这个技术的?

    周德敏:我们在病毒的基因组中引入了UAG终止突变。UAG的中文名字是“琥珀终止密码子”。这样这个病毒的基因在人体内就不能正常翻译,导致病毒只能感染人体细胞,感染后不能复制,不能产生子代病毒,从而剔除了病毒在人体内的复制能力,保证了疫苗的安全性;同时保留了完整的天然结构,保证了免疫原性。

    采访人:你们的技术也“可以对付禽流感、非典、埃博拉和艾滋病等各类病毒”?

    周德敏:我们这项技术非常简单,在即使不完全了解病毒生物学知识的情况下,只需要在病毒体内引入UAG终止突变,就可以将病毒直接转化成疫苗。正是由于这项技术极其简单的特性,所以这项技术适用于几乎任何病毒疫苗的研发;不仅仅对于这些我们目前已经了解的病毒,对于那些我们现在还无法预测的、未来可能暴发的病毒,我们这个方法理论上也是适用的。无论什么种类的病毒,只要这个病毒的基因我们可以获得,并且这个病毒可以在一种细胞内复制,就可以使用我们的方法,将它转化成疫苗。

    希望这项技术造福社会,给百姓带来切实利益

    采访人:您认为,你们的发现只是一场技术上的革命吗?

    周德敏:我们的研究确实提供了一个更好的疫苗研发策略,并有可能改变人们的疫苗研发理念。至于它能不能引起疫苗研发的革命,需要时间来证明。

    采访人:这个技术现在还是实验室研究,用于社会需要多久?

    周德敏:我们现在是实验室内的研究,我们正在努力将这个项目往前推动,往产业化上发展。科学研究存在很多未知,也有很多影响因素,从基础研究到应用,有较长的一段路要走,至于具体的时间,我们不能确定。不过我们满怀信心,希望我们的这项技术可以造福社会,给广大老百姓带来切实的利益。

    采访人:您有什么展望和新的研究计划?

    周敏德:如同上面所说的,我们正在努力推动我们的技术用于应用研究,我们将会继续保持着谦虚谨慎的态度,怀着希望,做好我们应该做的工作,希望我们的技术能够最终给社会带来福音。同时,我们也正在通过与多个方面合作,使我们的技术拓展至其他病毒疫苗的研究。

编辑:李彦臻责任编辑:李彦臻
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