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六机构分离出病毒毒株 我们离新冠肺炎疫苗又近一步

来源:科技日报2020-02-21 10:11

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  2月13日,武汉,检测人员在实验室处理样本。 新华社记者程敏摄

  病毒毒株为疫苗研制、抗病毒药物的筛选以及快速检测试剂的研发等奠定了基础。

  近日,安徽省疾病预防控制中心应用宏转录组基因测序新冠肺炎病例样本,顺利分离到2株新冠病毒毒株。这是继广东、上海、浙江、北京、湖北之后,第六家分离出新冠病毒毒株的省级疾控中心。

  这无疑又是一个好消息。但很多普通民众也许不明就里,病毒毒株具体是如何分离的,为什么多地疾控部门都要做此项工作,分离出病毒毒株又意味着什么呢?

  分离毒株有三条途径

  什么是病毒毒株?

  “简单说,毒株就是从含有病毒的样本中分离,然后在实验室条件下培养出来的病毒。”20日,南方医科大学三级生物安全实验室主任赵卫教授在接受科技日报记者采访时说。

  赵卫介绍,以新型冠状病毒为例,样本一般是从新冠肺炎病人肺泡灌洗液或痰液等样本中提取的,因为其主要侵害人体的呼吸器官,致使下呼吸道和肺泡中病毒含量比较高,所以样本来源优先选取这些部位。这些样本成分非常复杂,除了含有新型冠状病毒,还有很多其他的微生物。要研究新冠病毒的生物学特性,就需排除其他杂质和微生物的污染,对其进行分离、纯化,以保证其是新冠病毒的纯的培养物。

  谈及病毒毒株具体是如何分离的,赵卫表示,一般来讲,分离病毒毒株有组织细胞培养法、动物接种和鸡胚接种三种方式。动物接种方式是指把病毒接种到动物体内,如小鼠脑内,可根据动物细胞的敏感性选择不同的接种部位,但小鼠是活的动物,会抓伤、咬伤操作者;而鸡胚接种可以培养的病毒种类相对较少。所以这两种方式一般不是最优和首要之选。

  “组织细胞培养法就是把含有病毒的样本材料接种到不同的细胞中,如肌肉、肝脏、肺的细胞等,不同病毒的细胞嗜性不同,即病毒对不同细胞的感染能力和效率有很大的差异,比如新冠病毒主要感染和破坏肺细胞,这有助于研究病毒的致病机理。”赵卫说,这一方法可以采用包括人体细胞在内的多种细胞,简便易行,安全性相对较高,是目前最常用的病毒分离培养方法。

  分离难度与病毒特性有关

  “病毒毒株是不是好分离,与病毒本身的特性有关。从报道看,新冠病毒的毒株分离应该不是很困难,比较容易在多种细胞中培养,而且收获病毒的滴度很高。”赵卫说,以其参与过的SARS冠状病毒毒株分离为例,由于SARS冠状病毒对多种细胞敏感,把病毒样本接种到细胞之后,病毒在细胞里能很快生长,可迅速获得大量的病毒颗粒。

  确实,成功分离出新型冠状病毒毒株的浙江省疾控中心微生物检验所所长张严峻介绍,他们从病人痰液标本里面,把新型冠状病毒毒株处理了以后,接种到相应的细胞里,让这个病毒在细胞里能够生长。两天后,实验人员对培养物进行鉴定,病毒已经在细胞里增殖,说明这个病毒培养分离已经成功了。

  “一个有资质的、高洁净度、无污染的实验室和保证安全的标准操作程序是整个分离培养流程的关键点。”赵卫表示,在病毒毒株分离过程中要保证绝对的无菌环境操作,排除各种杂菌和其他微生物的污染。

  赵卫强调,不是随便一个实验室都具有分离培养新型冠状病毒的资质,要有这个资质,至少要有三级生物安全实验室,而且实验室人员资质、工作流程、污染物的处理都要通过严格的审核,同时对于每一种高致病性病毒分离培养活动,都要专门向国家卫生健康委员会提出申请,经过审核批准后才能开展特定的分离和培养活动。而且实验活动结束后,按照国家规定,要对实验材料进行封闭、上交等,以防泄露。

  “一般来讲,只有当传染病患者有一些特别之处,比如有些人症状特别重,才需要把其体内病毒分离出来与其他病毒株做比较,以了解导致重症的原因,否则就没有必要分离那么多病毒株。”赵卫说,这是因为包括新冠病毒在内的高致病性病原微生物对实验室人员威胁大,在工作中一旦发生泄露,危害很大,需要尽可能减少非必要的操作。

  至于不同地方都在做这项工作的原因,赵卫解释,病毒毒株生物学特性除了和时间有关,也就是说病毒在不同传播时期可能会发生变异外,病毒流行还有一定的地域性。过去人员流动不是那么频繁,不同地区的病毒在基因特征上往往有地域烙印,现在人员交流多,地域特征不是那么明显了,但不同地区病毒株的生物学特征依然是一个重要的研究方向。

  毒株有助疫苗和药品研发

  “分离出病毒毒株,意味着我们已经拥有了疫苗的种子株。用其制作疫苗株并通过检测后,就可以制备疫苗。”中国工程院院士、国家卫健委高级别专家组成员李兰娟说,病毒毒株为疫苗研制、抗病毒药物的筛选以及快速检测试剂的研发等奠定了基础。

  确实,张严峻表示,分离得到病毒毒株对疫情的预防、控制以及病人的治疗都有重大意义。第一,有了病毒毒株以后,首先可以研制疫苗,如果疫苗研制成功,相当于彻底降服了这个恶魔;第二,可以做一些药物的研发,对病人进行治疗,作为新的病毒,该病现在还没有特效药;而就目前短期意义来说,有了病毒毒株之后,可以研发一些快速诊断的试剂,比如在15分钟到半个小时内出结果,这样对医院的临床诊断和治疗都有极大的帮助,对疫情的控制也有非常大的影响。

  赵卫表示,分离出病毒毒株,也就是获得了新冠病毒的纯的培养物,可以用于了解病毒的致病机理,如病毒是通过什么样的途径侵入到人体当中,在人体细胞中是怎样繁殖的、不同部位细胞的感染效率差异、产生细胞因子风暴的详细机制和干预手段等。

  以传统的灭活疫苗为例,赵卫解释,是将新冠病毒大量培养后,进行灭活但尽可能保留抗原性,再纯化制备成疫苗,如果疫苗进入健康人体内,可激发免疫系统产生出针对新冠病毒的免疫力,就可以预防这种疾病了。“但现实中,往往会出现疫苗诱导机体免疫力不够充分,不能起到保护人体的作用,这也是疫苗研发的难点之一。”赵卫说。

  再就是人们寄予厚望的药物。赵卫介绍,不管是当前引起广泛关注的老药新用,还是新药的研发,一般也要首先做体外实验。即在细胞模型上观察药物对病毒感染细胞的阻断或干扰作用,再在动物模型上进行验证,最后才是临床试验,这一切都要建立在病毒毒株的基础上,所以病毒毒株的获取对病毒病防治研究非常重要。(记者 付丽丽)

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  研究人员绘制出 新冠病毒关键蛋白分子3D结构

  据新华社讯(记者周舟)美国科研团队首次绘制出新型冠状病毒一个关键蛋白分子的3D结构,这种蛋白是开发疫苗、治疗性抗体和药物的关键靶点。研究成果19日在线发表在美国《科学》杂志上。

  美国得克萨斯大学奥斯汀分校和美国国家卫生研究院的研究人员根据中国研究人员提供的病毒基因组序列,利用冷冻电子显微镜重建了新冠病毒表面的刺突蛋白在原子尺度上的3D构造,分辨率达到0.35纳米。

  研究发现,新冠病毒的刺突蛋白结构与严重急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒的刺突蛋白结构非常相近,都将细胞表面的“血管紧张素转化酶2(ACE2)”作为侵入细胞的关键受体。

  论文通讯作者、得克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学系副教授贾森·麦克莱伦说,目前尚不清楚为何两者在分子层面上结合得更加紧密,且这种亲和力是否对病毒传播性造成影响还需进一步研究确认。

  麦克莱伦对新华社记者说,他们已将这一结构的原子坐标数据发送给全球多家实验室,其中多数来自中国,目前已有大约25家中国实验室要求获取相关资料。

  麦克莱伦说,这一成果可帮助研究人员展开三个方面的工作。第一,展开潜在药物筛查,发现可与这种刺突蛋白结合并破坏其功能的小分子;第二,设计可以与刺突蛋白结合并抑制其功能的新型蛋白分子或抗体;第三,设计出这种刺突蛋白的变体,例如使其拥有更高表达水平或热稳定性,从而诱发更强的免疫反应,以加快疫苗开发。

  麦克莱伦团队已对几种可与SARS病毒刺突蛋白结合的单克隆抗体进行了筛查,发现它们与新冠病毒没有明显的结合。麦克莱伦解释说,尽管新冠病毒与SARS病毒的刺突蛋白表面的相似性大约为75%,但如果在与抗体结合的区域恰好存在大量氨基酸差异,可与SARS病毒结合的抗体就难以与新冠病毒结合。

[ 责编:赵宇豪 ]
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