來(lái)源:健康報(bào)
2020-02-18 18:11典病理學(xué)家福爾克·亨申曾說(shuō)過(guò)“人類(lèi)的歷史就是疾病的歷史”,幾乎每一次疾病的流行,都伴隨人類(lèi)文明的發(fā)展而來(lái)。而疾病的大規(guī)模暴發(fā),也對(duì)人類(lèi)文明產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。病毒以前所未有的速度“推陳出新”,而人類(lèi)與它的抗?fàn)帍奈赐V惯^(guò)。
疫苗研發(fā)
全球前沿機(jī)構(gòu)競(jìng)逐
針對(duì)此次新冠肺炎疫情,截至2020年2月16日24時(shí),全國(guó)累計(jì)確診病例7萬(wàn)余例(其中重癥病例1萬(wàn)余例),累計(jì)死亡1770例。遺憾的是,目前尚無(wú)針對(duì)新冠病毒的特異性藥物及疫苗。
對(duì)此,國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)家學(xué)者紛紛加入這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)斗——
國(guó)內(nèi)
中國(guó)疾病預(yù)防與控制中心,浙江大學(xué)開(kāi)展滅活疫苗研發(fā)。
軍科院和康希諾開(kāi)展腺病毒載體疫苗研發(fā)。
中科院微生物所和智飛生物開(kāi)展重組蛋白疫苗研發(fā)。
近期,清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院張林琦教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),獲得了騰訊公益慈善基金會(huì)、北京水滴匯聚公益基金會(huì)和泰合資本的支持,開(kāi)展多種疫苗策略的研究。?
國(guó)外
強(qiáng)生公司宣布啟動(dòng)新冠病毒疫苗的研發(fā)。
專(zhuān)注于mRNA疫苗平臺(tái)的德國(guó)生物技術(shù)公司CureVac AG宣布注資830萬(wàn)美元,加速開(kāi)發(fā)新冠疫苗。
比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)宣布將投入1億美元,致力于新冠病毒的疫苗研發(fā)和疫情控制。
國(guó)際組織CEPI(流行病防范創(chuàng)新聯(lián)盟)近期也宣布利用現(xiàn)有成熟的疫苗生產(chǎn)技術(shù),加強(qiáng)對(duì)新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)。?
國(guó)務(wù)院國(guó)有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)、新聞發(fā)言人趙世堂介紹,目前疫苗研發(fā)正在武漢、北京兩地緊鑼密鼓的推進(jìn),滅活疫苗的研發(fā)正在進(jìn)行病毒培養(yǎng),重組基因工程疫苗研發(fā)已完成基因序列的核查。其他相關(guān)工作也在抓緊推進(jìn)中。
面對(duì)疫情,為何疫苗的研發(fā)如此重要?
先說(shuō)說(shuō)什么是疫苗。疫苗是利用病原微生物(如細(xì)菌、病毒等)經(jīng)過(guò)減毒、滅活或其他方式制成的生物制劑,接種后能相對(duì)安全地激活人體免疫反應(yīng),從而預(yù)防感染。
接種疫苗后,人體免疫系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的物質(zhì)來(lái)抵抗病毒,也就是大家熟悉的抗體。當(dāng)病毒侵染人體時(shí),預(yù)先存在的抗體通過(guò)與病毒的特定部位(一般為表面蛋白)結(jié)合,形成“抗原—抗體”復(fù)合物,即為獨(dú)特的“鑰匙-鎖”配對(duì)效應(yīng),進(jìn)而完成病毒的清除,實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的預(yù)防。
血漿療法
是應(yīng)急措施,存在不確定性
近日,新冠肺炎“血漿療法”廣受社會(huì)各界關(guān)注。事實(shí)上,“血漿療法”由來(lái)已久——我們知道,抗體存在于人體的血漿中,采集康復(fù)期患者富含抗體的血液后,經(jīng)過(guò)特殊處理后輸注給其他患者,即為“血漿療法”。
早在100多年前,科學(xué)家們就開(kāi)始利用“血清療法”(血漿去除纖維蛋白后即為血清),來(lái)對(duì)抗細(xì)菌引起的傳染性疾病了。1890年,德國(guó)科學(xué)家埃米爾·馮·貝林(1854~1917年)和日本科學(xué)家北里柴三郎(1853~1931年)共同發(fā)表他們的研究成果——將患過(guò)白喉的老鼠血清注射給新感染白喉的老鼠,后者奇跡般地痊愈了。上述工作證明了感染過(guò)白喉的老鼠體內(nèi)可以產(chǎn)生某種殺傷白喉?xiàng)U菌的物質(zhì),貝林將這種物質(zhì)命名為“白喉抗毒素血清”,其有效成分實(shí)際是對(duì)白喉?xiàng)U菌具有殺傷作用的抗體。1901年,貝林因“血清療法”方面的工作,特別是應(yīng)用于白喉方面,而獲得第一屆諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
在1917年的西班牙大流感、1930年代的麻疹病毒以及2014年西非暴發(fā)的埃博拉疫情中,“血漿療法”均曾用于臨床。
值得一提的是,根據(jù)已發(fā)表數(shù)據(jù),在2003年的抗擊非典疫情中,接受“血漿療法”的患者均出現(xiàn)體內(nèi)病毒的減少及癥狀緩解。
以上先例無(wú)疑為“血漿療法”在應(yīng)對(duì)此次新冠病毒疫情的應(yīng)用前景上帶來(lái)希望。
最初的抗白喉血清包裝
事實(shí)上,在2017年世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)布的BRN(Blood Regulators Network)指南中說(shuō)明,在緊急應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻疫情時(shí),如特異性藥物及疫苗尚未上市,痊愈患者血漿/血清可用作治療使用。針對(duì)此次新冠肺炎疫情,在國(guó)家衛(wèi)健委發(fā)布的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案》(試行第四版)中,已提出對(duì)危重癥病人治療措施可采用恢復(fù)期血漿治療。2月8日,首期3名危重患者在武漢江夏區(qū)第一人民醫(yī)院接受“血漿治療”,目前連同后續(xù)醫(yī)院治療的危重癥病人超過(guò)10名。
無(wú)法忽視的是,痊愈患者血漿數(shù)量非常有限,且如何獲得、保存及運(yùn)輸安全可靠的血漿是“血漿療法”不可忽視的短板。更為重要的是,血漿成分復(fù)雜,目前國(guó)際上對(duì)于血漿中各類(lèi)病毒滅活或去除,尚無(wú)十分可靠的方法,其副作用也還存在不確定性。嚴(yán)格而言,“血漿療法”是個(gè)應(yīng)急的治療措施,在目前沒(méi)有針對(duì)新冠病毒的特異性藥物時(shí),是值得研究和評(píng)估的臨床治療手段。
單克隆抗體藥物
近期更值得期待
時(shí)至今日,為了規(guī)避“血漿療法”的不確定性,生物學(xué)家通過(guò)不斷探索,已將“血漿療法”逐步精確化和可控化——即單克隆抗體藥物的研發(fā)和應(yīng)用。在患者痊愈過(guò)程中,其體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生抗原特異性的B細(xì)胞。這些細(xì)胞存在于患者血液中,用以產(chǎn)生特異性抗體。科學(xué)家們通過(guò)篩選,可將此類(lèi)B細(xì)胞捕獲。再利用生物學(xué)方法,得到抗體的基因序列,通過(guò)基因分析和擴(kuò)增,便可獲得有效的人源單克隆抗體序列,用以體外制備和大規(guī)模生產(chǎn)。
由于單克隆抗體成分單一、靶向性強(qiáng),且具有高特異性、毒副作用小的特點(diǎn),是一種良好的治療和預(yù)防手段。
值得一提的是,單克隆抗體藥物在人類(lèi)應(yīng)對(duì)傳染性疾病的歷程中已有值得效仿的成功先例。早在1998年,美國(guó)FDA批準(zhǔn)使用抗體藥物Synagis治療呼吸道合胞體病毒(RSV),主要用于兒童的預(yù)防藥物。2018年,F(xiàn)DA批準(zhǔn)抗體藥物Trogarzo治療艾滋病。2014年,埃博拉疫情時(shí)期,兩名美國(guó)醫(yī)護(hù)工作者在利比里亞工作時(shí)被感染。由于埃博拉病毒極為烈性,當(dāng)其返回美國(guó)后,病情進(jìn)展已相當(dāng)嚴(yán)重。在命懸一線之際,他們接受了一種未經(jīng)FDA批準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)藥物ZMapp的治療,并于數(shù)周后被治愈,而ZMapp正是由3種單克隆抗體配伍而成的混合藥物。
我們不難發(fā)現(xiàn),針對(duì)新冠病毒特異性單克隆抗體的研發(fā)及臨床使用,將為新冠臨床治療提供新的契機(jī)。
藥物靶點(diǎn)?
我們把目光對(duì)準(zhǔn)S蛋白
如前文所述,抗體通過(guò)與病毒特定部位結(jié)合,形成“鑰匙-鎖”的獨(dú)特結(jié)構(gòu),進(jìn)而阻斷病毒與其天然受體的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)病毒的清除。因此,抗體藥物作用的靶點(diǎn)至關(guān)重要。
引發(fā)此次疫情的新冠病毒屬于冠狀病毒,冠狀病毒可以引起人畜共患的呼吸道和腸道疾病,20世紀(jì)30年代從家禽中首次被分離出來(lái)。1966年,首個(gè)人冠狀病毒HCoV-229E被分離出來(lái)后,科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察,發(fā)現(xiàn)病毒包膜外排列整齊的刺突蛋白像一頂頂皇冠,所以命名為“冠狀病毒”。隨后陸續(xù)共有7種人冠狀病毒被分離出來(lái)。由于最先被分離出的HCoV-229E和HCoV-OC63的致病性弱,通常只能引起普通的感冒和呼吸道感染,所以對(duì)其的探索并沒(méi)有引起重視。而2003年中國(guó)廣東SARS疫情和2012年沙特阿拉伯MERS疫情的相繼暴發(fā),造成了全球近萬(wàn)人感染,才真正讓公眾意識(shí)到冠狀病毒的厲害。
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冠狀病毒的結(jié)構(gòu)示意圖
冠狀病毒由四個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白組成,分別為包膜蛋白(Envelope),膜蛋白(Membrane),核衣殼蛋白(Nucleocapsid)和刺突蛋白(Spike)。其中刺突蛋白(也叫S蛋白)暴露在病毒的最外層,可與人體細(xì)胞的受體蛋白結(jié)合,介導(dǎo)病毒感染細(xì)胞,該功能主要由S蛋白的受體結(jié)合域(RBD)完成。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),SARS-CoV及2019-nCoV的S蛋白與受體細(xì)胞的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2蛋白(ACE2)結(jié)合。同時(shí),RBD區(qū)域也決定了病毒感染的物種特異性,即決定了2019-nCoV可以結(jié)合人的ACE2蛋白,也可以結(jié)合豬、蝙蝠和果子貍的ACE2。
目前,通過(guò)晶體及冷凍電鏡技術(shù),科學(xué)家已成功解析了SARS-nCoV和MERS-CoV的S蛋白和宿主細(xì)胞的受體蛋白的復(fù)合物結(jié)構(gòu),分辨率達(dá)到埃米(0.1納米),這讓我們更精確地找到了新冠病毒可能的藥物作用的靶點(diǎn)——S蛋白。靶向S蛋白進(jìn)行抗體藥物研發(fā)及疫苗設(shè)計(jì),是精確地殺傷冠狀病毒,針對(duì)此次暴發(fā)的新冠病毒特異性藥物開(kāi)發(fā)的好思路。
通過(guò)篩選,我們可以得到針對(duì)新冠病毒S蛋白的中和抗體,這些抗體能夠與在體內(nèi)游離的病毒結(jié)合,使得病毒無(wú)法與受體蛋白ACE2結(jié)合,從而阻礙了病毒感染細(xì)胞,最終導(dǎo)致病毒的死亡。
冠狀病毒S蛋白和受體ACE2結(jié)合后感染細(xì)胞示意圖
萬(wàn)幸的是,新冠病毒與2003年暴發(fā)的SARS-CoV以及中東暴發(fā)的MERS-CoV具有極其相近的親緣關(guān)系。基于上述二者抗體藥物及疫苗的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),可以大大降低針對(duì)新冠病毒研發(fā)失敗的風(fēng)險(xiǎn),使之有章可循。
近日,香港大學(xué)陳志偉教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表了關(guān)于SARS-CoV的研究成果,同樣對(duì)新冠病毒抗體藥物及疫苗的研發(fā)具有警示作用。文章表明,在SARS死亡病人體內(nèi)的抗刺突蛋白(S蛋白)中和抗體的滴度顯著高于已恢復(fù)病人,且前者抗體產(chǎn)生的時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于后者。在一定意義上,上述結(jié)果說(shuō)明:似乎免疫系統(tǒng)靈敏的病人反而容易成為高危病人,其體內(nèi)產(chǎn)生的抗S蛋白抗體則是誘發(fā)急性肺部損傷的重要因素之一。
疫情控制是當(dāng)下防疫工作的重中之重,因而對(duì)于抗體藥物作用的靶點(diǎn)的選擇及疫苗設(shè)計(jì),我們?nèi)孕柚?jǐn)慎對(duì)待,也需要更多的時(shí)間和研究佐證。
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