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突破 | 北大发现通用疫苗制备方法,或能应对几乎所有病毒

 汐钰文艺范 2016-12-05

近日,《科学》Science刊登了北京大学药学院周德敏教授和张礼和院士团队的一项研究。他们研制出了具有完整病毒结构,并能快速制备的活病毒疫苗,该成果或将普遍适用于几乎所有病毒,因此有可能成为病毒疫苗领域的革命性突破。本文通讯作者周德敏教授接受《环球科学》记者的采访,向我们详细讲解了这项研究。


撰文 《环球科学》记者 吴非

编辑 丁家琦


图片来源:《环球科学》


疫苗诞生于19世纪末,法国微生物学家路易·巴斯德将狂犬病病毒经过人工减毒处理,使其不再能够伤害人类,但仍能刺激人类免疫系统产生对病毒的抗体,成功治愈了感染狂犬病的患者。这种减毒活疫苗开启了人类的病毒疫苗研发道路,人类历史上最著名的传染病之一天花,正是因为疫苗的诞生而永久绝迹。但是,现阶段的病毒疫苗多存在明显的缺陷。在我国,目前广泛使用的疫苗主要包括灭活疫苗减毒活疫苗。前者在灭活过程中,病毒的蛋白质结构会发生改变,因此疫苗的免疫原性有限。此外,病毒拥有极快的突变速率,如果入侵人体的病毒发生突变,体内灭活病毒产生的“旧”抗体就难以中和这些“新”病毒,这种现象被称作“免疫逃逸”。减毒活疫苗的免疫效果更好,却存在着一定的安全隐患。


在美国,运用遗传密码扩增技术制备的活病毒疫苗已经投入使用。此类疫苗的制备原理是,将病毒的一个基因片段切除,使病毒能够正常地感染人体,但却失去复制能力。活病毒疫苗拥有强大的免疫能力,不过,该方案所需的工艺较为复杂。对于每一种病毒,研究人员都需要通过大量研究,从动辄几十万个基因中找出待切除的目标基因,因此成本高且不具有普适性。那么,是否可以采用更加高效的方法制备活病毒疫苗呢?


控制病毒复制开关


大多数病毒都是RNA病毒,即它们的遗传物质是RNA。病毒的信使RNA(mRNA)负责合成蛋白质,其中三个相邻的碱基构成一个密码子,病毒通过密码子的序列合成蛋白质并完成复制。而在这些密码子中,有一类特殊的终止密码子,它们的作用是终止蛋白质的合成。这类特殊的密码子成为了活病毒疫苗研制的突破口。


在这项研究中,周德敏等人对病毒进行了一个“微创手术”。周德敏介绍说,他们在(甲型)流感病毒的信使RNA中引入了一个终止密码子,并保留病毒的完整结构。这样,保留了感染性的病毒进入人体后,可以激活人体细胞的全部免疫反应,但由于终止密码子的存在,病毒无法进行蛋白质翻译,因而失去复制能力




终止密码子。图片来源:Pearson Education

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