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【医疗生技】华裔高中生跨领域筛出可能的抗流感化合物,阻断病毒蛋白质合成

2024-11-23 203

电脑不只可选土豆,运用在科学研究上则能节省时间,提升正确性,还能找出流感新药。Google Science Fair 2013 全球入围 17-18 岁组的 Eric Chen,用电脑科技与生化实验结合的方式,找出可能的抑制流感病毒的化合物,提供新药开发方向。目前 Eric 也将结果申请专利。

在专案描述中,Eric 这么说:

新兴高致命性流感病毒出现像是 H5N1 和 N7N9,对世界是一大威胁。我的专案希望经由寻找新的流感核酸内切酶抑制剂,引领开发另一种抗病毒药,能有效对抗流感病毒包括造成疫情的病毒株。而经由结合电脑模型还有生物研究,我辨识出一些新的潜在的核酸内切酶抑制剂。

Eric依据先前研究成果,针对新发现的流感病毒 RdRP (RNA-depend RNA polymerase) 的子单位 PA 具有核酸内切酶功能,找出能抑制核酸内切酶的化合物。Eric 用波斯顿大学 Sandor Vajda 和 Dima Kozakov 研究的软件,以及网站服务器 FTMAP,从数据库筛选与 PA 高度亲和的化合物官能基。最后搭配生化实验,检验候选化合物是否真的减低核酸内切酶活性,将候选化合物减到只剩六个。药理学测试,针对最后找出来的六个化合物做毒性测试,其中代号 C03 与 C09 的化合物由于具有低毒性,为理想的抑制剂。最后选出来这两个具有新药开发潜力的化合物。由于结果相当显著,Eric 将筛选的结果申请专利。

流感病毒的基因体有八个基因,转译八种蛋白质,分别与入侵、离开宿主细胞,复制病毒基因等功能。其中流感病毒的 RdRP 为三个子单位构成,由 PA、PB1、PB2 构成。其中 PA 与核酸内切酶功能的部分,在不同病毒株的基因序列相当一致。所以针对 PA 核酸内切酶部分的药物,对不同流感病毒株都有效。

目前主要的抗流感药物,阻断病毒进入宿主细胞的机制,还有离开宿主细胞的机制。而 Eric 的研究依据先前研究成果,换不同的方向,透过抑制病毒 PA 蛋白质的核酸内切酶活性。透过核酸内切酶功能,病毒透过 5’-snatching 抢走宿主的蛋白质制造工厂-核糖体,转而制作病毒所需的蛋白质。针对 PA 蛋白的好处是人类没有RdRP,不会用 RNA 为模版复制 RNA,针对病毒的 RdRP 为标地,对人类的影响也小。

▲By User:YK Times [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC-BY-SA-2.5-2.0-1.0], via Wikimedia Commons

Eric 他找出的化合物有朝一日能发展成新药,减缓流感大流行时的疫情规模。他使用的筛选方式用在其他疾病也能加速寻找可能的新药化合物。

2019-03-18 04:31:00

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