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解决人类、病毒的无穷战争,那就用电脑设计病毒杀手吧

2024-11-23 204

今年比尔盖兹于慕尼黑安全会议的演讲中提到,有 3 种威胁与人类物种灭绝的命运息息相关:核战、气候变迁以及病毒。“不要以为目前相安无事就代表疫情爆发不会再度降临。如果我们要为最坏打算准备,我们就应该建造一座兵工厂。”他提到的工厂可不是什么枪炮弹药,而是疫苗和药物。

目前带给人类极大困扰的就是常见的流感病毒,根据世界卫生组织报导,尽管已有疫苗,季节性流感仍造成数以百万计的案例,以及全球每年数十万人死亡。原因不外乎疫苗制造耗时,难以流通全球。说到流感就不能不提 1918 年肆虐的西班牙流感,一年就夺走超过两千万条人命。

如此骇人的病毒在显微镜下只是一颗带棘刺的小球,它会利用那些棘刺攀上人体细胞,而抗体利用这个特性,用与生俱来的两只手臂牢牢抓住这些棘刺。然而,每年病毒的快速演化和突变让抗体渐渐束手无策,所以对抗流感必须要有新点子,而有人将点子动到软件设计上。

一般来说抗体属于免疫系统的一部分,如今电脑模型已可设计出抗病毒蛋白,这种蛋白质做和抗体一样的事,效果甚至更好。利用化性互补的表面和特定病毒紧紧黏在一起,只要方式正确,抗病毒蛋白就可以物理性封锁病毒移动方式,最终达到预防感染的目的。

在 2016 年,这种电脑设计的抗病毒蛋白就发现比奥司他韦(一种作用于神经胺酸脢的专一性抑制剂,已被 WHO 视为必需药物)更有效,而且只需不到十分之一单位剂量,就能得到同样甚至更好的效果。

可利用三指蛋白检测

最近发表在《Nature Biotechnology》的论文提到,华盛顿大学蛋白质设计中心的科学家,利用电脑模型进一步展示一种全新且有 3 根手指头的抗病毒蛋白。但为何是 3 根而不像一般抗体带 2 根手指就好呢?

原因在于许多致命的包膜病毒,例如流感病毒、埃博拉、HIV 的棘突均由三聚体组成。如果抗病毒蛋白有 3 根手指头,就可以对称抓住棘突蛋白的每个地方,让双方的结合更紧密,对抗病毒的攻击力也会提高。目前最好的三指抗病毒蛋白已用在小鼠身上,结果显示,小鼠完全逃离致死性流感的传染,而且只流失些微体重。

尽管前景乐观,不过仍要许多年才能进行人体试验。但这不代表我们现在不能先拿到一些好处。目前就算浓度极低的情况下,科学家团队也可侦测到流感病毒,方法就是将三指蛋白涂在长条纸上,再放点流感病毒样本在上面,就像验孕棒,若是出现条带可不是好消息,而是你中了病毒啦!

有了软件设计的抗病毒蛋白,也许当下一个如同西班牙流感的病毒疫情再次席卷全球,它就能拯救数百万人的性命。

  • Designing antiviral proteins via computer could help halt the next pandemic

(首图来源:pixabay)

2019-03-14 03:31:00

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