轉基因蛋白有望抑制多種流感病毒

日期：2012-06-13 08:11:51

流感病毒經過遺傳漂變會周期性地變得更具毒性，嚴重威脅全球公共健康。通常，抵抗新流感菌株的疫苗需要數月的時間完成開發、測試和生產等環節，同時它們對已患流感者毫無作用。因此，當致命性流感突然出現和快速傳播時，疫苗的研制和發送所造成的長時間延誤讓人們束手無策，而人們缺乏免疫能力又加速了流感病毒在公眾間的傳播。

流感病毒的追蹤標識是病毒的H和N亞型。H代表血球凝集素，它們是長在流感病毒上可以侵入人類呼吸道細胞的分子。當流感病毒傳播給人時，病毒通過血球凝集素分子附著于呼吸道細胞系表面，這時細胞會因試圖吞噬病毒而錯誤地讓病毒進入細胞的酸性區域。在這個區域，pH值的下降改變了病毒血球凝集素的形狀，從而允許病毒與細胞融合，為病毒RNA的進入和開始復制打開了大門。

利用轉基因蛋白質抑制流感病毒

美國華盛頓大學新成立的蛋白質設計中心集中了生物化學家、計算機專家、工程師和醫學專家，在生物化學教授大衛•貝克主任的領導下，中心的研究人員試圖通過對蛋白質進行基因工程改造，讓它們具有新的特殊功能，以用于醫學、環境保護和其他領域。蛋白質設計中心將流感作為其主要研究的課題之一，并與美國和國外的其他機構建立有廣泛的合作。

蛋白質是活細胞所有正常活動和結構的基礎，同時還控制著病毒等病原體的致病行為。許多遺傳性和后天性慢性疾病也往往與非正常的蛋白質形態和相互作用相關。為阻止流感病毒借助血球凝集素感染人體，研究小組正在利用計算機設計蛋白質，讓其具有抗流感的潛力，并能與人體多種單克隆抗體相媲美。研究人員表示，天然蛋白質通常不能束縛流感病毒，通過基因工程改造后，某些蛋白質可以成為廣譜抗病毒劑對付包括H1N1在內的多種流感病毒菌株。

研究小組的設想是讓轉基因蛋白質與血球凝集素以特定的方向相結合，阻止它的形狀發生變化，從而讓病毒無法侵入細胞。為此，他們在嘗試用計算機對設計的流感抑制劑的功能進行優化。這些蛋白質通過計算機模型改變后，能夠精準地與流感病毒上納米尺寸的目標——血球凝集素相結合，如同鑰匙進入鎖，其作用是讓病毒不再改變自己的形狀，從而無法感染活細胞。

將多種流感病毒作為抑制的目標

研究小組的目標是開發能夠有效對付多種H亞型的抗病毒劑，因為多用途能力可幫助人們獲得綜合性流感療法。資料表明，具有H2亞型血球凝集素的病毒是1957年致命性流感的元兇，該病毒的傳播持續至1968年，在此之后出生的人沒有接觸過H2流感病毒。不久前的禽流感病毒帶有新型H1血球凝集素。數據顯示，貝克他們研發的蛋白質能夠綁定I組（Group I）血球凝集素的所有類型，此組血球凝集素不僅包括了H1，同時包括了H2流感和H5禽流感菌株。

貝克認為，流感抑制蛋白的設計方法有望成為人們獲得適合各種病毒抑制劑的有效途徑。舉例來說，如果有新的疾病病原體出現，科學家便能了解它如何與人類細胞或其他宿主相互作用，然后利用蛋白質界面設計技術獲得可阻止病原體與細胞相互作用的多種不同的小蛋白質。

利用基因測序將蛋白質分存待用

研究人員能夠利用酵母細胞來測試計算機設計的那些具有抑制病毒作用的蛋白質的基因，在進行深入的分子化學研究尋找到最佳的蛋白質后，可以在實驗室中對這些蛋白質進行操縱，使其發生變異，變異的蛋白質可分類存放在樣品庫中進行深層分析，以了解它們的氨基酸、分子結構和化學鍵能。先進的技術設備能讓科學家快速地瀏覽樣品庫，挑選出那些能夠同病原體目標表面進行精準綁定的微小蛋白質，并從中篩選出效果最佳的防止病原體附著、進入和感染人類或動物細胞的蛋白質。

在了解有效蛋白質基因的過程中，深測序技術十分重要，它能具體地描述出相關的基因序列，幫助人們改進蛋白質設計，讓抑制劑蛋白質和病毒分子的相互作用更準確。研究人員認為，這將讓他們能打破“瓶頸”，改善抑制劑的活性。貝克說，他們預期自己提出的方案將被廣泛地用于開發高親和力和高特殊性的抑制劑，在治療和診斷中用于應對各種各樣的目標。

認識到新流感療法對國家和國際安全保障的重要性，美國國防先進研究項目管理局和國防減危局為貝克他們的研究提供了資金，美國國家衛生研究院所屬的國家過敏和傳染疾病所也給予了資助。此外，研究人員在研究中還借助了能源部所屬阿貢國家實驗室的先進光子源設備。