世界各地的研究人員正在競相開發潛在的疫苗和藥物，以對抗名為 SARS-Cov-2 的新型冠狀病毒。現在，一群研究人員已經弄清了冠狀病毒用來入侵人體細胞的關鍵蛋白質的分子結構，根據新的發現，這可能為疫苗的開發開啟大門。
之前的研究表明，冠狀病毒透過所謂的“刺突”蛋白入侵細胞，但這些蛋白質在不同的冠狀病毒中呈現不同的形狀。德克薩斯大學奧斯汀分校分子生物科學副教授、該研究的資深作者傑森·麥克萊倫說，弄清 SARS-Cov-2 中刺突蛋白的形狀是弄清如何靶向該病毒的關鍵。
雖然冠狀病毒使用許多不同的蛋白質來複制和入侵細胞，但刺突蛋白是其用來與受體（另一種蛋白質，就像進入人體細胞的門戶）結合的主要表面蛋白。在刺突蛋白與人體細胞受體結合後，病毒膜與人體細胞膜融合，使病毒的基因組進入人體細胞並開始感染。因此，“如果你能阻止附著和融合，你就能阻止進入，”麥克萊倫告訴《生命科學》。但是，要靶向這種蛋白質，你需要知道它的樣子。
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本月早些時候，研究人員發表了 SARS-Cov-2 的基因組。利用該基因組，麥克萊倫和他的團隊與美國國立衛生研究院 (NIH) 合作，確定了編碼刺突蛋白的特定基因。然後，他們將基因資訊傳送給一家公司，該公司合成了這些基因並將其寄回。然後，該小組將這些基因注射到實驗室培養皿中的哺乳動物細胞中，這些細胞產生了刺突蛋白。
接下來，利用一種非常精細的顯微鏡技術，稱為冷凍電子顯微鏡，該小組建立了刺突蛋白的 3D“地圖”或“藍圖”。該藍圖揭示了分子的結構，繪製了其每個原子在空間中的位置。
密歇根大學流行病學副教授奧布里·戈登（未參與這項研究）說：“這些研究人員能夠如此迅速地獲得結構令人印象深刻。” “這是向前邁出的非常重要的一步，可能有助於開發針對 SARS-COV-2 的疫苗。”
哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院教授斯蒂芬·莫爾斯（也未參與這項研究）對此表示贊同。他在一封電子郵件中告訴《生命科學》，刺突蛋白“將是快速開發疫苗抗原”和療法的“可能選擇”。他補充說，瞭解結構“對於開發具有良好活性的疫苗和抗體非常有用”，生產更高數量的這些蛋白質也是如此。
該團隊正在將這些原子“座標”傳送給世界各地數十個研究小組，他們正在努力開發疫苗和藥物來靶向 SARS-CoV-2。與此同時，麥克萊倫和他的團隊希望以刺突蛋白的地圖為基礎開發疫苗。
當細菌或病毒等外來入侵者入侵人體時，免疫細胞會透過產生稱為抗體的蛋白質進行反擊。這些抗體與外來入侵者上的特定結構（稱為抗原）結合。但是產生抗體可能需要時間。疫苗是死亡或減弱的抗原，它們訓練免疫系統在身體暴露於病毒之前產生這些抗體。
理論上，刺突蛋白本身“可能是疫苗或疫苗的變體”，麥克萊倫說。當你注射這種基於刺突蛋白的疫苗時，“人體會產生對抗刺突的抗體，然後如果他們接觸到活病毒，”身體就會做好準備，他補充說。根據他們之前對其他冠狀病毒進行的研究，研究人員引入了突變或變化，以創造更穩定的分子。
事實上，“該分子看起來非常好；它的表現非常好；該結構在某種程度上證明了該分子在我們希望的正確構象中是穩定的，”麥克萊倫說。“因此，現在我們和其他人將使用我們建立的分子作為疫苗抗原的基礎。”他們在 NIH 的同事現在將把這些刺突蛋白注射到動物體內，以觀察這些蛋白質引發抗體產生的效果如何。
儘管如此，麥克萊倫認為疫苗可能還需要大約 18 到 24 個月。他說，與正常的疫苗開發（可能需要 10 年左右）相比，這“仍然相當快”。
該研究結果於今天（2 月 19 日）發表在《科學》雜誌上。
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