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用虛擬現實研究病毒,為廣譜疫苗研究帶來新希望

來源:DeepTech深科技 作者: 2016-12-20

摘要: 在麻省劍橋市的一個平平無奇的大樓里,跨國制藥公司Sanofi的疫苗研制部門Sanofi Pasteur的科學家們坐在一起。在這個屋子里,這個小組正在使用類似虛擬現實的技術分析流感病毒的3維圖像。這是Sanofi生物信息技術的一個核心部分,這個研究小組致力于采用新工具來改進流感疫苗。他把病毒的圖像一個接一個地拉到屏幕上,有時......



在麻省劍橋市的一個平平無奇的大樓里,跨國制藥公司Sanofi的疫苗研制部門Sanofi Pasteur的科學家們坐在一起。在這個屋子里,這個小組正在使用類似虛擬現實的技術分析流感病毒的3維圖像。這是Sanofi生物信息技術的一個核心部分,這個研究小組致力于采用新工具來改進流感疫苗。

“有了3D可視化實驗室,我們可以在原子層面上對這些分子進行視覺分析,”埃利烏德?奧盧說道。埃利烏德?奧盧是Sanofi Pasteur的結構、基因組學和信息學小組的組長。他把病毒的圖像一個接一個地拉到屏幕上,有時會把圖像放大到足以看清單個氫鍵。奧盧說這些q清晰的3維細節可以幫助他們研制更加有效、藥效持續時間更長的疫苗。

這個小組的目標是做出他們稱之為“廣普流感疫苗”的產品。這種產品可使人們對多種流感病毒,包括那些還未出現的病毒,具有多年的免疫力。Sanofi Pasteur目前出品了21種已獲批準的疫苗,其中包括去年在墨西哥獲得批準的第一例登革熱疫苗。另外,該小組正在研發12種新疫苗。

流感疫苗已經挽救了成千上萬人的性命,但是仍有進步空間。每年,Sanofi Pasteur和其它的制藥廠商生產的流感疫苗可以使人們對3、4種流感產生免疫力,但是這3、4種流感并不一定涵蓋那些當年流行性最強的或者最致命的流感。即便準確地預測了哪些流感的流行性最強、最致命,疫苗也僅僅能保護50-60%的接種者。世界衛生組織估計,每年季節性流感仍然導致250,000至500,000人死亡。傳染性、致命性強的流感爆發的可能始終是個威脅。

回到Sanifi的可視化會議室,兩個高分辨率投影儀分別為左右眼投射出圖像,從而產生3維效果。奧盧放大了一個流感病毒,來展示一個人體抗體如何鎖住病毒表面被稱為紅血球凝聚素的蛋白質。紅血球凝聚素是病毒用以附著在人體細胞上,進而感染人體細胞的武器。

病毒在進化的過程中,紅血球凝聚素也會變異。通過3維系統,這個小組可以觀察紅血球凝聚素的變異如何在空間和時間上發生。這可以幫助研究者識別在病毒變異過程中變化頻率低的那些紅血球凝聚素的腔穴。這樣,無論病毒將來怎么變異,抗體都可以通過鎖定這些特別的腔穴而讓病毒失去感染能力。

科學家們也可以通過這個系統來分析不同的抗體。一些抗體在激活人體免疫系統上要比另一些抗體有效。如果生物信息學家們能夠識別這些抗體,他們就可以縮短候選疫苗的名單,這樣可以在實驗室里節省數年的時間。

有些公司寄望研制一種“普適”疫苗,從而使人們對任何類型的流感具有一生的免疫力。這個小組并不想研制這種普適疫苗。Sanofi Pasteur的北美研發組長哈里?克利安瑟斯并不認為這種普適疫苗在短期內是可實現的。他們走的是另一條路:通過疫苗來誘發可以終止紅血球凝聚素發生作用的抗體,使病毒無法附著在人體細胞上來感染人體細胞。克利安瑟斯說:“我們需要和那些已經獲得批準的疫苗具有相同機制的新疫苗,只是這種新疫苗需要能夠對抗更多的流行性病毒。我們認為我們可以做到這一點。”

這是個宏大的目標,但是有了3維分析技術的幫助,克利安瑟斯和奧盧對這些目標的實現很樂觀。這個小組曾用同樣的可視化技術研究寨卡病毒、呼吸道合胞病毒和其它傳染性疾病。


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