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Science:人为设计蛋白可抑制流感病毒
作者: 来源:生物谷 2017-06-14




 
流感,是全球最危险的传染病之一,在这场流感战争中出现了一种新的武器。科学家们开发了一个设计蛋白,可阻止流感病毒感染培养的细胞,在具有大量病毒的环境下亦可保护老鼠免受得病。这也可作为较为敏感的诊断。此外,该蛋白并不是用于治疗,或许可在未来用于开发流感药物,科学家说道。

 
“这是个振奋人心的消息,”Crowe说道,他是纳什维尔范德比尔特大学的免疫学家,并未参与该项研究工作。但,该蛋白并未在人体上进行测试,“这仍需要很长的路要走,”他说道。

 
每年流感可使3-5百万的人们严重致病,且已使25万-50万人致死,大部分是老年人及免疫系统薄弱的人群。每年,公共健康办公室调查人群中的三种流感亚型,并设计了一种覆盖三种病毒可用于冬季的疫苗。但那些疫苗仍离完美太遥远:它们并不能准确地与传播的病毒相匹配,以及在某些人群中,它们并不能激发强烈的免疫反应。

 
药物是另外一条防线,它们大部分焦点在于病毒外壳上的蛋白质,神经氨酸酶以及血凝素(HA)。有些药物阻挡神经氨酸酶,该神经氨酸酶可帮助病毒逃离感染后的细胞,且可增强并病毒的耐药性。HA是科学家的下一个目标。该蘑菇形状的蛋白专注于感染细胞,在靶细胞的表面,首先结合到其头部的三个位点上,然后到三个不同的糖分子上。一旦病毒抓住了,部分HA的主干可像抓钩一样将病毒推得更近,让其布满细胞膜,并释放其内部毒素。

 
2011年,由Baker带领的西雅图华盛顿大学计算生物研究团队,设计了一种蛋白可结合到HA的主干,这样可阻止培养的细胞被病毒感染。但是由于该主干经常被另外的蛋白遮挡,因此药物很难到达其位点。

 
现在,Baker的团队已经设计了另外一种蛋白,作用于HA暴露在更外面的头部。他们首先通过分析x-射线的晶体结构,观察到原子的详细信息,包括如何结合到人体的抗体上,并抓住HA头部的三个糖分子。他们复制了小部分抗体,并将抗体挤进结合位点里。科学家们接着使用蛋白设计软件Rosetta将头部位点增加三倍,并增加了第三部分,三角形的蛋白,计算机通过计算将其与HA的头部基团吻合,像一顶帽子。下一步,他们合成了一个机遇,用于编码蛋白,并将其插入细菌,从而制作复制子来对他们进行测试。

 
在测试时,Baker的团队人员将蛋白复制子固定在硝酸纤维样的类纸质材料上。然后将其暴露于各种病毒菌株中,通过抓住或者固定住。“我们称之为流感胶水,因为他们不能再移动了,”Baker说道。在另外的试验中,蛋白阻止了病毒对培养细胞的感染,甚至可保护老鼠免受病患,在暴露流感病毒一天前或后管理。他们在今天的《自然生物技术》上报道了该研究。

 
尽管看到了这些起始的成功,Baker与Crowe注意到,最新设计的蛋白不可能成为药物。Baker说,首先,该蛋白并不能结合所有感染人体的常见病毒。这就意味着,未来的药物既需要在HA头部的结合蛋白,亦要与主干结合位点结合。其次,该设计蛋白的安全性仍需要认真考察,Crowe说道,因为它们与自然结合HA的抗体具有显着的差异。“你离天然的抗体越远,你能预测到未来出现问题的概率越低,”Crowe说道。

 
Baker说,但是一直顺着这条路走,该新设计蛋白可作为便宜诊断的基本——类似于怀孕测试——用于检测流感,进而用药物来阻断它。(生物谷Bioon.com)