草泥马 羊驼的抗体真的能够拯救世界吗?
谁都不会预料到,2020年会以一个病毒肆虐作为开端,随着新冠病毒的蔓延,全球已经超过400万人感染,以及超过25人万死亡 。
对于这次新冠病毒的流行,科学家们想尽办法寻找决绝方案,其中我们最熟悉的便是制作疫苗,但是疫苗的制作是一个漫长的过程 。
好消息是,来自得克萨斯州奥斯汀的麦克莱恩实验室研究人员正在开发一种可能可以治疗新冠病毒肺炎的方法,更有趣的是他们的这种治疗方法与网红羊驼有关 。
并且,这次我们的网红羊驼真有可能拯救世界,因为它的努力得到了新冠病毒抗体!
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抗体的发现
这个可能拯救世界的羊驼叫Winter 。今年四岁的她和其它130只羊驼一起住在比利时乡下的一个农场里 。
早在2016年,麦克莱恩实验室的科学家们就已经开始研究两种冠状病毒(SARS和MERS),而Winter便是他们实验的一部分 。
2019年新型冠状病毒出现后,我国科学家于2020年1月公布了新冠病毒基因组,麦克莱恩实验室发现新冠病毒与此前的SARS病毒有许多相似之处 。
于是他们做了一些实验,他们对Winter注射了新冠病毒,之后Winte产生了两种抗体,一种类似于人类抗体,另一种则更小(只有传统的一半),被称为“纳米体” 。
这种纳米体引起了科学家们的兴趣,正因为它们体积小,它们的稳定性更强,而且它们还能与小缝隙结合,而大的抗体是无法与之结合的 。
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图为:冠状病毒
这种抗体是否有效我们知道冠状病毒名字的由来是因为它们表面有着一些特殊的“刺突”,这些刺突是一种装饰在冠状病毒表面的蛋白质 。
它们的作用是通过与受体结合将病毒附着在宿主细胞上,一旦附着,它们将病毒膜与宿主细胞膜融合,这样病毒就能进入宿主细胞并开始复制 。
可以这么理解,刺突蛋白是病毒进入我们细胞的主要机制,因此,如果病毒表面没有正常的突刺,病毒就会被中和,也就不会传染 。
在羊驼身上,这些抗体可以用来攻击在新冠病毒表面发现的特殊“刺突蛋白”,并阻止它进入细胞,所以在羊驼身上它可能确实有效 。
他们的研究结果发表在5月5日的科学杂志《细胞》上,供同行评审 。
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图为:抗体(蓝色)与新冠病毒(绿色,粉红色和橙色)上的刺突蛋白紧密结合
羊驼能否拯救世界当我们费尽心思制作疫苗时,其实抗体疗法有一个非常明显的优势,那就是可以对已经感染的人使用,它会迅速减轻疾病负担,而疫苗必须在接触病原体前大约两个月接种 。
疫苗确实是控制病毒传播最有效的办法,但是如果一个人已经被感染了,疫苗是没有用的 。在这种情况下,我们可以对已经感染的人进行抗体治疗 。
目前,麦克莱恩实验室已经准备在仓鼠身上进行的临床前试验,当然这不是一个简单的过程,因为用活病毒感染动物的生物安全性有很多困难 。
而按照该实验室的说法,他们会尽可能快地转移到仓鼠身上(从羊驼身上),如果在仓鼠身上一切顺利,他们将立马组织非人类的灵长类试验,并尽一切努力在2020年底前进行人体试验 。
虽然临床试验还没有开始,但是科学家们开发的这种抗体已经成功地保护了人类细胞和从非洲绿猴身上提取的细胞 。
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最后
一般情况下,得到第一批人体试验数据需要5到6年的时间,但麦克莱恩实验室会努力在一年后得到一种被批准的产品,可以用于人类治疗 。
而且,这次羊驼身上发现的纳米体可以雾化并用于吸入器,这使得它们在治疗呼吸道病原体方面非常高效,因为可以直接将它们送到被感染部位 。
另外,即使新冠病毒发生变异,新的治疗方法也可能有效,因为抗体与病毒结合的部位(病毒表面刺突)不太可能因为突变而轻易改变 。
好吧,当我们每天吃着不同网红的瓜时,羊驼这个过气网红可能真要拯救世界了 。
其他网友观点据环球时报,据英国《星期日泰晤士报》消息,比利时一项新的研究报告说,羊驼血液中的抗体有助于消灭新冠病毒 。
据比利时弗拉姆斯生物技术研究所(Vlaams Institute for Biotechnology)的研究人员和美国研究人员的一份报告称:
“羊驼血液中的分子可能会在新冠病毒暴发时起到治疗作用 。使用‘羊驼抗体’的可行性,值得进一步研究 。”
值得注意的是,1989年在布鲁塞尔大学实验室的一次意外发现,使研究人员了解到骆驼科动物骆驼、
大羊驼和羊驼血液中抗体的不寻常特性 。这些抗体最初用于艾滋病研究,后来证明在对抗多种病毒方面都有效果,
包括最近暴发的中东呼吸综合征(Mers)和严重急性呼吸综合征(Sars) 。
骆驼抗体比人类抗体小得多,人们因此可以利用纳米技术,
用微小分子来传递药物,这样做可以更有效地靶向微小病毒 。
新冠病毒在核苷酸序列水平上有96.2%的相似性,但这是一种此前在人类和其他动物身上均未检测到过的一种新型冠状病毒,
它的出现新带来很多亟待解决的问题,其中就包括除人类之外,其他是否有宠物、畜禽也可能被新冠病毒传染?
顶级学术期刊《科学》(Science)在线发表了论文“Susceptibility of ferrets,cats,dogs,and different domestic animals
to SARS-coronavirus-2” 。这项研究旨在弄清楚一些问题:新冠病毒会传染给其他动物物种,从而成为感染的“
蓄水池”吗?新冠病毒感染在人类中有多种临床表现,从轻微感染到死亡,那么在其他动物中是如何表现的?
随着疫苗和抗病毒药物开发的努力,哪些动物可以最精确地用于模拟这些药物或疫苗对人类的效果?
纳米抗体是一类来自骆驼类动物的特殊抗体 。与由轻链和重链组成的常规抗体不同,这类抗体只有重链,
因此只有单个抗原结合结构域(即重链可变区) 。有意思的是,虽然较常规抗体少了轻链可变区,
但这种纳米抗体的抗原亲和力和特异性却没有受到影响 。相反,它还有分子量低,稳定性高、容易表达、
不容易出现空间位阻等优点 。在概念上,纳米抗体也早已得到了验证 。2019年美国FDA批准的第二款新药
就是一种纳米抗体 。考虑到纳米抗体的种种优势,研究人员们想要了解这种新兴技术能否有效对包括新冠
病毒在内的冠状病毒进行中和 。研究中,他们对大羊驼进行了免疫接种,使用的是来自SARS病毒和MERS病毒的S蛋白 。
随后,他们使用噬菌体展示的方法,寻找针对这两类S蛋白的纳米抗体 。利用多重序列比对和进化树分析,
研究人员们分别找到了5种针对SARS病毒S蛋白的纳米抗体,以及7种针对MERS病毒S蛋白的纳米抗体 。
其中,大约各有一半对相应的S蛋白具有高亲和力 。
此外,研究人员们还发现,这两种纳米抗体都可以干扰RBD的形变,让S蛋白提前卡在一个不稳定的构象
并使其无法结合受体,入侵细胞 。SARS病毒纳米抗体的结合表位初看之下出人意料,实则有着一定的生物学意义 。
科学家们对10种SARS病毒的毒株进行了测序分析,发现纳米抗体结合的表位,其序列有着高度的保守性 。
在另一些具有类似序列的冠状病毒里,这款纳米抗体同样展现出了对其受体结合域的高度亲和力,表明了它的交叉活性
。最后,研究人员们评估了SARS病毒的纳米抗体能否也对新冠病毒表现出交叉中和活性 。尽管该抗体的确能结合新冠
病毒的RBD,但由于解离常数过高,它却不能中和新冠病毒的假病毒 。为了解决这个问题,研究人员们开发了两种二价
的纳米抗体,成功实现了对新冠病毒假病毒的中和,IC50大约为0.2 μg/mL 。在论文的讨论环节,作者们指出他们在
大羊驼中分离出了两个具有中和潜力的纳米抗体 。其中据他们所知,这也是首次对SARS病毒的纳米抗体进行报道 。这
些抗体与病毒靶点结合的高清结构,让我们对结合表位,以及抗体的中和机制产生了新的洞见 。考虑到纳米抗体的稳定性
,它有望被开发成“中和喷雾”,带来全新的治疗方案 。
为解决这些问题,来自中国农业科学院哈尔滨兽医研究所兽医生物技术国家重点实验室、
国家动物疫病防控高级别生物安全实验室的研究团队评估了不同模型实验动物和宠物、畜禽对新冠病毒的易感性,
通过实验感染新冠病毒,观测接种动物及同居动物的临床表现及病理变化,检测器官组织病毒载量、
呼吸道和肠道病毒排放及动物体内针对新冠病毒抗体转阳情况 。
他们的研究显示:新冠病毒在狗、猪、鸡和鸭子身上复制能力很弱,但能在雪貂上呼吸道和猫的呼吸系统及消化系统高效复制 。
实验感染猫能够通过空气传播新冠病毒;部分猫感染后可导致严重发病甚至死亡,低龄猫发病明显较大龄猫严重 。
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比利时一只名为温特(Winter)的普通羊驼参与了一系列有关非典病毒(SARS)和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS)的研究 。一些科学家希望她可能成为对抗新型冠状病毒的重要人物 。
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【草泥马 羊驼的抗体真的能够拯救世界吗?】她不是超级能力的骆驼 。温特只是她所居住的比利时研究人员选择的幸运的美洲驼,参加了一系列涉及SARS和MERS的病毒研究 。科学家发现她的抗体可以阻止这些感染,因此认为这些抗体也可以中和引起Covid-19的新病毒 。他们是正确的,并在星期二的Cell杂志上发表了他们的研究结果 。
长期以来,科学家一直在美洲驼上进行抗体研究 。例如,在过去十年中,科学家在艾滋病毒和流感研究中使用了骆驼的抗体,找到了对这两种病毒都有希望的疗法 。
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人类只产生一种抗体,由两种类型的蛋白质链(重链和轻链)组成,它们一起形成Y形 。重链蛋白跨越整个Y,而轻链蛋白仅接触Y的手臂 。另一方面,骆驼产生两种类型的抗体 。这些抗体之一在大小和组成上与人抗体相似 。但是另一个要小得多 。它只有人抗体的25% 。美洲驼的抗体仍然形成Y,但其臂较短,因为它没有任何轻链蛋白 。
这种更小巧的抗体可以进入刺突蛋白的微小口袋和缝隙,刺突蛋白是人类抗体无法做到的蛋白,这些蛋白可以使新型冠状病毒等病毒侵入宿主细胞并感染我们 。这可以使其在中和病毒方面更加有效 。
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比利时根特大学(Ghent University)的分子病毒学家,新研究的作者Xavier Saelens博士说,骆马的抗体也很容易操作 。它们可以与其他抗体(包括人抗体)连接或融合,尽管进行了这些操作仍保持稳定 。
该抗体是美洲驼与所有骆驼科动物一样的遗传特征,骆驼科动物还包括羊驼,骆驼科动物和单峰骆驼 。
2016年,德克萨斯大学奥斯汀分校的结构病毒学家Saelens博士,Wrapp先生和Jason McLellan博士以及其他研究人员着眼于美洲驼,特别是Winter,发现了一种较小的美洲驼抗体,“可以广泛中和许多不同类型的冠状病毒 。”麦克莱伦博士说 。
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他们向温特注射了引起2002-03年SARS流行的病毒和MERS的刺突蛋白,然后对她的血液进行了检测 。尽管他们无法分离出一种对两种病毒都起作用的美洲驼抗体,但他们发现了两种分别针对MERS和SARS的有效抗体 。
当新的冠状病毒在一月份开始成为头条新闻时,研究人员正在写下他们的发现 。他们立即意识到,较小的美洲驼抗体“可以中和SARS,也很可能也能识别新冠病毒,”塞伦斯博士说 。
研究人员发现,它确实可以有效抑制细胞培养物中的新型冠状病毒 。
研究人员希望通过注射尚未感染的人来保护抗体免受病毒感染,例如医护人员,最终将该抗体用作预防性治疗 。尽管该疗法的保护作用是立竿见影的,但其效果不会持久,仅需持续一两个月,而无需额外注射 。
这种主动的方法至少需要几个月的时间,但是研究人员正朝着临床试验迈进 。可能还需要进行其他研究,以验证将美洲驼抗体注射到人类患者中的安全性 。
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