Nature:SARS-CoV-2疫苗竞赛,金斯瑞助力国际疫苗研发

2020年1月28日,自新冠病毒首个病例出现几周后,美国卫生与公众服务部在华盛顿特区召开了记者会表示SARS-CoV-2感染了数千人,中国数百万人被隔离,但没有方法可以治疗病毒。美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)主任Anthony Fauci表示:"我们正在考虑最坏的情况,即疫情进一步扩大。"他说,为了阻止疫情爆发并拯救生命,世界需要一种疫苗。

Nature:SARS-CoV-2疫苗竞赛,金斯瑞助力国际疫苗研发

图丨冠状病毒SARS-CoV-2,上面覆盖着的蛋白钉(红色)可帮助它们与宿主细胞结合(图片提供:Alissa Eckert和Dan Higgins / CDC)

疫情爆发已3月有余,目前还在不断蔓延中,在没有特效药的前提下,疫苗研发成为势不可挡的趋势,但从以往SARS和MERS的疫苗研发经验来看,人类研发的速度始终追不上病毒传播的速度,且疫苗开发是缓慢的,过程繁杂漫长不可控制,保守估计,一般的研发也需要2~5年,甚至更久。在寨卡病毒、埃博拉病毒和2009年猪流感的病例中,疫苗研发至少花了6个月,这仍被誉为创纪录的速度。

所谓疫苗,是将病原微生物,经过人工减毒、灭活或者利用转基因等方法,将“敌人”的样貌、身份信息告诉免疫系统,由免疫系统产生一定的保护物质,如免疫激素、活性生理物质、记忆细胞、特殊抗体等。当我们下次接触到这种病原微生物时,我们的免疫系统就能够快速响应,制造更多的保护物质来阻止“敌人”入侵。

自1月10日,我国疾病预防控制中心向公众数据库公布了新冠病毒的完整基因组序列后,这场疫苗竞赛正式开启,国际上至少已有5个研究小组正在努力开发对抗新冠肺炎的新疫苗,总部在美国的金斯瑞敏感的注意到这一点,并积极投身疫苗研发竞赛中。

新冠病毒来势汹汹,传播速度极快,为了加快疫苗的开发,无论是位于美国的总部还是国内的公司都竭尽全力投入研发,将支持开发新冠病毒疫苗作为一项使命,时值春节假期很多研发人员取消了假期,以保持实验室24小时运转,仅仅两周时间,金斯瑞就发布了一种用于初步筛选的SARS-CoV-2检测方法,实验室的研究人员也在积极应对来自世界各地疫苗开发人员的基因、蛋白质和肽的需求。

Nature:SARS-CoV-2疫苗竞赛,金斯瑞助力国际疫苗研发

图丨实验室里的金斯瑞战士

另外,为了加快原型疫苗的开发,金斯瑞在几天内就能提供完整的基因。首先在半导体芯片上的一组计算机控制的铂电极上合成数千个DNA片段,每次向每个生长片段添加一个核苷酸。在合成这些片段或寡核苷酸后,科研人员使用一种专有技术将它们缝合在一起,产生高质量的长链DNA,然后进行克隆和测序,以验证没有错误。

在如火如荼的研发阶段,金斯瑞还收到了一家位于马里兰州的生物制药公司Novavax的求助,为了加快重组纳米颗粒疫苗的开发,该公司研发总裁Gregory Glenn要求金斯瑞来设计基因,然后由他们进行制造。仅仅几周时间,Novavax就从金斯瑞订购了SARS-CoV-2的S蛋白的全长基因。这种类似注射器的蛋白质附着在呼吸道的细胞上,并向它们注入病毒RNA。

Novavax公司致力于开发下一代严重传染病疫苗,计划将全长S蛋白基因插入一种杆状病毒。Glenn说,当这种病毒感染实验室培养的昆虫细胞时,它会产生冠状病毒S蛋白,这种蛋白被折叠并包裹在糖衣中,就好像是人类细胞产生的一样。

然后,Novavax将把这种S蛋白插入胶束,一种病毒颗粒大小的人工膜系统。这种胶束显示了一种叫做表位的突刺蛋白的一部分,这种蛋白进化很少,因此从一株冠状病毒到另一株很相似。这些抗原决定基通常是免疫系统无法接触到的,但在Novavax的疫苗中,它们是"赤裸裸地面对世界"。出于这个原因,它们引发了一种免疫反应,这种反应应该针对这种S蛋白的许多变体,因此可以阻止人们可能遇到的所有SARS-CoV-2的变体。

即使在今天,构建一个像S基因这样的全长基因仍然是个高质量大工程,这很难实现,金斯瑞合成了SARS-CoV-2的全长基因,并在3天内将其交付使用。这让Glenn不仅惊叹:"这很了不起,"。

在共同协作努力下,疫苗有望在初夏前进行临床试验,所有研发人员正在以极快的速度向前推进,使用DNA疫苗、信使RNA疫苗或一种称为分子钳的疫苗来稳定病毒蛋白,虽然不知道哪一个最终会胜出,但这场疫苗竞赛仍在继续,因为很多生命危在旦夕。

A surprising player in the race for a SARS-CoV-2 vaccine


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