遇到新冠肺炎,美军实验室有点忙

遇到新冠肺炎,美军实验室有点忙

泰勒·沃里克(Taylor Wolik)是第一区医学实验室的医学检验师,她正在美国陆军传染病医学研究所设在马里兰州迪特里克营的临时实验室里进行诊断化验。USAMRIID为第一地区医学实验室的成员提供专业培训,指导他们进行诊断化验,来检测临床或环境样本中是否存在冠状病毒和其他生物制剂

在这个美国陆军最高级别的病毒研究实验室——美国陆军传染病医学研究所(USAMRIID)里,砖砌走廊上的窗户每隔数英尺相间而排,透过窗户隐约可见的是狭小的办公室和实验室,满满当当全是科研设备。每个门口都有橙色的标牌,上面画有形似火神的生物危害标志,警示着来访人员。

从一扇窗户望进去,只能辨认出两个穿着“特卫强”防护服、戴着防毒面具的人。他们看似轻松地谈笑着,但手头的工作却是极其严肃的。

两人正在圆形的塑料培养皿中培养新型冠状病毒(SARS-CoV-2)。今年2月,美国疾控中心(CDC)从第一批新型冠状病毒肺炎(COVID-19,下文简称新冠肺炎)某位患者身上提取了约10滴血样,送往了军方。

这名50多岁的患者来自华盛顿州,是该大流行病在美国的首个死亡病例。那之后,军方研究人员分离了这种病毒,并大量培养,运送到了其他实验室,以期设计一种针对冠状病毒的疫苗或治疗方法。

如果说有哪个科学实验室理应对当前的疫情暴发准备就绪,USAMRIID责无旁贷。这座低矮的棕褐色建筑坐落在马里兰州的迪特里克营开阔场地的中央,位于华盛顿特区北面约一小时车程。自20世纪60年代末以来,其科学家就一直在与世界上最危险的生物打交道。

USAMRIID与致病微生物的抗争史

从20世纪70年代初侵袭了埃及的裂谷热(Rift Valley fever)到2018年的寨卡病毒(Zika)暴发,USAMRIID的研究人员已经设计了数十种治疗方法和应对措施,最近一次是2019年由美国食品药品管理局(FDA)批准并授权给默克公司的埃博拉病毒疫苗。

它也存有争议。1989年,USAMRIID卷入了一场险些暴发的埃博拉疫情,这次事件催生了《血疫》(The Hot Zone)这本书及相关迷你剧集。当时,研究人员正在应对弗吉尼亚州雷斯顿市一家猴子养殖场中暴发的某种埃博拉病毒,该病毒毒株导致数十只猴子死亡。几名工人因接触而染病,但病毒没有传播开来。

而后,在另一起事件中,美国联邦调查局(FBI)官员声称,研究人员布鲁斯·埃文斯(Bruce Ivins)是2001年炭疽恐怖袭击案的幕后主使。

2008年,埃文斯在FBI探员赶到逮捕他之前自杀身亡,而此后的调查报道对FBI的结论提出了质疑。

USAMRIID正开发新冠动物模型

如今,USAMRIID的病菌战士们整装待发,欲与新型冠状病毒一战。他们正在厘清它的传播路径,探究它传染不同实验动物的方式。这一信息对于准确检验针对该病毒的新疫苗和疗法至关重要。而研究人员的主要任务之一是开发一种动物模型,在进行人类临床试验之前用动物模型对可能的治疗方法进行检验。

高级科学顾问路易丝·皮特(Louise Pitt)管理着USAMRIID的大气生物学实验室,在她30年的职业生涯中,从事过埃博拉、炭疽、蓖麻毒素和马尔堡病毒的研究。

皮特说,由于科研和商业实验室不断推出疫苗和候选药物,可以想见,未来几周将会迎来一段工作密集期,而她的团队正严阵以待。他们实验室有几十个合作协议,要检测不同机构、实验室和大学提交的候选疫苗和药物。

皮特的团队正在开发一种通用于任何疫苗或治疗方法的动物模型。

由于这是人类第一次遭遇这种特殊的冠状病毒,所以尚无确定的检测疫苗的方法,以确保动物身上的病程(及可能的治愈方法)能反映出它在人类身上的疾病发展情况。

遇到新冠肺炎,美军实验室有点忙

“不是所有的动物都会因冠状病毒而发病。”皮特说,“你必须找到病症与人类相似的动物物种。如果令某一动物感染了这种疾病,但它只是传播病毒而自己却不发病,这就毫无帮助。”

市售的实验室小鼠不具备该病毒用来进入和破坏人类细胞的同一种ACE2受体。因此,所有药物或疫苗检测都必须使用一种基因改造小鼠(并不易获得),或是找出另一种可用的动物。

皮特说,她的团队正在考虑其他啮齿动物,如仓鼠和雪貂,以及一种非人灵长类动物——非洲绿猴 [去年,USAMRIID的科学家将其定为检测中东呼吸综合征(MERS)病毒疫苗的动物模型]。

“要想了解疫苗是否真正有效,需要一年时间建立起充足的动物模型并获取数据。”皮特如是说。

皮特预计,到2020年夏天,将有100多名军方和民间科学家及实验室技术人员参与到抗击冠状病毒的行动中来。不少人从事的将会是重要但枯燥的开发测试工作,用以检验动物是否表现出免疫应答,以及疫苗或治疗是否能抵抗病毒。

“我们必须开发新的化学分析方法来计量一切。”皮特表示,“我们需要测试免疫应答、宿主反应和疾病进展。因为这是一种新的病毒,所有的工具都必须从零开始。”

这类为疫苗开发做支撑的实验室平台工作并不是最引人注目的,但这正是USAMRIID多年来一直在做的工作。

遇到新冠肺炎,美军实验室有点忙

科学家可通过该设备将猴子暴露于空气传播的病毒颗粒中,以检测其免疫应答

大笔资金注入

促进USAMRIID新冠研究

3月15日,五角大楼发言人麦克·安德鲁斯(Mike Andrews)中校称美国陆军化学与生物防御合作计划(Chemical Biological Defense Partnership)为USAMRIID的研究项目额外拨款了2500万美元

众议院议员安东尼·布朗(Anthony Brown)是负责监管军事经费的众议院军事委员会的委员,据其发言人克里斯蒂安·恩肯霍尔兹(Christian Unknenholz)透露:近日,国会通过了一项大规模的经济刺激法案,为五角大楼的国防健康计划(Defense Health Program)拨款4.15亿美元,并拨款给陆军1.6亿美元,专用于COVID-19研究

沃尔特里德陆军研究所忙着开发疫苗

与此同时,在马里兰州银泉市约40英里外的沃尔特里德陆军研究所(WRAIR)内,一种新型冠状病毒疫苗的临床前试验刚刚开始。

它的靶定目标是刺突蛋白(该蛋白使冠状病毒能够入侵宿主的肺部细胞)的一个微小区域,并使用一种独特的佐剂(或称增效剂),引发机体产生更强的免疫应答。

“每个人都着眼于刺突蛋白。” WRAIR新发传染病部门的负责人凯冯·莫徳杰拉德(Kayvon Modjarrad)说,“不同之处在于疫苗递送的方式。”

在COVID-19出现之前的几个月里,莫徳杰拉德及其团队已经在研究MERS的疫苗了(该疾病是由一种类似的冠状病毒引起的)。

他们考虑使用铁蛋白(ferritin)这种在血液中携带铁的超小蛋白来递送MERS疫苗。

利用幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,一种会在人体内引起溃疡的细菌)的铁蛋白纳米颗粒,他们将冠状病毒刺突蛋白结合受体的一小部分(结合到人类肺部细胞上的那部分)附着到铁蛋白纳米颗粒的外壳上。在显微镜下看起来就如同渔网一般的纳米颗粒外壳就成了递送平台。

随后,他们在外壳周围添加了一个专有的脂质环,作为促进剂或增效剂。再将冠状病毒蛋白嵌入铁蛋白外壳,一旦进入体内,它就会吸引B细胞,而B细胞正是免疫系统中制造抗体对抗病毒的部分。每个纳米颗粒上都有24个位点,这些位点作为刺突蛋白的一部分递呈给B细胞。

莫徳杰拉德在其WRAIR办公室接受采访时表示,这24个抗原位点相互间的距离足够近,可以让免疫应答更为集中。

研究团队的第一次试验开始于一个月前。莫徳杰拉德说,他们正在寻找哪种冠状病毒亚蛋白能在小鼠中引发最有效的免疫应答。

“也许等不到所有小鼠的结果出来。”他说,“我们可能会发现某种候选药物能引发确实有效且适当的免疫应答,而我们认为,这就是我们需要尽快深入研究的那种。”

WRAIR还在寻找靶定SARS-CoV-2的单克隆抗体

在开发疫苗的同时,莫徳杰拉德及其WRAIR团队也一直在努力寻找靶定SARS-CoV-2的单克隆抗体,并在筛选针对若干冠状病毒的抗体,希望藉此得到一种通用疫苗或治疗药物,能对包括严重急性呼吸道综合征(SARS)冠状病毒,MERS冠状病毒和SARS-CoV-2在内的整个病毒家族产生效用。

在接下来的几个月内,上述两个军队相关实验室将共享数据和人员。

尽管最近与五角大楼的审计员和CDC的巡查员发生了争执,但USAMRIID的科学家们仍会专注于即将到来的艰巨任务。“我们想要有所作为。”科学顾问皮特说,“但生物学需要时间,而你不能出任何纰漏。我们正在竭尽全力做好准备。”

The US Army's Virus Research Lab Gears Up to Fight Covid-19

新型冠状病毒肺炎:认知与思考︱大家

新冠病毒检测进展到哪一步了?

特朗普都为氯喹和羟氯喹站台,科学家怎么看待这一波充满前景的新冠特效药?

新冠治疗:老药—“法匹拉韦”—新用,即将进入临床试验

瑞德西韦的临床试验进行ing,它能成为新冠的特效药吗?

医护人员忙得晕头转向,研究人员却在夜里“钓鱼”?

遇到新冠肺炎,美军实验室有点忙


分享到:


相關文章: