目前新冠病毒在全球愈演愈烈,面對這種新型病毒雖然還有很多未知,但全世界的科學家們都在積極尋找各種“武器”,如特效藥物、疫苗等來阻擊病毒的蔓延。
日前阿根廷布宜諾斯艾利斯經(jīng)濟新聞網(wǎng)報道的一條消息引起人們的關注,報道稱,西班牙的研究人員正在研發(fā)一種抗病毒藥物,其研究重點是缺損性干擾顆?!环N常見于RNA病毒的“分子寄生蟲”,自身并沒有感染能力,但有望阻斷感染并消滅這種疾病。
“寄生蟲”病毒搶奪母體病毒資源
“報道中提到的‘分子寄生蟲’并不是真的寄生蟲,只是一個概念,所指的就是‘缺損性干擾顆粒’。它們就像‘寄生蟲’一樣,需要仰賴宿主提供必要的‘零件’, 來長期或暫時地寄生于宿主身上,獲取營養(yǎng),賴以生存?!焙贝髮W生命科學學院及省部共建生物催化與酶工程國家重點實驗室教授、博士生導師陳純琪介紹,在病毒領域,這種寄生現(xiàn)象還是有不少存在的。比如丁肝病毒,我們很多人體內(nèi)都有,但是并不影響我們的健康,只有丁肝病毒和乙肝病毒感染了同一個細胞,才能進行大量復制,丁肝病毒外殼使用了乙肝病毒的外殼。
“缺損性干擾顆粒簡稱DI顆粒,是指那些因基因組不完整或者因基因某一點突變而產(chǎn)生的不能正常進行復制的病毒,也稱缺陷病毒。缺陷病毒雖然自身不能復制,卻可能達到干擾同源的正常病毒的生活周期,這也是稱其為干擾顆粒的原因。”
對于DI顆粒的誕生,陳純琪用了一個“病毒工廠生產(chǎn)殘次品”的比喻。當病毒進入人體細胞后,細胞就變成了一個病毒工廠,病毒在工廠里完成RNA的復制以及蛋白質合成裝配,復制生產(chǎn)出一個個完整的病毒顆粒。這些病毒顆粒被制造出來后,釋放出廠再去感染其他細胞。
“然而病毒復制的過程太快了,RNA又不是非常穩(wěn)定,因此在生產(chǎn)的過程中難免會出現(xiàn)各種奇怪的突變、重組,其中有一定概率會發(fā)生亞基因組的缺失突變體,也就是生產(chǎn)出殘次品,這種殘次品就是DI顆粒。這種小顆粒因為只有部分RNA,缺少遺傳信息等材料,因此當它獨自存在于細胞工廠的時候,無法完成復制生產(chǎn)?!标惣冪鹘榻B,某些DI顆粒厲害的地方在于,當它們和完整的病毒同時存在于一間細胞工廠的時候,就會爭搶正常病毒復制中的組件和材料來完成自我復制。
“而且DI顆粒比正常病毒小,所以它復制起來可能要比正常的病毒更快。但工廠里病毒復制的資源是有限的,這就使得正常的病毒復制變得很困難。隨著DI顆粒不斷地與正常病毒爭搶資源進行復制,最終變相地終止了正常病毒的復制過程。”陳純琪說,這就是DI顆粒為什么能導致病毒因無法自我復制而消亡的原因。
分子克隆讓DI顆粒變得更強大
科研人員早在4、50年前就發(fā)現(xiàn)了病毒復制的這個bug,不過近二十年來才開始應用研究,不過目前還都停留在研究階段,沒有真正的應用案例。
“可以說,DI顆粒不是人類創(chuàng)造出來的,是人類發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。”陳純琪介紹,目前很多病毒都發(fā)現(xiàn)有這種缺損性干擾顆粒,比如流感病毒。病毒復制很快,難免有殘次品產(chǎn)生。有的殘次品可能就不能活下來,而有的像DI顆粒就能活下來,并且能大量復制,但不致病?;谶@種發(fā)現(xiàn),可以繼續(xù)深入研究,甚至可以調整DI顆粒的內(nèi)容物,讓它復制性更強,讓它搶奪完整病毒更多的物質。
“獲得DI顆粒并不難,運用病毒學、細胞學的技術,通過培養(yǎng)病毒細胞,每次一發(fā)現(xiàn)DI顆粒就篩選出來,而后繼續(xù)培養(yǎng)繼續(xù)篩選,就能獲得很多這種小顆粒?!标惣冪鹘榻B,不過DI顆粒也是有一定形狀和大小,太大或者太小可能都不行,這時就需要分離。分離大小需要不同孔徑的過濾膜,可以使用電鏡,能看到大小不一的顆粒,然后把它分離出來。不過一般會使用物理方法,通過顆粒的重量差異進行分離。
“大自然工廠比人類厲害很多,因此我們想獲得DI顆粒,一般通過以上方法進行分離和篩選就可以了。不過如果想給DI顆粒增加‘武器’或者‘通信工具’,那就需要分子克隆技術了?!标惣冪髋e例,比如把這種技術應用于對抗疾病或者腫瘤,可能就需要分子克隆技術改造DI顆粒,讓其帶有治療性或者毒殺能力的基因, 來治療疾病或者殺傷腫瘤細胞。
“對于一項技術,理論上對人體無害的才會拿來應用。但是當人體本身感染一種病毒的時候,再給人體注入另外一種病毒,風險還是比較大的?!标惣冪鞅硎?,雖然目前沒有在人體中試驗過這種技術,但是在針對流感病毒的實驗中,曾經(jīng)完成過流感病毒DI顆粒的動物實驗,效果還很不錯。
DI顆粒為戰(zhàn)勝新冠病毒提供新思路
此次報道指出,研究人員將探索在新冠病毒等冠狀病毒(例如一些與人類緊密相關但不會引起人類嚴重疾病的冠狀病毒)感染過程中是否存在DI顆粒。同時,他們將驗證這種顆粒是否具有干擾并消滅存在于感染細胞中的新冠病毒的能力。
研究人員表示,當將這種顆粒嵌在病毒包膜當中時,它與整個病毒沒有區(qū)別,能夠像病毒一樣,在細胞之間或患者之間傳播。如果健康人僅感染了這種顆粒,那么它們將無法復制并且不會出現(xiàn)任何癥狀。如果人體感染了這種顆粒和完整病毒的混合物,那么病毒將發(fā)生自身復制,同時也將復制這種顆粒,因此病毒與顆粒二者之間的競爭循環(huán)將重新啟動,并最終導致該病毒消亡。基于這種思路,就可以“人傳人”。
對此陳純琪表示,和疫苗技術有很多臨床經(jīng)驗可以參考相比,這項技術之前沒有應用的先例,因此一切都需要進行摸索著前進。很多未知的東西還需要進一步評估。
“目前這項技術應用于新冠病毒的治療可能會存在幾個問題?!标惣冪鹘忉?,第一、DI顆粒合成蛋白裝配的外殼和新冠病毒一樣,因此人體自身免疫力也會對它進行攻擊,所以健康人體內(nèi)進入新冠病毒的DI顆粒,會不會產(chǎn)生一樣的炎性風暴,這個還需要評估;第二,理論上DI顆??梢院芎脫寠Z新冠病毒的資源,但是它們大量存在于正常細胞里,會不會造成不良影響?同時DI顆粒是否能長久的存在于正常細胞里,多久被人體代謝掉,這些也是未知數(shù);第三、就算DI顆粒沒有致病性,但是大量的生產(chǎn)會不會破壞“生產(chǎn)線”,也就是細胞被破壞了怎么辦;第四、新冠病毒作為RNA病毒非常容易變異,DI顆粒會不會發(fā)生復雜的改變,這也需要長期觀察。
“不過,DI顆粒作為一種全新的思路,為人類在尋找戰(zhàn)勝新冠病毒方法的道路上,又增加了一件‘武器’。這是人類向大自然學會的一種方法,通過抓住病毒的bug,而后再利用這個bug去攻擊消滅病毒?!标惣冪髯詈蟾锌卣f,在目前沒有更好的對付新冠病毒方法的時候,應該多方面去嘗試各種治療手段,不放棄任何的可能性。