Science:新冠病毒COVID-19获突破研究进展,极大助力疫苗研发

 

近日美国研究人员通过低温电子显微镜技术获得首个新冠病毒刺突蛋白的三维结构,该蛋白是病毒附着并感染人类细胞的关键点,该成果将极大助力全世界的研究人员开发相关疫苗和抗病毒药物。 相关论文发表于2月19日《Science》杂志。

 

图片来源:Science

 

领导该研究的副教授Jason McLellan和他的同事们已有多年其它冠状病毒研究经验,包括SARS-CoV和MERS-CoV。 他们已经有一套成熟的方法将冠状病毒刺突蛋白锁定为某种易于分析状态,并且可以有效地将其转变为疫苗的候选对象。

 

McLellan说:“当知道这次疫情是由一种冠状病毒引起时,我们就意识到必须站出来,因为我们可能是最早获得该结构的人之一。我们知道要对相关基因进行什么突变,因为我们已经在其他许多冠状病毒上测试过这些突变。”

 

从中国研究人员那里获得该病毒基因组序列后仅两周,该研究小组便设计并生产出了稳定的刺突蛋白样品。 又大概花了12天时间来重建刺突蛋白的3D分子结构,便将初稿提交给《Science》杂志,以加快同行评审过程。 通常这些过程需要几个月的时间才能完成。

 

COVID-19 S一级结构示意图

COVID-19 S一级结构示意图

 

研究成功的关键在于应用了该实验室低温电子显微镜(cryo-EM)的最新技术。 Cryo-EM可使研究人员获得相关细胞、分子和病毒的原子级3D结构。

 

McLellan说:“得力于Sauer实验室的基础设备,我们成为了第一批发表相关研究的人员。这突出了为基础研究设备提供资金的重要性。”

 

该研究小组生产并获得结构的分子仅为新冠病毒刺突蛋白的细胞外部分,但这足以在人体内引发免疫反应,因此可以用作疫苗。

 

接下来,McLellan研究小组计划利用他们获得的新冠病毒刺突蛋白作为“探针”,从治愈患者体内分离出天然产生的能够对抗该病毒的抗体。当这些抗体量足够大时可以帮助治疗初期冠状病毒感染者。 例如,可以使用这些抗体保护冲锋在第一线的医护人员。

 

参考文献:

Daniel Wrapp, Nianshuang Wang, Kizzmekia S. Corbett, Jory A. Goldsmith, Ching-Lin Hsieh, Olubukola Abiona, Barney S. Graham, Jason S. McLellan. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science, 2020; eabb2507 DOI: 10.1126/science.abb2507

 

低温电子显微镜

低温电子显微镜,通过电子束对冷冻的生物分子进行成像,从而得到分子的三维结构。它能够对蛋白的多种构象进行成像,帮助科学家们推断蛋白的功能,未来会成为解析蛋白结构的主流选择,会成为结构生物学的主流。

 

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