來源：雷鋒網(wǎng) 作者：Adios

無論是 SARS、MERS、埃博拉，還是本次的新型冠狀病毒，這些病毒都導(dǎo)致了疫情爆發(fā)，讓人類措手不及，并帶來了巨大的傷痛。

盡管本次疫情尚未過去，但致力于預(yù)測(cè)下一次大面積爆發(fā)疫情的實(shí)驗(yàn)室已在建設(shè)中。

自 2003 年非典爆發(fā)后，科學(xué)家們開始給予冠狀病毒越來越多的關(guān)注，這種病毒類別眾多，而且能在不同的物種之間傳遞——在公共基因組庫(kù) GenBank 上搜索“冠狀病毒”，相關(guān)結(jié)果超過 35000 個(gè)，其中有來自羊駝、刺猬、白鯨等物種的冠狀病毒;當(dāng)然，還有在蝙蝠身上發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒。

在所有可能的宿主中，蝙蝠受到的關(guān)注最大，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)進(jìn)化出一種與病毒共存的獨(dú)特能力，包括那些特別可能傳染給人類的病毒。SARS 病毒、MERS 病毒、馬爾堡病毒、尼帕病毒，埃博拉病毒，以及本次的新型冠狀病毒都很有可能是由蝙蝠引起的。

Michael Letko 從讀博士時(shí)開始就對(duì)來自蝙蝠的樣品進(jìn)行測(cè)序，而他收集到的大多數(shù)基因組都跟冠狀病毒有關(guān)。

2007 年，中國(guó)的研究人員采集了來自蝙蝠的血液樣本，并發(fā)現(xiàn)了一種叫作“HKU4-Cov”的病毒;五年后，MERS 在沙特阿拉伯爆發(fā)，當(dāng)科學(xué)家們對(duì) MERS 病毒進(jìn)行測(cè)序時(shí)發(fā)現(xiàn)，該病毒的蛋白質(zhì)序列與 HKU4-Cov 的幾乎一致。Michael Letko 表示：

如果相關(guān)數(shù)據(jù)在 MERS 爆發(fā)前就已經(jīng)有了，那么科學(xué)家們就能及時(shí)知道 MERS 病毒的傳播方式，以及可能有效的治療方案。

Michael Letko 補(bǔ)充道，他想嘗試去提供這樣的數(shù)據(jù)，并決定建立一個(gè)平臺(tái)，對(duì)全世界收集的冠狀病毒基因組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性測(cè)試。他認(rèn)為，如果人們想弄清楚下一次大面積爆發(fā)的疫情將源自于哪里，冠狀病毒是一個(gè)很好的切入點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儫o處不在，還可以跨越物種屏障感染人類。如果人們能理解這些病毒的不同之處，就能創(chuàng)造出一個(gè)預(yù)測(cè)引擎來預(yù)測(cè)哪些病毒最有可能在人群中出現(xiàn)。

 

 

注：新型冠狀病毒的電鏡照片，圖自中國(guó)疾控中心

Michael Letko 的想法似乎能夠?yàn)槿藗冊(cè)谝咔榉揽胤矫鎺�來重要的幫助，不過，這個(gè)計(jì)劃實(shí)施起來困難重重。

首先，從野外樣本中分離病毒是很困難的。在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)胞不像野生動(dòng)物身體中的細(xì)胞，它們通常無法從自然界獲取病毒生長(zhǎng)所需要的物質(zhì)。也就是說，科學(xué)家們無法讓病毒存活足夠長(zhǎng)的時(shí)間來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其次，從序列對(duì)病毒進(jìn)行逆向工程是昂貴的，加之冠狀病毒是所有 RNA 病毒中基因組數(shù)量最大的，只做一個(gè)就要花費(fèi) 15000 美元。

冠狀病毒之所以如此命名，是因?yàn)槠浔砻娴耐淮痰鞍踪|(zhì)放大后看起來像皇冠。這些突刺蛋白有助于病毒用來進(jìn)入宿主細(xì)胞的，然后在宿主細(xì)胞里進(jìn)行復(fù)制和傳播。而刺突形狀的細(xì)微差異決定了病毒可以感染哪種細(xì)胞——這正是 Michael Letko 研究的重點(diǎn)。

整個(gè) 2018 年，Michael Letko 都致力于構(gòu)建一個(gè)合成病毒顆粒系統(tǒng)。通過這個(gè)系統(tǒng)，他可以替換掉病毒的 RBD(受體結(jié)合域)，然后通過倉(cāng)鼠實(shí)驗(yàn)獲知哪些 RBD 序列可以訪問受體、進(jìn)入細(xì)胞。2019 年 1 月，Michael Letko 開始進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，他將能夠進(jìn)入倉(cāng)鼠細(xì)胞的序列復(fù)制粘貼到合成病毒顆粒上，再將其暴露在人類受體細(xì)胞中，并進(jìn)行了感染潛力排序。

除了已知的冠狀病毒，如 SARS，Michael Letko 還從中國(guó)馬蹄蝠身上采集了未知菌株。不過測(cè)試和驗(yàn)證結(jié)果需要時(shí)間，當(dāng)時(shí)，他預(yù)估幾個(gè)月的時(shí)間就能夠完善這個(gè)系統(tǒng)——到 2019 年底，他就能從基因銀行中提取一個(gè)序列，并在一周后得到這個(gè)序列的病毒的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比如是否能感染人類細(xì)胞、能感染哪些細(xì)胞，以及能在多大程度上滲入細(xì)胞。

2019 年 12 月，Michael Letko 開始把過去兩年的勞動(dòng)成果打印出來，并且準(zhǔn)備將這些報(bào)告提交給一家期刊進(jìn)行同行評(píng)審。隨后，武漢新冠肺炎爆發(fā)，這是一種新型冠狀病毒，以前從未在人類身上發(fā)現(xiàn)過。

 

 

注：研究人員對(duì)新型冠狀病毒進(jìn)行毒株分離

1 月 10 日，中國(guó)科學(xué)家公布了這種病毒的基因組。Michael Letko下載了基因組并定位了 RBD 序列。通過實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)，新型冠狀病毒與 SARS 病毒十分相似，都是通過受體 ACE2 感染人類細(xì)胞，而這種受體在肺細(xì)胞中普遍存在。輕度病例會(huì)出現(xiàn)咳嗽的癥狀，嚴(yán)重則會(huì)引起呼吸困難。

從序列發(fā)布到 Michael Letko 識(shí)別該病毒的攻擊位置所用時(shí)間為 7 天。對(duì)此，克里普斯研究所(Scripps Research Institute)傳染病遺傳學(xué)家 Kristian G. Andersen 表示，“這個(gè)速度快得令人難以置信。”

Kristian G. Andersen 自己并沒有參與這項(xiàng)研究，不過，他的實(shí)驗(yàn)室可以利用 DNA 數(shù)據(jù)追蹤埃博拉病毒、寨卡病毒以及新型冠狀病毒疫情的演變。他補(bǔ)充道，疫情當(dāng)前，Michael Letko 的努力可能起到非常大的幫助作用。

因?yàn)�，由于疫苗和新的治療方法距離人體試驗(yàn)還有幾個(gè)月的時(shí)間，對(duì)抗病毒的希望在很大程度上要寄托于已有的藥物。通過 Michael Letko 的實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們能夠知道病毒是如何與人體細(xì)胞結(jié)合的，從而能夠想出阻止病毒進(jìn)入細(xì)胞的對(duì)策。

盡管本次的疫情暫未平息，不過，Michael Letko 已經(jīng)在為下一次可能的疫情做準(zhǔn)備了——他想收集更多由動(dòng)物引起的病毒感染信息，并找出哪些病毒能夠感染人類。Michael Letko 說道，“有了這些數(shù)據(jù)，我們才能預(yù)測(cè)哪些會(huì)成為人類未來的巨大威脅。”

我們獲悉，在接下來的幾個(gè)月里，Michael Letko 將在華盛頓州立大學(xué)建立自己的實(shí)驗(yàn)室。在那里，他計(jì)劃將項(xiàng)目的研究范圍擴(kuò)大，不僅研究不同的冠狀病毒，還會(huì)研究這些病毒的蛋白質(zhì)，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是病毒進(jìn)入細(xì)胞、避開人類免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵。

根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，Michael Letko 將建立冠狀病毒特征描述系統(tǒng)，以及蛋白質(zhì)相互作用的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，科學(xué)家可以利用這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)快速標(biāo)記可能具有大流行潛力的新病毒。

Michael Letko 說道：

為了收集和生成所有這些數(shù)據(jù)，我們需要花費(fèi)巨大的人力物力和精力。但這是值得的。

本文編譯自 Wired

標(biāo)簽： 數(shù)據(jù) 

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