病毒毒株為疫苗研制、抗病毒藥物的篩選以及快速檢測試劑的研發(fā)等奠定了基礎。
近日，安徽省疾病預防控制中心應用宏轉錄組基因測序新冠肺炎病例樣本，順利分離到2株新冠病毒毒株。這是繼廣東、上海、浙江、北京、湖北之后，第六家分離出新冠病毒毒株的省級疾控中心。
這無(wú)疑又是一個(gè)好消息。但很多普通民眾也許不明就里，病毒毒株具體是如何分離的，為什么多地疾控部門(mén)都要做此項工作，分離出病毒毒株又意味著(zhù)什么呢？
分離毒株有三條途徑
什么是病毒毒株？
“簡(jiǎn)單說(shuō)，毒株就是從含有病毒的樣本中分離，然后在實(shí)驗室條件下培養出來(lái)的病毒?！?0日，南方醫科大學(xué)三級生物安全實(shí)驗室主任趙衛教授在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。
趙衛介紹，以新型冠狀病毒為例，樣本一般是從新冠肺炎病人肺泡灌洗液或痰液等樣本中提取的，因為其主要侵害人體的呼吸器官，致使下呼吸道和肺泡中病毒含量比較高，所以樣本來(lái)源優(yōu)先選取這些部位。這些樣本成分非常復雜，除了含有新型冠狀病毒，還有很多其他的微生物。要研究新冠病毒的生物學(xué)特性，就需排除其他雜質(zhì)和微生物的污染，對其進(jìn)行分離、純化，以保證其是新冠病毒的純的培養物。
談及病毒毒株具體是如何分離的，趙衛表示，一般來(lái)講，分離病毒毒株有組織細胞培養法、動(dòng)物接種和雞胚接種三種方式。動(dòng)物接種方式是指把病毒接種到動(dòng)物體內，如小鼠腦內，可根據動(dòng)物細胞的敏感性選擇不同的接種部位，但小鼠是活的動(dòng)物，會(huì )抓傷、咬傷操作者；而雞胚接種可以培養的病毒種類(lèi)相對較少。所以這兩種方式一般不是最優(yōu)和首要之選。
“組織細胞培養法就是把含有病毒的樣本材料接種到不同的細胞中，如肌肉、肝臟、肺的細胞等，不同病毒的細胞嗜性不同，即病毒對不同細胞的感染能力和效率有很大的差異，比如新冠病毒主要感染和破壞肺細胞，這有助于研究病毒的致病機理?！壁w衛說(shuō)，這一方法可以采用包括人體細胞在內的多種細胞，簡(jiǎn)便易行，安全性相對較高，是目前最常用的病毒分離培養方法。
分離難度與病毒特性有關(guān)
“病毒毒株是不是好分離，與病毒本身的特性有關(guān)。從報道看，新冠病毒的毒株分離應該不是很困難，比較容易在多種細胞中培養，而且收獲病毒的滴度很高?！壁w衛說(shuō)，以其參與過(guò)的SARS冠狀病毒毒株分離為例，由于SARS冠狀病毒對多種細胞敏感，把病毒樣本接種到細胞之后，病毒在細胞里能很快生長(cháng)，可迅速獲得大量的病毒顆粒。
確實(shí)，成功分離出新型冠狀病毒毒株的浙江省疾控中心微生物檢驗所所長(cháng)張嚴峻介紹，他們從病人痰液標本里面，把新型冠狀病毒毒株處理了以后，接種到相應的細胞里，讓這個(gè)病毒在細胞里能夠生長(cháng)。兩天后，實(shí)驗人員對培養物進(jìn)行鑒定，病毒已經(jīng)在細胞里增殖，說(shuō)明這個(gè)病毒培養分離已經(jīng)成功了。
“一個(gè)有資質(zhì)的、高潔凈度、無(wú)污染的實(shí)驗室和保證安全的標準操作程序是整個(gè)分離培養流程的關(guān)鍵點(diǎn)?！壁w衛表示，在病毒毒株分離過(guò)程中要保證絕對的無(wú)菌環(huán)境操作，排除各種雜菌和其他微生物的污染。
趙衛強調，不是隨便一個(gè)實(shí)驗室都具有分離培養新型冠狀病毒的資質(zhì)，要有這個(gè)資質(zhì)，至少要有三級生物安全實(shí)驗室，而且實(shí)驗室人員資質(zhì)、工作流程、污染物的處理都要通過(guò)嚴格的審核，同時(shí)對于每一種高致病性病毒分離培養活動(dòng)，都要專(zhuān)門(mén)向國家衛生健康委員會(huì )提出申請，經(jīng)過(guò)審核批準后才能開(kāi)展特定的分離和培養活動(dòng)。而且實(shí)驗活動(dòng)結束后，按照國家規定，要對實(shí)驗材料進(jìn)行封閉、上交等，以防泄露。
“一般來(lái)講，只有當傳染病患者有一些特別之處，比如有些人癥狀特別重，才需要把其體內病毒分離出來(lái)與其他病毒株做比較，以了解導致重癥的原因，否則就沒(méi)有必要分離那么多病毒株?！壁w衛說(shuō)，這是因為包括新冠病毒在內的高致病性病原微生物對實(shí)驗室人員威脅大，在工作中一旦發(fā)生泄露，危害很大，需要盡可能減少非必要的操作。
至于不同地方都在做這項工作的原因，趙衛解釋?zhuān)《径局晟飳W(xué)特性除了和時(shí)間有關(guān)，也就是說(shuō)病毒在不同傳播時(shí)期可能會(huì )發(fā)生變異外，病毒流行還有一定的地域性。過(guò)去人員流動(dòng)不是那么頻繁，不同地區的病毒在基因特征上往往有地域烙印，現在人員交流多，地域特征不是那么明顯了，但不同地區病毒株的生物學(xué)特征依然是一個(gè)重要的研究方向。
毒株有助疫苗和藥品研發(fā)
“分離出病毒毒株，意味著(zhù)我們已經(jīng)擁有了疫苗的種子株。用其制作疫苗株并通過(guò)檢測后，就可以制備疫苗?！敝袊こ淘涸菏?、國家衛健委高級別專(zhuān)家組成員李蘭娟說(shuō)，病毒毒株為疫苗研制、抗病毒藥物的篩選以及快速檢測試劑的研發(fā)等奠定了基礎。
確實(shí)，張嚴峻表示，分離得到病毒毒株對疫情的預防、控制以及病人的治療都有重大意義。第一，有了病毒毒株以后，首先可以研制疫苗，如果疫苗研制成功，相當于徹底降服了這個(gè)惡魔；第二，可以做一些藥物的研發(fā)，對病人進(jìn)行治療，作為新的病毒，該病現在還沒(méi)有特效藥；而就目前短期意義來(lái)說(shuō)，有了病毒毒株之后，可以研發(fā)一些快速診斷的試劑，比如在15分鐘到半個(gè)小時(shí)內出結果，這樣對醫院的臨床診斷和治療都有極大的幫助，對疫情的控制也有非常大的影響。
趙衛表示，分離出病毒毒株，也就是獲得了新冠病毒的純的培養物，可以用于了解病毒的致病機理，如病毒是通過(guò)什么樣的途徑侵入到人體當中，在人體細胞中是怎樣繁殖的、不同部位細胞的感染效率差異、產(chǎn)生細胞因子風(fēng)暴的詳細機制和干預手段等。
以傳統的滅活疫苗為例，趙衛解釋?zhuān)菍⑿鹿诓《敬罅颗囵B后，進(jìn)行滅活但盡可能保留抗原性，再純化制備成疫苗，如果疫苗進(jìn)入健康人體內，可激發(fā)免疫系統產(chǎn)生出針對新冠病毒的免疫力，就可以預防這種疾病了?！暗F實(shí)中，往往會(huì )出現疫苗誘導機體免疫力不夠充分，不能起到保護人體的作用，這也是疫苗研發(fā)的難點(diǎn)之一?！壁w衛說(shuō)。
再就是人們寄予厚望的藥物。趙衛介紹，不管是當前引起廣泛關(guān)注的老藥新用，還是新藥的研發(fā)，一般也要首先做體外實(shí)驗。即在細胞模型上觀(guān)察藥物對病毒感染細胞的阻斷或干擾作用，再在動(dòng)物模型上進(jìn)行驗證，最后才是臨床試驗，這一切都要建立在病毒毒株的基礎上，所以病毒毒株的獲取對病毒病防治研究非常重要。
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研究人員繪制出 新冠病毒關(guān)鍵蛋白分子3D結構
據新華社訊 （記者周舟）美國科研團隊首次繪制出新型冠狀病毒一個(gè)關(guān)鍵蛋白分子的3D結構，這種蛋白是開(kāi)發(fā)疫苗、治療性抗體和藥物的關(guān)鍵靶點(diǎn)。研究成果19日在線(xiàn)發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志上。
美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校和美國國家衛生研究院的研究人員根據中國研究人員提供的病毒基因組序列，利用冷凍電子顯微鏡重建了新冠病毒表面的刺突蛋白在原子尺度上的3D構造，分辨率達到0.35納米。
研究發(fā)現，新冠病毒的刺突蛋白結構與嚴重急性呼吸綜合征（SARS）冠狀病毒的刺突蛋白結構非常相近，都將細胞表面的“血管緊張素轉化酶2（ACE2）”作為侵入細胞的關(guān)鍵受體。
論文通訊作者、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校分子生物科學(xué)系副教授賈森·麥克萊倫說(shuō)，目前尚不清楚為何兩者在分子層面上結合得更加緊密，且這種親和力是否對病毒傳播性造成影響還需進(jìn)一步研究確認。
麥克萊倫對新華社記者說(shuō)，他們已將這一結構的原子坐標數據發(fā)送給全球多家實(shí)驗室，其中多數來(lái)自中國，目前已有大約25家中國實(shí)驗室要求獲取相關(guān)資料。
麥克萊倫說(shuō)，這一成果可幫助研究人員展開(kāi)三個(gè)方面的工作。第一，展開(kāi)潛在藥物篩查，發(fā)現可與這種刺突蛋白結合并破壞其功能的小分子；第二，設計可以與刺突蛋白結合并抑制其功能的新型蛋白分子或抗體；第三，設計出這種刺突蛋白的變體，例如使其擁有更高表達水平或熱穩定性，從而誘發(fā)更強的免疫反應，以加快疫苗開(kāi)發(fā)。
麥克萊倫團隊已對幾種可與SARS病毒刺突蛋白結合的單克隆抗體進(jìn)行了篩查，發(fā)現它們與新冠病毒沒(méi)有明顯的結合。麥克萊倫解釋說(shuō)，盡管新冠病毒與SARS病毒的刺突蛋白表面的相似性大約為75%，但如果在與抗體結合的區域恰好存在大量氨基酸差異，可與SARS病毒結合的抗體就難以與新冠病毒結合。