世界各地的研究人员正在竞相开发潜在的疫苗和药物，以对抗名为 SARS-Cov-2 的新型冠状病毒。现在，一群研究人员已经弄清了冠状病毒用来入侵人体细胞的关键蛋白质的分子结构，根据新的发现，这可能为疫苗的开发打开大门。
之前的研究表明，冠状病毒通过所谓的“刺突”蛋白入侵细胞，但这些蛋白质在不同的冠状病毒中呈现不同的形状。德克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学副教授、该研究的资深作者杰森·麦克莱伦说，弄清 SARS-Cov-2 中刺突蛋白的形状是弄清如何靶向该病毒的关键。
虽然冠状病毒使用许多不同的蛋白质来复制和入侵细胞，但刺突蛋白是其用来与受体（另一种蛋白质，就像进入人体细胞的门户）结合的主要表面蛋白。在刺突蛋白与人体细胞受体结合后，病毒膜与人体细胞膜融合，使病毒的基因组进入人体细胞并开始感染。因此，“如果你能阻止附着和融合，你就能阻止进入，”麦克莱伦告诉《生命科学》。但是，要靶向这种蛋白质，你需要知道它的样子。
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本月早些时候，研究人员发表了 SARS-Cov-2 的基因组。利用该基因组，麦克莱伦和他的团队与美国国立卫生研究院 (NIH) 合作，确定了编码刺突蛋白的特定基因。然后，他们将基因信息发送给一家公司，该公司合成了这些基因并将其寄回。然后，该小组将这些基因注射到实验室培养皿中的哺乳动物细胞中，这些细胞产生了刺突蛋白。
接下来，利用一种非常精细的显微镜技术，称为冷冻电子显微镜，该小组创建了刺突蛋白的 3D“地图”或“蓝图”。该蓝图揭示了分子的结构，绘制了其每个原子在空间中的位置。
密歇根大学流行病学副教授奥布里·戈登（未参与这项研究）说：“这些研究人员能够如此迅速地获得结构令人印象深刻。” “这是向前迈出的非常重要的一步，可能有助于开发针对 SARS-COV-2 的疫苗。”
哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院教授斯蒂芬·莫尔斯（也未参与这项研究）对此表示赞同。他在一封电子邮件中告诉《生命科学》，刺突蛋白“将是快速开发疫苗抗原”和疗法的“可能选择”。他补充说，了解结构“对于开发具有良好活性的疫苗和抗体非常有用”，生产更高数量的这些蛋白质也是如此。
该团队正在将这些原子“坐标”发送给世界各地数十个研究小组，他们正在努力开发疫苗和药物来靶向 SARS-CoV-2。与此同时，麦克莱伦和他的团队希望以刺突蛋白的地图为基础开发疫苗。
当细菌或病毒等外来入侵者入侵人体时，免疫细胞会通过产生称为抗体的蛋白质进行反击。这些抗体与外来入侵者上的特定结构（称为抗原）结合。但是产生抗体可能需要时间。疫苗是死亡或减弱的抗原，它们训练免疫系统在身体暴露于病毒之前产生这些抗体。
理论上，刺突蛋白本身“可能是疫苗或疫苗的变体”，麦克莱伦说。当你注射这种基于刺突蛋白的疫苗时，“人体会产生对抗刺突的抗体，然后如果他们接触到活病毒，”身体就会做好准备，他补充说。根据他们之前对其他冠状病毒进行的研究，研究人员引入了突变或变化，以创造更稳定的分子。
事实上，“该分子看起来非常好；它的表现非常好；该结构在某种程度上证明了该分子在我们希望的正确构象中是稳定的，”麦克莱伦说。“因此，现在我们和其他人将使用我们创建的分子作为疫苗抗原的基础。”他们在 NIH 的同事现在将把这些刺突蛋白注射到动物体内，以观察这些蛋白质引发抗体产生的效果如何。
尽管如此，麦克莱伦认为疫苗可能还需要大约 18 到 24 个月。他说，与正常的疫苗开发（可能需要 10 年左右）相比，这“仍然相当快”。
该研究结果于今天（2 月 19 日）发表在《科学》杂志上。
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