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德国生物信息学家发现新冠病毒新弱点|国际战“疫”行动

作者: 李山 来源: 科技日报
2021-01-13 01:27 
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科技日报驻德国记者 李山

近日,德国的生物信息学家通过计算机模型识别出人体中一种对新冠病毒繁殖至关重要的酶,如果抑制这种酶,病毒就会停止繁殖而不影响宿主细胞。该研究有助于找到对抗新冠病毒感染的新方法。

除了疫苗,寻找有效的治疗新冠病毒感染的药物也是战胜疫情的重要手段之一。现在,来自德国感染研究中心和蒂宾根大学的德尔格博士及其团队通过一种新颖的方法发现了新冠病毒的一个弱点,可以用来开发针对性的药物。生物信息学家使用计算机模型识别出了一种对病毒至关重要的人类酶。德尔格博士说:“如果我们关闭这种酶——鸟苷酸激酶1(GK1),病毒就会停止繁殖而不会影响宿主细胞。”

德尔格领导的研究团队从2020年1月就开始进行有关新冠病毒的研究,他同时还是蒂宾根大学的青年教授,负责基于计算机的系统生物学研究,重点是优化生物技术过程和分子水平上疾病的发展和进程。他们成功开发出带有新冠病毒和人类肺泡巨噬细胞的集成计算机模型。巨噬细胞主要负责防御肺泡中的异物,德尔格说:“(此前)关于这些巨噬细胞已经有一个复杂的计算机模型,为了研究新冠病毒我们进一步进行了开发。”

模型的起点是病毒已经渗透进入宿主(即模型中的人类肺泡巨噬细胞),并且已经对其进行重新编程。假如病毒想要产生新的病毒颗粒并传播,那么它必须使用来自宿主的材料并迫使宿主细胞产生新的病毒成分。德尔格说:“病毒在宿主中使用的生化反应已经被整合到了模型中。我们首先分析病毒的成分,然后计算出产生病毒颗粒所需的材料,并查看病毒感染期间宿主细胞中的生化反应如何发生变化。”

在所谓的流量平衡分析中,科学家们系统地测试了在受感染的细胞中与未受感染的细胞中哪些生化反应发生的情况不同。通过这些反应,他们可以开始进一步的实验。通过专门关闭选定的反应,他们追踪了对病毒特别重要的过程。例如,在鸟苷酸激酶1关闭时可完全阻止病毒繁殖。在肺泡巨噬细胞中这种酶在核糖核酸(RNA)构件的代谢中起重要作用,因此对新冠病毒RNA的构成也起着决定性作用。

德尔格解释说:“没有GK1病毒就无法复制,但是人类细胞却可以切换到其他生化代谢途径。”如果想用活性成分抑制酶而又不会对人体造成不良副作用,这是重要的先决条件。目前,德尔格团队正与弗劳恩霍夫分子生物学和应用生态学研究所的伯哈德·艾林格尔博士合作,测试抑制剂对新冠病毒的有效性。一些酶的抑制剂是已知的,位于汉堡的弗劳恩霍夫研究所有一个完整的库,包含5600多种活性物质,最关键的是所有这些物质都已被批准可以安全地用于人体。

即便如此,科学家们在实验室中找到合适的活性成分之后,还必须进行严格的试验。先在动物中,然后在人体中。因为只有这样,人们才可以完整地掌握活性成分和免疫系统之间产生的相互作用。专家们预计,如果一切顺利,这种针对新冠病毒的药物,在经过临床试验后,最早可能会在2021年年底获批。艾林格尔解释说:“也许我们不能百分百抗击这种病毒,而只会阻止90%或85%的病毒繁殖。但只要为免疫系统赢得足够的时间,结果就显而易见。此外,值得期待的还有,这种针对病毒的基本方法能够适用于新冠病毒的所有突变。”

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