艾滋病疫苗研究重燃希望 華人科學家居功至偉
日期:2010-07-20 10:19:31
據(jù)美國《僑報》報道,最新一期美國權威的《科學》雜志發(fā)表兩份報告:美國科學家從艾滋病病毒感染者血中分離出兩個自然產生的能夠中和約9成已知艾滋病病毒(HIV)毒株的強力抗體。這項新發(fā)現(xiàn)對改良艾滋病疫苗設計和其它病毒性傳染疾病的抗體治療是一個突破性的發(fā)展。
在國際艾滋病大會舉行之際,這項發(fā)現(xiàn)振奮人心,因為它重新點燃了人類成功研制有效艾滋病疫苗的希望。這一研究項目是在美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)過敏與傳染病研究所(NIAID)疫苗研究中心主任蓋里·納布爾博士,副主任約翰·麥斯克拉博士和結構生物學實驗室主任鄺達平博士的主持下完成的,多位華人科學家在其中發(fā)揮了中流砥柱的作用,讓華人世界為之自豪。
記者特別專訪了其中的5位華人科學家,他們講述了這個突破性發(fā)現(xiàn)的來龍去脈,以及在美國從事科研工作的心得體會。
發(fā)現(xiàn)攻擊艾滋病病毒“罩門”
自從人類1980年代初發(fā)現(xiàn)艾滋病以來,全球大約已有6000萬人感染了艾滋病病毒。艾滋病的預防和治療一直是全球醫(yī)學科學家屢攻不克的難題,為什么人體免疫系統(tǒng)難以清除艾滋病病毒?醫(yī)學科學界不甚了了。
NIH結構生物學實驗室研究員周同慶在接受記者專訪時表示,艾滋病病毒所以“狡猾”,能夠逃避免疫系統(tǒng)監(jiān)視,一是因為艾滋病病毒基因變化比人體正?;蜃兓?00萬倍,人體免疫系統(tǒng)跟不上其變化;其二,艾滋病病毒外表有一層與人體正常細胞表層一樣的“糖衣”,能夠迷惑免疫系統(tǒng);第三,艾滋病病毒的表面蛋白質通過形態(tài)變化掩蓋一些重要位點,免疫系統(tǒng)難以攻擊。因此,周博士認為,攻克艾滋病病毒就像武林高手要擊敗對手,很重要的是找到對方的致命弱點——“罩門”。
周博士解釋說,艾滋病病毒要感染人體細胞,其表面蛋白質必須首先和人體免疫細胞上的一種叫CD4的受體分子結合。感染人體后的艾滋病病毒在人體內不斷發(fā)生基因突變,從而逃避人體免疫系統(tǒng)的監(jiān)視。周博士通過多年的研究發(fā)現(xiàn),盡管艾滋病病毒千變萬化,但它們用來與CD4受體分子結合的最初位點是基本不變的。這個位點正是艾滋病病毒的“罩門”。周同慶的這個重要發(fā)現(xiàn)作為封面文章,刊登在2007年2月的《自然》雜志上。
2005年開始參與這個探索的病毒實驗室研究員李宇星博士說,她們在兩個艾滋病病毒感染者的血液中發(fā)現(xiàn)有針對這個“罩門”的強效抗體存在。李宇星的報告刊登在2007年的《自然—醫(yī)學》上,引起醫(yī)學科學界的極大關注。
大海撈針發(fā)現(xiàn)最強抗體
發(fā)現(xiàn)了“罩門”以后,下一步就是如何將針對CD4結合位點的強抗體以單克隆抗體的方式分離出來。周同慶及其合作者通過分析蛋白質三維結構和電腦輔助設計,對病毒表面蛋白質進行改造,將一些部分巧妙改變,只讓那個“罩門”位點保留在原來狀態(tài),這個新產生的蛋白質分子可以被用作“探針”,從艾滋病病毒感染者的血中尋找能生產強效抗體的細胞。疫苗研究中心載體實驗室主任楊志勇參與了“探針”設計的優(yōu)化過程,并使之變得可行。
病毒實驗室研究員伍雪玲與李宇星等同事合作,用這個“探針”在一名60歲黑人同性戀男子的血樣中,探測到了能生產針對“罩門”位點的抗體的細胞,并通過復雜的程序,如大海撈針一般,從2500萬個血細胞中發(fā)現(xiàn)了3個抗體,并進一步分離出兩個迄今為止科學界分離的最強有力抗體VRC01和VRC02。它們能夠抑制約九成全球流行的艾滋病病毒毒株。這是前所未有的高比率。具體負責這項工作的伍雪玲說,這些抗體的抗病毒作用“大大超過預期”。此前加州一個研究所2009年發(fā)現(xiàn)的抗體最多能中和近80%的病毒株。
接著,周同慶通過晶體結構分析,發(fā)現(xiàn)抗體VRC01精確地結合在艾滋病病毒表面蛋白的那個“罩門”位點上,這就是它之所以那么有效的原因。這項研究為打擊艾滋病病毒找到了座標,使得研制艾滋病疫苗的目標更加明確。
事實上,NIH此前發(fā)布的新聞說:基于這些發(fā)現(xiàn),NIH的科學家們已經開始初步的疫苗設計,以期誘導人體免疫系統(tǒng)產生類似VRC01的抗體反應,從而有可能抑制全球范圍內絕大部份艾滋病病毒的傳染。
研制疫苗仍有雄關漫道
長期從事艾滋病病毒和抗體研究的伍雪玲在接受記者專訪時表示,2008年之前,盡管許多實驗室都在分離艾滋病抗體,但一直沒有發(fā)現(xiàn)有效的、廣譜的抗體,甚至有著名的實驗室宣稱“沒有廣譜單克隆抗體的存在”,這對希望利用抗體來研制艾滋病疫苗的科學家而言,無疑是信心上的打擊。
據(jù)楊志勇介紹,上世紀80年代中期到90年代中后期,科學家們一度嘗試從人體B細胞中尋找抗體來研制艾滋病疫苗,但屢屢無功而返。90年代中后期到2008年之前,科學家們轉向試圖誘導人體內產生T細胞來殺死受感染細胞的途徑來研制艾滋病疫苗,并在猴子身上進行實驗,發(fā)現(xiàn)這種疫苗雖不能阻斷感染,但能抑制疾病的發(fā)展。經過多個實驗室的動物實驗驗證,美國默克公司2004年底率先開始進入2期臨床試驗,但2007年9月,初步試驗結果顯示,該疫苗并不能保護高危人群免受艾滋病病毒感染,有些試驗者反而容易感染艾滋病病毒。科學家們頓時陷入迷茫,開始重新回到通過自然產生的抗體來研發(fā)艾滋病疫苗的道路上。
楊志勇表示,NIH這個發(fā)現(xiàn)首次證明了人體內可以自然產生超強中和能力的抗體。這些抗體的發(fā)現(xiàn),同時為艾滋病疫苗研究人員展示了艾滋病病毒的最薄弱、最原始的結合位點。
主流媒體在報道這個發(fā)現(xiàn)時,紛紛使用了向成功研制艾滋病疫苗“邁出重大一步”的字眼。NIH疫苗研究所中心主任蓋里·納布爾博士說:“過去十年我從來沒有像今天這么樂觀過?!毙老埠蜆酚^之余,該研究項目主管之一鄺達平博士卻表達了謹慎之情。他對記者說,這個發(fā)現(xiàn)就好比從芝加哥到紐約有500英里的路,剛路過一個路標,上面寫著距離紐約還有250英里,這說明你已經走過了長路,方向是正確的,但畢竟還有250英里要走。
鄺達平說,這個發(fā)現(xiàn)雖然對防止艾滋病的感染目前還不具有重大意義,但揭示了成功研制疫苗并非遙不可及。鄺達平認為,要研制有效的能用于人體的艾滋疫苗,至少還有三步要走:第一,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的抗體必須能產生于廣泛的人群,而不只是個別人。第二步,必須對達到這么高中和率的抗體生成的過程有更深入的了解。第三步,要有正確的觸發(fā)因素,能制造出夠多的抗體,然后用于動物實驗和臨床實驗。鄺達平估計,走這三步大約需要8到10年的時間,而臨床試驗是否成功,則決定疫苗是否成功,這個就不好預測了。
華人科學家居功至偉
《科學》雜志最新發(fā)表的這兩份報告,其中一篇的第一作者是周同慶,另外一篇的共同第一作者是伍雪玲、楊志勇和李宇星三人。在兩篇署名的各自24位和18位作者中,華人科學家的名字分別占8位和10位,其中多數(shù)人是從中國大陸赴美留學并工作的科學家。
出生在美國的華裔科學家鄺達平高度贊賞華人科學家做出的“實質性”貢獻。他說,雖然有這么多作者,但一般來說,署名前三位的作者可能完成整個研究的至少75%的實際工作。
周同慶從武漢大學畢業(yè)后,在中科院動物研究所拿到博士學位,1995年赴美,在密歇根州的韋恩州立大學做博士后,2001年到NIH工作,一直致力于以結構生物學來研究艾滋病病毒及其抗體。
伍雪玲從武漢同濟醫(yī)科大學畢業(yè)后,1996年到美國阿拉巴馬州立大學伯明翰分校攻讀博士,從事艾滋病的抗體分析,后又到西雅圖的弗雷德·哈欽森癌癥研究所做博士后,著重研究艾滋病病毒,2006年進入NIH工作,正好使其病毒與抗體的知識在實用性的研究項目中得以結合。
楊志勇1984年從復旦大學化學系畢業(yè)后在中科院上海生化研究所工作了6年,1990年赴美后先在密西根大學醫(yī)學中心從事基因治療研究工作,并在1999年進入NIH工作至今,現(xiàn)任疫苗研究中心載體實驗室主任。
李宇星從四川大學遺傳學專業(yè)畢業(yè)后,1992年到美國衣阿華州立大學攻讀遺傳學博士,2001年進入NIH工作后一直從事艾滋病疫苗的研究。
他們其實是NIH眾多華人科學家的縮影。據(jù)了解,華人科學家在NIH所有科研人員中占有較大比例。這些華人科學家和其他族裔的科學家一道,在美國比較優(yōu)越的科研條件下和相對完善的制度環(huán)境中,辛勤工作,事業(yè)有成,為人類健康事業(yè)做出貢獻。
科學無止境只要肯登攀
周同慶說,做科學研究要有韌性,耐得住寂寞,比如前幾年為了進行這項研究,他沒有發(fā)表過重要論文,但現(xiàn)在成功了,一篇論文可能抵得上10篇普通論文。另外,科學家永遠不要放棄好奇心,要在前人已經做過的事情的基礎上,獨辟蹊徑,不斷創(chuàng)新。要完成重大的科研項目,團隊合作精神必不可少。
伍雪玲回憶起兩年前病毒實驗室主任約翰·麥斯克拉把尋找抗體的重任交給她時,她感到猶豫,因為別的實驗室做了很多年沒能發(fā)現(xiàn),而自己做猶如在干草堆里找針,成功的希望很渺茫。抱著“不成功便成仁”的決心接過老板的重托,伍雪玲對記者說,從2008年4月到2009年8月,她經歷了無數(shù)次的失敗,卻一次次地變得更有信心。2009年8月當她發(fā)現(xiàn)了強抗體,并把結果告訴正在外地出差的老板時,電話那頭,老板的聲音激動得有些顫抖。伍雪玲說,這個發(fā)現(xiàn)再次告訴我們,自然界往往會超過你的預期,科學家不應滿足于前人的教科書和結論,要不斷發(fā)問,向自然界學習。
自稱平時都爭取準時下班的李宇星參與這個研究后,有時候不得不一天在實驗室里呆14、15個小時。她強調,科研要有嚴謹認真的態(tài)度和一絲不茍的精神,要與同事在密切合作的過程中,多切磋,多交流,取長補短,激發(fā)靈感。
幾位科學家不約而同地稱贊美國的科研環(huán)境。他們認為,美國科研體制比較合理,人際關系簡單,科研條件和待遇比較好,科學家能夠專心致志地工作;美國的學術環(huán)境也比較純凈,真正有才干、能鉆研的人容易脫穎而出。
楊志勇指出,華人科學家來到美國后,一要過好語言關,二要學會與他人和諧相處。也許剛來時會遭遇一些困難,但這兩關過了,在相對公平的環(huán)境中,華人科學家還是能夠如魚得水的。
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