史蒂芬
在病毒界,流感病毒堪称一位骗术大师。依靠在长期演化中习得的“易容术”,流感不仅常年在人际间散发,而且在冬春之际,总能掀起不小的波澜,甚至造成大范围的流行。根据世界卫生组织的数据,全球每年死于流感的患者多达50万,足以证明其危害之烈。
疫苗是对付病毒的坚盾,流感也有相应的疫苗可供使用。不过,流感病毒(尤其是甲型流感病毒)频繁地改变自己的“外貌”,使得注射疫苗并不能广谱长效地帮助人体对抗病毒。相反,在很多情形下,今年注射的疫苗在明年就有可能变成“马奇诺防线”。
有鉴于此,研发出可克服流感病毒的高度变异性、通杀多种流感病毒的通用疫苗,成为研究者念兹在兹的目标。最近,来自美国的两个研究小组分别在《科学》和《自然·医学》杂志上报告了他们的发现,这些进展令世人进一步看到了通用流感疫苗面世的曙光。
这两个小组不约而同地选择了血凝素(以下简称HA)作为构建通用疫苗的骨架。这种蛋白分布于流感病毒表面,对病毒致病性起着决定性的作用,堪称病毒感染的急先锋。除此之外,HA进入人体后相当扎眼,一旦被免疫系统所识别,即会引发强烈的应答,这个特性使它成为疫苗研究者长期关注的焦点。
从结构上看,HA蛋白的外形大致像一只蘑菇。冠盖部分是高频突变的重灾区,同时具有很强的免疫原性,而茎秆部分非常保守,很少发生突变,但是茎秆在冠盖的掩护下,仅有微弱的免疫原性。这一矛盾的存在,使目前最常用的灭活流感疫苗难以满足人们预防疾病的需求。
两组科学家的研究目的非常一致,即研发一种不带有冠盖、仅保留茎秆的疫苗,使此前隐藏于冠盖下的茎秆能够更好地为免疫系统所识别。这样的疫苗既可有效避免突变频率过高导致的失效问题,同时茎秆的保守特征可以大幅提高疫苗的广谱性。
这一思路虽然前途光明,但也道阻且长,难点主要在于HA蛋白在结构上环环相扣。冠盖与茎秆之间的关系类似于唇亡齿寒,如果生生削去冠盖的话,剩下的茎秆就会变得非常不稳定,甚至散架,从而丢失抗原性。这样一来,试图将其制备成疫苗的愿望就会成为奢谈。
不过,办法总比困难多。美国斯克里普斯研究所结构生物学家伊恩·威尔逊领导的研究小组以重组甲型流感H1N1的HA蛋白为起始,引入了一系列突变组合,对其进行了数轮改造和筛选,最终得到的重组HA蛋白的茎秆不仅结构上有着充分的稳定性,而且具备了相当的抗原性。
美国国立卫生研究院过敏与感染研究所疫苗研究中心的巴尼·格雷厄姆(Barney s.Graham)领衔的研究小组则另辟蹊径,他们同样选择了H1N1的HA蛋白为研究材料,并巧妙将HA蛋白的茎秆与一种铁离子蛋白通过自组装的形式组合在一起,最终产生了一个由24个铁蛋白为核心、外围包被8个HA蛋白的全新分子。
搞定了疫苗的原材料,接下来自然就是在动物体内见见真章了。两个研究小组在这一步得到的结果也非常令人欣喜。威尔逊小组选择的实验动物是小鼠和猴子,“折磨”动物的病毒则是亲缘关系很远的H1N1和H5N1。结果显示,所有小鼠都通过了两种病毒感染的考验,并存活了下来。格雷厄姆小组则对小鼠和雪貂进行了免疫处理,然后给它们注射了致死剂量的H5N1禽流感病毒。所有小鼠都存活了下来,大多数雪貂也抵御住了病毒侵袭。
不过,通用疫苗完成从动物到人类的惊险一跃还有很多工作要做。接下来,研究者需要在人体内进行完备的安全性和有效性测试,才能真正使这类疫苗造福饱受流感困扰的人类,而这至少要花费数年时间。