封面故事丨疫苗快跑 一場科學(xué)家的百日馬拉松

稿源:南方人物周刊 | 作者: 李宗陶 日期: 2020-05-02

“反正我們一刻也不敢松懈。這是一場馬拉松?!?/em>

本刊記者? 李宗陶? 編輯? 周建平 rwzkjpz@163.com

頭圖:清華大學(xué)張林琦教授實(shí)驗(yàn)室內(nèi),張教授展示剛生產(chǎn)出來的還沒有純化的抗體?圖/本刊記者 梁辰

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閱讀本文前,請先接種以下“疫苗”】

Spike????? Spike Glycoprotein,刺突糖蛋白,位于新冠病毒外層,像一個個突起的皇冠。

RBD?????? Receptor Binding Domain,病毒刺突蛋白上的受體結(jié)合域。

ACE2???? 血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2。新冠病毒主要通過刺突蛋白上的RBD跟人體細(xì)胞的受體血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2結(jié)合,最終實(shí)現(xiàn)感染。

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這一次,微博和微信朋友圈里出現(xiàn)了冠狀病毒進(jìn)化樹。

這不是科學(xué)家們第一次在流行病到來時對病毒進(jìn)行基因分析。過去幾十年里,他們對艾滋病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒和SARS病毒都繪制過類似的基因演化樹,但除了科學(xué)界,很少有人關(guān)注。

2020年1月11日,王新泉在京郊開一個學(xué)術(shù)會。他是清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的教授,中科院生物物理所梁棟材和常文瑞院士的博士,美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的博士后,眼下正帶著兩位博士、一位博士后,開展與人類疾病和健康相關(guān)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究。天色暗下來的時候,他習(xí)慣性地刷了下病毒學(xué)網(wǎng)站(virologic.org),一眼看到這些天他正等待的東西――

上海市公共衛(wèi)生臨床中心&公共衛(wèi)生學(xué)院與武漢中心醫(yī)院、華中科技大學(xué)、武漢疾控中心傳染病預(yù)防與控制研究所、中國疾控中心、澳大利亞悉尼大學(xué)合作,正在發(fā)布一例來自武漢的呼吸道疾病患者的冠狀病毒基因組(附序列)。該序列也已存入GenBank,并將盡快發(fā)布。

帖子頂端注明:“此帖由悉尼大學(xué)的愛德華·霍爾姆斯(Edward C. Holmes,進(jìn)化生物學(xué)家)代表上海復(fù)旦大學(xué)張永振教授團(tuán)隊(duì)發(fā)布?!卑l(fā)帖時間是美國東部時間1月10日。

張永振也是中國疾控中心傳染病預(yù)防控制所的研究員。在當(dāng)代病毒學(xué)確定已知的5000種病毒里,他的實(shí)驗(yàn)室利用宏基因組學(xué)建立的新體系,近五年來發(fā)現(xiàn)了2000種全新的病毒,其中一些發(fā)展出新的科或目,比如荊門病毒、楚病毒、秦病毒、魏病毒、燕病毒……荊門病毒還被收入普林斯頓大學(xué)編著的2015年版經(jīng)典教材《病毒學(xué)原理》。

1月9日,張永振在武漢。下午,他出現(xiàn)在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)基因樓129會議室,為一百五十多位師生做了一場學(xué)術(shù)報告。結(jié)尾時他說:“跨種間傳播以及共進(jìn)化,揭示了病毒傳播和進(jìn)化的復(fù)雜性。因此,早發(fā)現(xiàn)、早識別、早解析、早預(yù)警,是我們對病毒由被動防御到主動防御的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變?!?/p>

這天晚上,一個61歲的男人在當(dāng)?shù)蒯t(yī)院里停止了心跳。武漢市衛(wèi)健委的專家在兩天后的11日向媒體介紹說,此人常年在武漢市華南海鮮市場采購,同時患有腹部腫瘤和慢性肝病。12日,武漢市衛(wèi)健委在情況通報中首次將“不明原因的病毒性肺炎”更名為“新型冠狀病毒感染的肺炎”。

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“我立馬把序列下載了,發(fā)給博士生蘭君。我說你趕快去分析一下,看看是什么情況?!蓖跣氯f,“聽說有可能是冠狀病毒的時候,我就已經(jīng)有所準(zhǔn)備。但沒有序列,沒法著手,我也不太好去問別人要序列,就等著。全世界都在等著?!?/p>

王新泉教授在實(shí)驗(yàn)室 圖/本刊記者 梁辰

打開計算機(jī),蘭君看見了這個有由19位作者(包括張永振)測定的序列。它包含29903個堿基,10個一組、60個一行排成長長的方陣――

1? attaaaggtt tataccttcc caggtaacaa accaaccaac tttcgatctc ttgtagatct

61 gttctctaaa cgaactttaa aatctgtgtg gctgtcactc ggctgcatgc ttagtgcact

……

在生物學(xué)軟件的幫助下,他開始比照冠狀病毒家族的這位不速之客與SARS的異同。電腦很快給出數(shù)據(jù):79.5%的序列,一模一樣。

王新泉撥通了張林琦的電話?!拔艺蚪o你。”張說。

張林琦是清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院的教授,主攻重大病毒性傳染病的致病機(jī)理、病毒與免疫系統(tǒng)的相互作用關(guān)系,同時研發(fā)抗病毒藥物、抗體和疫苗。28年前,拿到英國愛丁堡大學(xué)分子病毒學(xué)博士學(xué)位之后,他先后在美國兩所大學(xué)任教15年,是艾滋病雞尾酒療法發(fā)明者何大一團(tuán)隊(duì)的主力華人科學(xué)家。

2003年,他和王新泉同時回國,落戶清華,率領(lǐng)各自的團(tuán)隊(duì)在冠狀病毒領(lǐng)域合作了八年多,共同發(fā)表了多篇重要論文。和20年前相比,張林琦似乎沒什么變化,除了發(fā)際線又向后移了一厘米;而生于1973年的王新泉正頂著一頭茂盛的黑發(fā)進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室。兩個團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室同在醫(yī)學(xué)科學(xué)樓的二樓。

王新泉教授團(tuán)隊(duì)成員合影:王新泉(前排居中)、蘭君、余錦芳、 田玉玲、葛紀(jì)彎(后排從左至右) 圖/本刊記者 梁辰

張林琦教授團(tuán)隊(duì)成員合影:(從左至右)王瀚、李明茜、張林琦、方夢綺、梁清泰、單思思 圖/本刊記者 梁辰

三言兩語一勾兌,一周前他們的直覺被判為真:這個病毒不一般。

“大概在序列公布前幾天,專家群里就有說出‘冠狀病毒’的,這在當(dāng)時確實(shí)是一個非常敏感的字眼。我記得非常清楚,有很多老師用的排除法:它肯定不是腺病毒,不是流感病毒……但不知道它是什么。我注意到民間也在用類似的辦法,列出了一些‘不是什么’。當(dāng)時專家圈子里確實(shí)比較謹(jǐn)慎,因?yàn)橐粋€新發(fā)流行病暴發(fā)之初,它的致病原和因果關(guān)系非常難確定。我們?nèi)松砩嫌泻枚嗖《?,鎖定哪個是真正致病的,需要依據(jù)?!睆埩昼f,“要不要轉(zhuǎn)入研究,心里也有點(diǎn)猶豫,因?yàn)槲覀兊墓ぷ髁恳呀?jīng)很大了,在手上艾滋研究的同時撿起一個新的項(xiàng)目,還是需要一定的勇氣和膽量。但序列一公布,我們馬上做了遺傳分析,確實(shí)跟SARS非常像,這事基本就定了,必須要全力投入?!?/p>

“哥倫比亞國立大學(xué)有位生物化學(xué)家說,我的整個學(xué)術(shù)生涯都在為這樣一個時刻做準(zhǔn)備。你們有沒有這樣的感覺?”我問。

“說實(shí)話,那時候誰也不會想到疫情會發(fā)展到現(xiàn)在這個情況,對吧?”王新泉說。

“說實(shí)話,那時候誰都沒有想到病毒傳播能這么快,能從武漢迅速傳遍全國,然后遍布世界各個角落?!睆埩昼f。

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這對老搭檔決定立刻行動。

根據(jù)科學(xué)家們此前對SARS、MERS(中東呼吸綜合癥)這些由冠狀病毒引發(fā)的疾病研究經(jīng)驗(yàn),冠狀病毒通常是用它表面刺突蛋白上的一小段RBD蛋白,跟宿主細(xì)胞的某一類特定受體(如SARS的受體是ACE2,MERS的受體是DPP4)結(jié)合,附著在宿主細(xì)胞表面。

我們已經(jīng)知道,冠狀病毒的表面刺突蛋白(就那皇冠)是一個三聚體,是三個東西綁在一塊兒,每一個綁著的結(jié)構(gòu)就有一個RBD,所以它有三個RBD在那待著,但它不老實(shí)待著,有點(diǎn)像北京小孩玩的那種三片葉子的風(fēng)車——這RBD在風(fēng)車上不老實(shí),有時候站起來,有時候趴下,站起來、趴下;有時候一個站起來,有時候兩個站起來,有時候三個全站起來,是一個動態(tài)過程。

當(dāng)然站起來和趴下跟它的生物功能直接有關(guān)。我們后來發(fā)現(xiàn),RBD站起來之后,才能有效地跟細(xì)胞上的受體結(jié)合。有點(diǎn)像咱們的車鑰匙,你一摁,車門鎖蹦起來了。蹦起來之后,它就可以跟細(xì)胞受體結(jié)合,就可以把那細(xì)胞打開。

這種現(xiàn)象后來也被中外好幾個實(shí)驗(yàn)室證明了,說明病毒表面蛋白構(gòu)建了一個變化多端的場景,需要時不常地把鑰匙亮出來,一邊去找它的鎖,然后它就能進(jìn)去,這個動態(tài)過程還是非常奇妙的。所以,當(dāng)我們已經(jīng)觀察到冠狀病毒表面蛋白有這種動態(tài)特點(diǎn),在新型冠狀病毒出現(xiàn)以后,顯而易見,就是要確定它的RBD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么?這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn),跟SARS和MERS有多大的相同性和相異性。病毒侵入人體細(xì)胞的瞬間是最重要的環(huán)節(jié),我們的切入點(diǎn)就是從這兒開始的。

張林琦給我上了一堂三個小時的分子病毒學(xué)課。其中“我們后來發(fā)現(xiàn)”的“我們”,還包括清華醫(yī)學(xué)院向燁團(tuán)隊(duì)、生命科學(xué)院王新泉團(tuán)隊(duì)。從2017年開始,三個實(shí)驗(yàn)室在多個頂級刊物上發(fā)表了SARS冠狀病毒刺突糖蛋白與其受體ACE2復(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。

(注:3月19日,麻省理工學(xué)院在bioRxiv預(yù)印本上發(fā)布最新研究成果--RBD和ACE2結(jié)合位點(diǎn)是ACE2受體結(jié)合域上的一段α1螺旋式蛋白。這為多肽疫苗和藥物的研發(fā)提供了基礎(chǔ)。)

附著在宿主細(xì)胞表面的刺突糖蛋白-受體結(jié)合物,會被酸依賴的蛋白酶(如絲氨酸蛋白酶TMPRSS2等)兩次切割,目的是暴露出融合肽(fusion peptide);隨后,融合肽插入宿主細(xì)胞膜并與之融合,病毒的核酸分子得以在細(xì)胞內(nèi)釋放,侵染就這樣完成了。

病毒入侵后,鳩占鵲巢,將健康細(xì)胞變成生兒育女的一間產(chǎn)房。這個細(xì)胞很快會釋放更多的病毒,隨后變成一具被病毒顆粒充滿的尸體。而人體,有大約40-60萬億個處在新陳代謝中的細(xì)胞。當(dāng)尸體堆積到足夠多,疾病就降臨了??茖W(xué)家們之所以從研究這些分子結(jié)構(gòu)入手,為的是準(zhǔn)確找到結(jié)合位點(diǎn),設(shè)法(用藥物、抗體、疫苗等)阻斷病毒RBD與受體的結(jié)合。

1月15日晚9點(diǎn)半,清華醫(yī)學(xué)樓實(shí)驗(yàn)室里燈光大亮,兩個團(tuán)隊(duì)共十人召開緊急會議,他們剛在清華附近的近春園聚完餐(當(dāng)事人憶起略有不安)。兩位帶頭人宣布投入新冠病毒研究,整體布局并分工,依據(jù)自愿原則,鼓勵博士們留守實(shí)驗(yàn)室(大部分學(xué)生都買好了回家過年的車票,18號開始放寒假);立刻啟動新冠表面刺突蛋白基因序列的合成,然后表達(dá)RBD。

1月19日晚,單思思回到山西運(yùn)城的家。她是2015級入學(xué)的直升博士,加入張林琦實(shí)驗(yàn)室。第二天,她上了回北京的動車。列車開動,她哭了,母親的微信也到了:“以后回家機(jī)會多得是,現(xiàn)在國家需要你,好好干!”42天后,她做了一塊“此生最值得留念的ELISA板(一種用于酶聯(lián)免疫吸附劑測定的塑料點(diǎn)樣板)”。3月末,她第一次在實(shí)驗(yàn)室里過了一個“生逢其時,重任在肩”的生日。

蘭君決定不回山西忻州過年,他給家里打電話。一年沒回家,過年還不回?十多天后,父母知道兒子在做什么。父親在微信里說,注意安全。母親發(fā)來的是:別太辛苦。從1月12日開始,每天早上7點(diǎn)多他進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,晚上11點(diǎn)回寢室。除夕夜例外,他在春晚開播前收工,吃了頓餃子,“如果回家,也只吃餃子和包子?!睅滋旌?,他把趙雷《成都》的歌詞改了――

讓我掉下眼淚的,不止想家的愁,

讓我依依不舍的,不止你的溫柔。

靈藥還要等多久,病患強(qiáng)忍難受,

讓我感到為難的,是求救的眼眸。

疫情一直在肆虐,研究停不下節(jié)奏,

深夜走廊的盡頭,有燈光在守候。

在那座苦難的城市里,有天使在努力,

病毒帶不走的,是希冀。

……

新冠病毒全基因在手,Spike全長約3800個堿基,其中RBD一段有六百多個堿基,蘭君要做的是:先下單由北京一家生物技術(shù)公司合成RBD的基因,通過重組表達(dá)的方式獲得RBD蛋白(主要是單思思的工作),然后在體外將RBD蛋白和人體細(xì)胞表面受體ACE2混合制備復(fù)合物,培養(yǎng)晶體,經(jīng)過篩選和條件優(yōu)化,獲得能夠進(jìn)行X射線衍射的晶體。

“這中間每一步都得耗費(fèi)時間和精力,每一步都不能出錯,不能耽誤時間?!碧m君說。

白天,只要打開純化蛋白的泵,實(shí)驗(yàn)室里就有鼓點(diǎn)一樣的聲音陪伴他,催他。夜里,騎自行車回宿舍,路上人很少,車也很少,四面曠達(dá),空氣清冽,車輪被路燈照成南瓜的形狀。一年前的這時候,他寫:行走在深冬的夜里,像一顆沒有防凍液的晶體。而此時,細(xì)胞上清液和蛋白純化充盈著他的身心,“很自豪,能做這些工作。”

不過大年初四,他忍不住又寫了幾句分行的——

想著母液有人配,瓶子有人洗的過去,

看著母液快見底,瓶子沒人理的今朝,

我此起彼伏。于是乎,我默默地拿起手機(jī),

直到一句“這點(diǎn)屁事,自己搞定”出現(xiàn)在屏幕上,方才醍醐灌頂。

得,自己弄吧。

1月22日夜,單思思跟蘭君一起走在回寢室的路上,都快零點(diǎn)了。他們剛對純化出來的蛋白進(jìn)行了跑膠驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)正是他們想要的?!胺凑翘爝€挺高興的,我跟蘭君就在對,接下來怎么拿這個蛋白來做抗體的篩選,還有晶體培養(yǎng)?!眱尚r后,武漢宣布封城。

單思思所在的課題組,一拿到基因公司合成的RBD片斷,迅速整理搭在兩種載體上。一種載體叫pcDNA3.1,注入哺乳動物細(xì)胞系,另一種叫Pfastbac,注入昆蟲細(xì)胞系,相當(dāng)于在兩種類型的工具細(xì)胞里注入一小段DNA,表達(dá)生產(chǎn)出來的,就是新冠病毒的RBD蛋白。

她的年夜飯是在實(shí)驗(yàn)室里吃的。師姐張綺的丈夫送來一大碗餃子,她開著電腦邊吃邊看春晚,身邊還有醫(yī)學(xué)院的一個師妹。武漢的場景在屏幕上展開,“越看越沉重,從沒跨過這樣的年。就盼著早點(diǎn)有突破,然后手里的實(shí)驗(yàn)都得趕快,趕快去優(yōu)化,趕快去證實(shí)?!?/p>

大年初一,深圳三院的三人小組進(jìn)入負(fù)壓的P2 plus實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣本檢測。從左至右 依次是:鞠斌、林靜燕、楊倩婷 圖/鞠斌提供

2200公里之外,深圳三院肝病研究所的鞠斌博士從臘月廿九開始,也一直在實(shí)驗(yàn)室里工作。1月11日,這家深圳市的傳染病定點(diǎn)醫(yī)院收治了本市最初的兩例“不明原因的病毒性肺炎”病人。因?yàn)橛信R床資源,肝病研究所在第一時間就得到了病人的血樣,后來建起了生物樣本庫。大年初一,鞠斌和另兩位同事穿戴好防護(hù)(從露眼頭罩、衣褲、鞋套到手套),三人一組進(jìn)了負(fù)壓的P2 plus (介于P2和P3之間的安全等級)實(shí)驗(yàn)室,開始第一次血液樣本檢測。

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張林琦把RBD蛋白比喻成鑰匙,管ACE2叫鎖。鑰匙開鎖,是新冠病毒侵入人體的關(guān)鍵一刻――

新型冠狀病毒表面RBD-ACE2復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu),即鑰匙開鎖 圖/清華大學(xué)提供

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把鑰匙RBD生產(chǎn)出來之后,ACE2就是病毒要打開的鎖,這把鎖我們在做SARS的時候就有了,不需要重新做。下一步就是把RBD蛋白和ACE2蛋白混在一起,它倆相互作用,結(jié)合之后要叫它長晶體。那個晶體有點(diǎn)像家里鹽罐子邊上,在空氣潮濕的天里,長出來的那些個像針、像細(xì)毛的東西,實(shí)際上就是鹽晶分子在特定的溫度和濕度下,特別有規(guī)律的排列,可以想象成閱兵時的方陣。當(dāng)X光照到這種特別規(guī)律排列的晶體上,它就會形成一種非常規(guī)律的衍射,有了衍射圖就可以通過計算機(jī)模型倒推蛋白的結(jié)構(gòu)。

當(dāng)時最大的突破點(diǎn)是,兩種蛋白在一定的反應(yīng)條件下長出了晶體。這個條件包括鹽的濃度、離子的強(qiáng)度,還有一些所謂detergent,特定的化學(xué)物質(zhì)。清華這邊結(jié)構(gòu)生物學(xué)在施一公老師的帶領(lǐng)下,發(fā)展得非???,有很大的優(yōu)勢;我跟王老師過去八年的合作也使得這一步比較順利。

我們把同一種蛋白混合物點(diǎn)到幾百個反應(yīng)條件下,放到一個4℃的環(huán)境里,讓它去長晶體。這個4℃的環(huán)境是一個大屋子,不是一個小冰箱,大屋子里擺滿了成百上千個不同的盤子,都是不同實(shí)驗(yàn)室不同老師在做的晶體結(jié)構(gòu)的研究。我們最期待的是什么呢?就是去檢查這些幾百個不同條件的時候,在那里邊能看到晶體長出來。這玩意兒要長得好的話,就跟女孩子訂婚戒指上的鉆石特像,長得不好的話,就有點(diǎn)像咱們鹽罐邊上長的那些細(xì)針。我們每天都去看,有沒有好的晶體長出來,像是在找好看的鉆石。

“第一次看到晶體長出來,是2月11號下午。一共試了960個條件,只有一個條件長出晶體?!碧m君說。一塊點(diǎn)樣板有96個池液格,他點(diǎn)了10塊板子,每一格池液就是一種條件。從前,為了晶體長出來,他向小豬佩奇祈禱過,也寫過《致我們終將見到的晶體》。這一回,佩奇終于神奇,大約兩周就將一幅掃帚狀的結(jié)晶圖案送到他的顯微鏡下。他立刻給導(dǎo)師王新泉發(fā)去照片,同時調(diào)整這一格里的池液條件。2月15日,第一粒漂亮的大“鉆石”出現(xiàn)了。

2月11日下午,蘭君在顯微鏡下看到最先長出來的蛋白晶體,長得像掃帚

優(yōu)化條件后,2月15日長出的晶體,像鉆石

下一步是做X射線衍射。王新泉解釋說,研究SARS時,做的是刺突蛋白三聚體與受體的結(jié)構(gòu),長不出晶體,大小也適合做冷凍電鏡(清華就有);這次是刺突蛋白受體結(jié)合區(qū)RBD片段和ACE2的復(fù)合結(jié)構(gòu),適合做X射線衍射。

“X射線衍射(1912年由德國物理學(xué)家勞厄發(fā)現(xiàn))在當(dāng)年是一個比較牛掰的技術(shù),跟它相關(guān)的一些發(fā)明創(chuàng)造都獲得了諾貝爾獎,當(dāng)然現(xiàn)在已經(jīng)非常常規(guī)了?!睆埩昼f,“做衍射的設(shè)備叫同步輻射光源,只有上海有。通常,我們是把晶體放進(jìn)液氮罐,再通過特殊的包裝快遞出去。上海那邊收到之后,把晶體小心翼翼撈出來,放到極其高精尖的機(jī)器上,打上X光讓晶體產(chǎn)生衍射,然后在計算機(jī)里對衍射圖進(jìn)行處理,解析結(jié)構(gòu),比如常見的α螺旋,才能拿到我們發(fā)在文章里的那些花花綠綠的照片?!?/p>

上海同步幅射光源,位于浦東張江高科技園區(qū),是投資12億元的國家級重大科學(xué)工程和大科學(xué)裝置用戶平臺,建設(shè)了整整五年。它的核心區(qū)域,是產(chǎn)生各種同步輻射光的電子儲存環(huán),一圈就相當(dāng)于一個操場的400米環(huán)形跑道。

可是,各個人群的聚集單元都緊急、暫時地封閉了,部分交通管制了,快遞停了,人類像蝸牛一樣縮進(jìn)各自的殼。王新泉說,“以前也有讓學(xué)生拎著液氮罐自己去上海的,可那會兒,學(xué)生去一趟回來,得隔離14天?!?/p>

晶體怎樣才能飛進(jìn)上海?2月16日,王新泉急中生智,聯(lián)系了一位常為生命科學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室接人送物的司機(jī),請他代為物色一位肯在特殊時期跑趟長途的司機(jī)。這年頭,人以群分,群里一吆喝,愿意跑活兒的魏師傅出現(xiàn)了。

蘭君挑了十多顆長得最標(biāo)致的“鉆石”,小心翼翼撈出來,放在裝有冷凍液、也就是液氮的小罐里,交到魏師傅手上。魏師傅油門一踩,漏夜出發(fā),第二天一早送到浦東。上海光源的周歡博士急忙到門口去接,拎了液氮罐直奔機(jī)房。魏師傅原路返回,22小時馬不停蹄。他得到了疫情期間一份特別的辛苦費(fèi),8000元。

從疫情被確認(rèn)起,上海光源就開設(shè)了科研綠色通道,自1月12日至2月23日,安排了五次實(shí)驗(yàn)機(jī)時,其中三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果――上??萍即髮W(xué)饒子和/楊海濤團(tuán)隊(duì)、中科院微生物研究所齊建勛團(tuán)隊(duì)、清華王新泉和張林琦團(tuán)隊(duì)――促成了最早公開分享的新冠病毒關(guān)鍵蛋白結(jié)構(gòu),和兩篇分別發(fā)表在《細(xì)胞》雜志和《自然》雜志上的論文。清華團(tuán)隊(duì)的晶體是2月17日上機(jī)的。

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“這大型機(jī)上的光源強(qiáng)度,比我們家用的光要強(qiáng)10的5次方到6次方倍。光源越強(qiáng),晶體的衍射能力越強(qiáng)。我們送了十幾顆晶體過去,只有一顆晶體,而且是第一顆,收到了比較好的衍射數(shù)據(jù),后面都不太行,所以非常幸運(yùn)。我記得很清楚,2月17號周一晚上八九點(diǎn)鐘開始收數(shù)據(jù),收到第一條衍射數(shù)據(jù)之后,我就知道這個結(jié)構(gòu)可以解析了。我們立馬開始工作,可能花了兩三個小時,到12點(diǎn)的時候,結(jié)構(gòu)就解出來了。我馬上跟林琦說了好消息,林琦就說,趕快連夜總結(jié)發(fā)表,別睡覺了?!蓖跣氯?。

“結(jié)構(gòu)怎么解呢?根據(jù)白霜衍射圖,首先要把電子密度圖做出來,完了用大的計算機(jī)系統(tǒng)去分析這個結(jié)構(gòu),需要挺長的上機(jī)時間,還要做一些優(yōu)化、比較,等于一開始模模糊糊看云彩,最后撥開云霧看真相的過程?!睆埩昼穆曇衾锍霈F(xiàn)一種按捺不住的東西:“我一看,這結(jié)構(gòu)太漂亮了!腦子里第一反應(yīng),這不哥倆么,跟SARS長得太像了,簡直一個模子刻出來的,一點(diǎn)都不夸張。這是個令人激動的時刻,感覺特別奇妙?!?/p>

“解完結(jié)構(gòu)以后,立刻分工,學(xué)生去作圖做結(jié)構(gòu)分析,我動手寫文章。我在家,他們都在實(shí)驗(yàn)室,17號晚上熬了整整一夜。18號晚上本來也準(zhǔn)備熬夜的,但是大家確實(shí)都干不動了,學(xué)生們可能一兩點(diǎn)回的寢室,我也休息了一下。19號接著做,文章連寫帶完善,用了整整兩天。20號凌晨,我們就把文章給投出去了。所以3月30號正式發(fā)表時,Nature上寫收到文章是2月19號。那會兒,全世界科學(xué)家都在賽跑?!蓖跣氯f。

就在清華兩個團(tuán)隊(duì)全力沖刺的同時,西湖大學(xué)周強(qiáng)團(tuán)隊(duì)、中科院微生物所齊建勛團(tuán)隊(duì)也成功解析出新冠病毒RBD與ACE2蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。公布成果時,三個團(tuán)隊(duì)都附上了其他兩個團(tuán)隊(duì)的工作進(jìn)展介紹,也都將晶體結(jié)構(gòu)公開,供同行下載參考。

“如果沒有一直上手在做這些實(shí)驗(yàn)的研究小組,這幾步都需要好長時間的摸索、優(yōu)化。我們不到一個月,結(jié)構(gòu)就解出來了,而且是非常高的分辨率。從已經(jīng)發(fā)表的文章來看,我們的結(jié)構(gòu)分辨率目前是全世界幾家實(shí)驗(yàn)室里最高的,2.45埃。一個埃是10的負(fù)10次方米,100億分之一米。分辨率越高,看得越清楚――病毒的RBD和它的受體是怎么咬合的,位點(diǎn)在哪兒,誰跟誰在一起就能把ACE2的蛋白撬動,或者使它有些結(jié)構(gòu)上的變化,從而誘導(dǎo)它進(jìn)入細(xì)胞。”張林琦忽然說,“你知道嗎,這一個月,相當(dāng)于我們之前一年的工作量?;旧线B軸轉(zhuǎn),也沒覺著累。就是這事兒應(yīng)該這么做,應(yīng)該爭分奪秒?!?/p>

?

1月25日0點(diǎn)40分,農(nóng)歷新年的鐘聲剛在電視里敲響,深圳三院肝病研究所所長張政教授給張林琦發(fā)出一條拜年微信。讀博時,張政遇到了SARS,之后他在北京302醫(yī)院工作15年,期間因艾滋病研究認(rèn)識了張林琦。年三十的傍晚他從實(shí)驗(yàn)室出來,腦子里全是問號,最大的一個是,抗體研究怎樣去完成?他想到了清華張林琦。

張林琦正若有所思地刷著手機(jī)屏,這聲來自南方的問候提醒了他。病毒入侵機(jī)制正在研究中,早晚會解開,下一步要破這個機(jī)制,轉(zhuǎn)入抗體、疫苗的研究,就需要恢復(fù)期患者的血液樣本,而深圳三院是新冠肺炎患者定點(diǎn)收治單位,一定有。而張政團(tuán)隊(duì)這邊,以鞠斌為主導(dǎo)的單克隆抗體研究小組正缺清華團(tuán)隊(duì)擁有的東西。

“我們?nèi)币恍┥镌噭?,不是商品化的那種,是比如說根據(jù)某一段基因表達(dá)的病毒蛋白,這就需要清華團(tuán)隊(duì)做的結(jié)構(gòu)上非常不錯的RBD,相當(dāng)于做一個釣餌?!本媳蟾嬖V我。兩位團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)互相拜年之后,他很快與張林琦團(tuán)隊(duì)的張綺對接上,合作研發(fā)針對新冠的單克隆抗體。

鞠斌是中國疾控中心邵一鳴教授的博士和博士后,在艾滋病毒單克隆抗體領(lǐng)域有五六年的研究經(jīng)驗(yàn)。2018年底從北京到深圳,他也一直在從事這個領(lǐng)域的研究。經(jīng)驗(yàn),加上實(shí)驗(yàn)室里現(xiàn)成的一整套分離其他病毒單克隆抗體的儀器,構(gòu)成了一個強(qiáng)有力的平臺――獨(dú)缺釣餌。

張綺2013年留德歸來,在張林琦實(shí)驗(yàn)室做了四年博士后,隨后升任副研究員。春節(jié)前后,她正處在孕中期,妊娠反應(yīng)雖不像之前那么強(qiáng)烈,但還是需要克服不少突如其來的不適,才能讓那些試管試劑離心機(jī)聽她的號令。和所有節(jié)后迅速回到實(shí)驗(yàn)室的同行一樣,她也分不清今天是幾號、星期幾,更沒有周末的概念。

“每天來,能做還是盡量多做點(diǎn),超過12點(diǎn)是正常的。那陣子管理特別嚴(yán),每天進(jìn)出醫(yī)學(xué)樓要登記,還有保安巡邏。有時候大半夜我正在實(shí)驗(yàn)臺上,一回頭背后站一保安,等我簽字呢,怪嚇人的?!睖?zhǔn)爸爸理解、支持,并負(fù)責(zé)孕婦的愉快――有天晚上張綺11點(diǎn)到家,“呦,今兒挺早?!?/p>

1月25日,南北三個實(shí)驗(yàn)室正式攜手合作。1月30日,深圳三院第一例康復(fù)病人出院。1月31日,清華新鮮出爐的蛋白試劑,立刻層層包裝發(fā)往深圳。

疫情暴發(fā)之初,一部2011年出品的美國電影《傳染病》被許多人重溫。它講了一個類似我們已經(jīng)和正在經(jīng)歷的新發(fā)病毒的故事。其中有個情節(jié):美國疾控中心的一位女科學(xué)家做出了一個疫苗,她給自己注射以驗(yàn)證安全性和有效性。注射完疫苗,她立刻摘下口罩,去病房貼近她已經(jīng)被感染的父親。免疫學(xué)家、清華醫(yī)學(xué)院院長董晨教授在一堂公開課上講:整部電影在許多科學(xué)問題上是對的,但這個細(xì)節(jié)有點(diǎn)瑕疵。因?yàn)樽⑸湟呙鐔拘蚜馨图?xì)胞的活化和功能,進(jìn)而產(chǎn)生抗體,至少要在五天以后。他拜托聽眾若有機(jī)會見到導(dǎo)演,告知一聲。

張政教授

“從我們臨床收集的數(shù)據(jù)看,IgM(陽性一般提示正在感染)產(chǎn)生快一點(diǎn),大概2-3周;IgG(陽性一般提示既往感染)慢一點(diǎn),一般4-5周?!睆堈f的,是這次深圳三院收治新冠病人體內(nèi)產(chǎn)生抗體的大致時間。

聽張林琦講單克隆抗體的原理――

我們體內(nèi)對付外來異質(zhì)最重要的生物防衛(wèi)武器之一,就是B細(xì)胞產(chǎn)生的抗體,當(dāng)然還包括一些T細(xì)胞的功能。像我們小時候打的十四五種疫苗,都是誘導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生針對這些疫苗的抗體,抗體生成之后,會產(chǎn)生記憶,保證一輩子不會被這些病原體困擾。但是一個疫苗打完之后,我們身體里產(chǎn)生了好多抗體,抗體和抗體之間是有很大差別的。如果把抗體比喻成子彈,它打(結(jié)合)病毒不同的位置,產(chǎn)生的后果是截然不同的。如果抗體結(jié)合到病毒的胳膊和腿,對于病毒的殺傷力肯定不如結(jié)合到病毒的心臟來得有效。所以抗體的靶向性,以及它和病毒的結(jié)合能力,決定了抗體對病毒的抑制能力。所以我們的目標(biāo)是把這些能夠結(jié)合病毒心臟部位的、具有殺傷力的抗體分離出來,鑒定它,然后應(yīng)用好,這是整個感染和免疫界最大的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。

怎么做呢?因?yàn)槲覀冄獫{里存在的那些抗體實(shí)際上是個混合體,它非常復(fù)雜,沒法做。但是,產(chǎn)生這些抗體的B淋巴細(xì)胞是可以一個一個分開的。單個看,每一個B細(xì)胞產(chǎn)生一種抗體,每個抗體的靶向和結(jié)合能力都是不同的,是B細(xì)胞內(nèi)不同抗體的遺傳密碼決定的。假設(shè)你體內(nèi)有100個B細(xì)胞,有一個B細(xì)胞能產(chǎn)生直擊新冠病毒心臟的抗體,那么這個B細(xì)胞就專門生產(chǎn)這一種抗體,它是單一的、單純的,所以叫單克隆抗體;而血漿中抗體的混合體,叫多克隆抗體。

所以,為了獲得直擊新冠病毒心臟的抗體,我們必須抓到抗體的源頭,就是這類抗體存在于B細(xì)胞里的編碼基因。獲得這些基因后,我們可以通過體外合成的方法,生產(chǎn)100個B細(xì)胞的抗體,經(jīng)過純化和定量后,跟新冠病毒混合在一起,評估它們抗病毒的能力。這樣,就能在這100個里頭,挑出真正可以直接殺傷病毒心臟的最優(yōu)秀抗體。分離、鑒定這些單克隆抗體,為我們研發(fā)治療和預(yù)防新冠病毒最有效的醫(yī)學(xué)干預(yù)手段(比如藥物),奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

鞠斌有個還差三個月就三歲的女兒,叫花生?;ㄉ傁胫鲩T,因?yàn)榈胗浶^(qū)附近的搖搖車,她剛學(xué)會往它們肚子里塞硬幣。媽媽告訴她:“爸爸是科學(xué)家,等爸爸打敗了病毒,咱們就可以去坐搖搖車了?!睘榱酥С职职执驍〔《荆瑡寢屴o去了工作,全心照顧家庭和花生。

科研剛啟動時,鞠斌也是一個人在實(shí)驗(yàn)室,過著一種精微的細(xì)胞時間――再過兩天細(xì)胞該收了;測序結(jié)果后天該回來了……他打算以后慢慢告訴女兒,這個庚子年的春天,他整天泡在實(shí)驗(yàn)室里做了什么——

我們做的是一種單克隆抗體,類似于采用基因工程的手段,從病人的血細(xì)胞(不是血清也不是血漿)里把淋巴細(xì)胞分離出來,對它進(jìn)行染色。淋巴細(xì)胞里有能夠產(chǎn)生抗體的B細(xì)胞,但是B細(xì)胞有很多,能夠產(chǎn)生新冠病毒抗體的很少,所以我們第一步的工作就是,怎么從B細(xì)胞的海洋里找到能夠編碼抗擊新冠病毒的那些抗體。

這就需要用到清華團(tuán)隊(duì)做的RBD釣餌。我們用流式分選儀,在B細(xì)胞的海洋里,把能夠和RBD蛋白結(jié)合的特異性B細(xì)胞,一個一個地釣出來,這就是單細(xì)胞分離。釣出來的單細(xì)胞放進(jìn)一個一個的小孔里,開始裂解,裂解完得到的RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,然后進(jìn)行巢式PCR(注:一種DNA擴(kuò)增技術(shù),PCR儀長得像個電飯煲),用抗體特異性的引物去擴(kuò)增DNA,擴(kuò)增時就會有陽性條帶顯示。

陽性的條帶出來之后,這部分的抗體產(chǎn)物就可以送去測序。但有了序列,你還是不知道它的功能怎么樣。所以說要構(gòu)建一些表達(dá)載體或者表達(dá)片段,就是說把這一段抗體基因放到含有啟動子(DNA鏈上一段能與RNA聚合酶結(jié)合并起始RNA合成的序列,它是基因表達(dá)不可缺少的重要調(diào)控序列。沒有啟動子,基因就不能轉(zhuǎn)錄)這類表達(dá)元件的真核載體或片段上,抗體基因就能夠進(jìn)行表達(dá)。把這個表達(dá)產(chǎn)物轉(zhuǎn)染/導(dǎo)入工具細(xì)胞之后,工具細(xì)胞就能夠分泌抗體了,大約2-3天之后,這個細(xì)胞培養(yǎng)液的上清里就會有抗體產(chǎn)生——相當(dāng)于我們在體外重現(xiàn)了抗體的分泌過程。然后把上清液收集下來,去檢測它能不能識別RBD的蛋白——用?elisa的方法就把能識別RBD蛋白的結(jié)合抗體、甚至是能夠強(qiáng)力阻斷病毒去感染細(xì)胞的中和抗體給挑出來。這個工作量是非常大的。我們實(shí)際做了將近700個抗體,最后有206個是陽性。

單克隆抗體的優(yōu)勢在于,它產(chǎn)生的所有抗體是百分百一樣(想象復(fù)印機(jī)),特性、功能也都一模一樣。第二點(diǎn)就是,抗體的濃度可以做得足夠高,因?yàn)轶w外生產(chǎn),質(zhì)控和產(chǎn)量都非常有保證。

這206株抗新冠病毒的單克隆抗體,是從八位康復(fù)者血液的B淋巴細(xì)胞中分離出來的。張綺在清華的P2實(shí)驗(yàn)室里,通過假病毒系統(tǒng)檢測到,206個抗體的確能結(jié)合病毒(把它給鉗住了),從而阻止病毒入侵細(xì)胞。像蘭君一樣,她也要做出結(jié)合物的晶體結(jié)構(gòu),想看清到底是哪些關(guān)鍵的位點(diǎn)在發(fā)揮作用。最后他們發(fā)現(xiàn),其中有兩株抗體表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗新冠病毒能力,可以將RBD與ACE2的結(jié)合降低99.2%和98.5%。3月21日,這項(xiàng)研究成果發(fā)表在未經(jīng)同行評審的預(yù)印本平臺bioRxiv上,第一作者為鞠斌和張綺。

深圳三院抗體研究團(tuán)隊(duì)。從左至右依次是:鞠斌(助理研究員)、葛向陽(實(shí)驗(yàn)技術(shù)員)、宋碩(在站博士后)、余嘉臻(實(shí)驗(yàn)技術(shù)員)、周兵(在站博士后)、劉小菊(在讀博士生)

團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是篩選、優(yōu)化出最有效能的幾株,往藥物上發(fā)展。張政介紹,已做了假病毒中和,真病毒中和也重復(fù)了幾次,然后往大動物身上推?!斑^程比較復(fù)雜,涉及恒河猴實(shí)驗(yàn)的資質(zhì)和資源,現(xiàn)在我們正在排隊(duì)、協(xié)調(diào),進(jìn)展比較緩慢?!?/p>

單克隆抗體對患者有效,那么,對尚未感染的人群有效嗎?

“會有作用。比如說對一些高風(fēng)險人群,我們可以用抗體給予預(yù)防。但它的防護(hù)是短期的,長期還是要靠疫苗?!睆堈f。

他同時透露了一個消息:分離出來的幾株高效抗新冠病毒抗體,在清華大學(xué)和一家由傳染病領(lǐng)域權(quán)威任CEO的醫(yī)藥公司推動下,正進(jìn)入生產(chǎn)和臨床應(yīng)用的開發(fā)?!捌诖趪H上率先研發(fā)成功抗新冠病毒的抗體藥物?!彼f。

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“這差不多一百天的研究有沒走過彎路?或者說,有什么浪費(fèi)了你們的時間?”我問張林琦。

清華大學(xué)張林琦教授實(shí)驗(yàn)室內(nèi),張教授展示已經(jīng)完成的ELISA板 圖/本刊記者 梁辰

彎路倒不至于。但是在科研路徑上我們曾經(jīng)有一個假說或期待,后來被實(shí)驗(yàn)結(jié)果推翻,這是有的。因?yàn)槿庋劭吹搅诵鹿诟鶶ARS在結(jié)構(gòu)上那么相近,我們就特別期待它們在免疫系統(tǒng)識別上也相近。但是,我們用新冠感染者的血清去識別這哥倆的RBD,識別哥哥的,不識別弟弟。我們又用以前其他小組的老師們分離出的一些SARS的單克隆抗體,按照剛才說的血清實(shí)驗(yàn)的方法去做交叉反應(yīng),結(jié)果一樣:互不識別。也就是說,我們眼睛看到的結(jié)構(gòu)相似性,在免疫系統(tǒng)面前根本就是nothing。

現(xiàn)在我們分析,雖然它倆框架確實(shí)是很接近,但是它們的組分、氨基酸還是有差別的,而這些差別是關(guān)鍵性的。在免疫系統(tǒng)面前,病毒表現(xiàn)出的是綜合素質(zhì),外形結(jié)構(gòu)可能還是個粗線條。我們常說細(xì)節(jié)決定成敗,免疫反應(yīng)識別一定是細(xì)節(jié)到單個分子、單個原子,所以免疫反應(yīng)才是真正判定這哥倆是不是孿生兄弟的最權(quán)威的專家,而不是我們?nèi)说难劬Α?/em>

新冠病毒SARS-CoV-2是單鏈正義RNA病毒,被歸入冠狀病毒科β屬,與來自蝙蝠的兩種冠狀病毒TG13和ZC45有較高的基因組序列同源性。導(dǎo)致非典的SARS-CoV和導(dǎo)致中東呼吸綜合癥的MERS-CoV也屬于β屬冠狀病毒,這些病毒在不到20年的時間已經(jīng)釀成了三次重大的人類傳染病,說明β屬冠狀病毒是一個高致病性病毒分支。

張林琦研究了三十多年艾滋病毒HIV,十多年SARS和MERS病毒。當(dāng)我把民間流傳的陰謀論、人造說、新冠變異快導(dǎo)致一個人可能染上兩種病毒等等說法一股腦擺在他面前,他用科學(xué)精神和這些知識、經(jīng)驗(yàn)來解答――

從自然界的進(jìn)化來看,各種生物的基因序列都是在持續(xù)發(fā)生變化的。但不同物種之間,變化速率有很大的差別;而病毒之間,變異也有很大差別,這完全取決于病毒復(fù)制機(jī)器的準(zhǔn)確性。病毒天生就是這么一個機(jī)器,它在不斷地復(fù)制自己,說得更科學(xué)一點(diǎn),它的聚合酶能按照它原來的模板復(fù)制自己的子孫萬代和遺傳信息。

不同物種、不同病毒的聚合酶在復(fù)制過程中的準(zhǔn)確率是固定的。就像有些小孩子從小就不注意細(xì)節(jié),容易犯錯誤;有些小孩子天生就特別守規(guī)矩,比較認(rèn)真,這是他的天性。病毒也是這樣。比方說艾滋病毒,大家都知道它變異很快。為什么變異快?是因?yàn)樗軓?fù)制的酶在合成它自己的時候出錯率高,比方說它每合成1000個核苷酸就會出現(xiàn)一個錯誤,或者每1萬個里它就會出一個錯,這是它控制不了的,它就是這個本性。新冠的復(fù)制準(zhǔn)確率肯定要比艾滋病毒高,高多了,可能是每50萬個里出錯一次,它本性就是比較穩(wěn)定。而我們?nèi)梭w的基因復(fù)制準(zhǔn)確率可能是100萬或者1000萬個里頭出一個錯誤。目前我們已經(jīng)看到的是,新冠病毒變異程度要比艾滋病毒小多了。

重造病毒,或者說通過基因突變賦予某種功能,在實(shí)驗(yàn)室是可以實(shí)現(xiàn)的。但是要做一個能入侵人體的活病毒,而且這個活病毒又能在體外生長傳播,是非常非常困難的。人造的病毒在生存和傳播方面,永遠(yuǎn)不及自然選擇出來的具有優(yōu)勢。因?yàn)樽匀贿x擇的條件要復(fù)雜嚴(yán)酷得多,天長日久,病毒得經(jīng)歷多少磕磕碰碰,過五關(guān)斬六將,或者達(dá)成妥協(xié),才能在這個世界上存活,占有一席之地。

新冠的研究正在做,還不好說,但在幾十年艾滋病毒的研究里,科學(xué)家們做出一個基因上動過手腳的病毒打到機(jī)體里后,但凡加了、減了一個什么,它一會兒就把這東西全給補(bǔ)回來了,回到了它原來的狀態(tài),這是艾滋病毒極其突出的一個現(xiàn)象。比如說,你在研究中發(fā)現(xiàn),艾滋病毒胳膊這塊是致病的壞東西,那你在體外把它胳膊給砍了,就是把那段基因給它砍了,完了你把病毒在體外培養(yǎng)或者放到動物身上,過一段發(fā)現(xiàn)什么呢?它那胳膊又長回來了,它就這么厲害!說明什么呢?說明這個病毒進(jìn)化到現(xiàn)在,它一定是經(jīng)過好長好長時間的優(yōu)化,如果那段基因?qū)λ鼇碚f是必要的、缺不了的,它一定會給你補(bǔ)回來。

所以,真正要做成一種像自然病毒一樣強(qiáng)悍的、像新冠病毒這么廣泛傳播的,我覺得是有很大難度的,再干脆點(diǎn)說,我覺得不大可能。這有點(diǎn)過高估計了我們?nèi)说哪芰?,人就算有這個心,也沒這個本事。生物它再低等,它生存的智慧和能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類那點(diǎn)想象,不然,這么小的病毒怎么能把人類搞得這么被動?所以我們做病毒的這些人,到后來就對這些小東西產(chǎn)生了極大的敬畏感。它們太聰明了!人類離認(rèn)識、了解這些病毒還有很遙遠(yuǎn)的距離。

為什么新冠病毒傳播速度這么快?

新冠雖然不及艾滋變異快,或者說它有個傻傻的外貌,但是單從傳播效率來看,它超級有效,比SARS、MERS都厲害。很多科學(xué)家都對這一點(diǎn)產(chǎn)生了非常大的興趣,希望從分子水平解析,到底是哪個東西使得它有這種能力。

科學(xué)界有一些假設(shè),這些假設(shè)跟新冠病毒表面蛋白成熟的過程,和它準(zhǔn)備的過程有關(guān)系。最近有些在高水平雜志上發(fā)表的文章,都指向一個特點(diǎn),就是新冠病毒在從被感染細(xì)胞里自我復(fù)制成功、分裂出來的那一刻,就已經(jīng)進(jìn)入了要感染下一個健康細(xì)胞的狀態(tài),它那RBD,或者說鑰匙,嘣一下就拿手里了,就準(zhǔn)備好要去開一個鎖。它的準(zhǔn)備狀態(tài)極其高效,它著急,一旦進(jìn)細(xì)胞它馬上進(jìn)入感染狀態(tài),馬上開始復(fù)制,這個過程是有一個酶在起作用。

相比之下,SARS和MERS要悠閑一些。它倆剛出生,先在世界上逛兩圈,然后再去想子孫萬代的事,真正碰到了要感染的細(xì)胞,才去找鑰匙,在時間和空間上,它們的準(zhǔn)備狀態(tài)不一樣。這是細(xì)胞生物學(xué)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的新冠和SARS、MERS極其不一樣的生化特點(diǎn),當(dāng)然還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。這個結(jié)構(gòu)特點(diǎn)得益于它的遺傳編碼:新冠在刺突蛋白位點(diǎn)上多了4個氨基酸,這4個氨基酸特別容易被酶切掉,然后它就是一個立即準(zhǔn)備著入侵新細(xì)胞的狀態(tài)。所以大家都認(rèn)為這4個氨基酸是關(guān)鍵、致命、幫助病毒高效傳播的決定性因素。特別奇妙。

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“疫苗和抗體都是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臇|西,不能搞大躍進(jìn),得按科學(xué)的規(guī)律去做?!眴嗡妓脊?jié)后轉(zhuǎn)入了疫苗組,負(fù)責(zé)蛋白苗和多肽苗。張綺說:“數(shù)據(jù)得在那兒,我們心里才踏實(shí)?!?/p>

新冠研究伊始,張林琦在疫苗組布了4條線,另兩條線上是mRNA疫苗和腺病毒疫苗――

這兩支苗走得比較快。一個是核酸疫苗,跟美國西雅圖和國立衛(wèi)生研究院已經(jīng)上一期臨床那個很像;另一個是與天津醫(yī)科大學(xué)周東明教授合作的黑猩猩腺病毒載體疫苗。這倆各有千秋,mRNA走得更快一些。我們常規(guī)的疫苗,比如減毒活疫苗或滅活疫苗,都是利用不同形式的病毒蛋白,作為免疫原去免疫動物或人體。核酸疫苗的優(yōu)勢在于,把核酸打到體內(nèi)之后,人體細(xì)胞可以根據(jù)基因編碼生成蛋白,人體就變成一個生產(chǎn)病毒蛋白的工廠,其實(shí)是縮短了體外生產(chǎn)這個過程,所以它上人體的速度快。這個技術(shù)也是這兩年發(fā)展壯大起來的,但它能不能在體內(nèi)誘導(dǎo)我們期待的有效反應(yīng),或者說保護(hù)反應(yīng),還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

臨床實(shí)驗(yàn)是分段的,一期安全性實(shí)驗(yàn)在健康人身上做,樣本量小,比如30-60個人;二期是進(jìn)一步驗(yàn)證安全性和免疫原性等,樣本量要擴(kuò)大,通常300-400,也是健康人;三期是看有沒有真正的效用,那是要在高危人群或直接在疫區(qū)做,采樣量得好幾千甚至上萬人。

現(xiàn)在大多數(shù)疫苗研究團(tuán)隊(duì)處在生產(chǎn)或者評估新冠候選疫苗安全性階段,也有幾個進(jìn)入了臨床一期,最快的已經(jīng)在籌劃二期,我覺得他們做得很好。國內(nèi)也有不少團(tuán)隊(duì)在做核酸疫苗的研究,速度比美國稍微慢一點(diǎn),但從整體來說,都在一個發(fā)展階段。

我們實(shí)驗(yàn)室里這兩個苗已經(jīng)打到小鼠身上了,都看到了一些比較好的免疫反應(yīng)或者抗體反應(yīng),還是挺令人鼓舞的。但是從現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室階段到臨床之前,要經(jīng)過大批量生產(chǎn),然后質(zhì)控,在動物身上評估它的安全性,然后才是到人身上開展一期臨床試驗(yàn)。我們離臨床還有一段距離。

國際上,賽道已經(jīng)鋪就。疫苗研究團(tuán)隊(duì)的數(shù)字每天都在增長,人體試驗(yàn)也在擴(kuò)大。至4月14日,全球已有5株疫苗上了人體,中國3株,美國2株。其中,軍科院陳薇院士團(tuán)隊(duì)的腺病毒疫苗是我國走得最快的,已于4月12日進(jìn)入二期臨床;另兩株是滅活疫苗。

4月15日,武漢大學(xué)退休員工楊靜(左)和女兒車蒙娜(中),一起參加接種重組新冠病毒疫苗II期臨床試驗(yàn) 圖/趙軍

“前段時間科技部和衛(wèi)健委頒布的咱們國家疫苗的技術(shù)路徑,包括五大種,有滅活苗、有重組苗、有流感苗,還有其他一些不同的策略,大致上跟國外相似。這些疫苗及其策略的競賽,我其實(shí)特別不驚訝。因?yàn)橐咔榈膽B(tài)勢,疫苗需求量肯定會很大。每一種疫苗策略都有它的優(yōu)勢和劣勢,有的比較快,有的比較傳統(tǒng),但能保證工藝比較穩(wěn)定、疫苗比較有效……”張林琦說,“反正我們一刻也不敢松懈。這是一場馬拉松?!?/p>

2003年SARS暴發(fā)時,鞠斌在老家山東威海念初三,正準(zhǔn)備中考。他淺淺記得,到處宣傳要勤洗手勤通風(fēng)。每天上午和下午,全校師生拿著椅子拿著書,去操場或別的地方上兩節(jié)課。這期間,學(xué)校對所有教室進(jìn)行消毒。

清華園的操場上已經(jīng)有人在踢球,戴著口罩。爬山虎在科學(xué)樓的紅磚墻上蔓開,綠得驚心動魄。桃花盛開,桃花樹下有座雕塑,是一對讀書的青年,前一陣被人戴上了口罩。春暖花開,口罩不見了。

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南方人物周刊 2024 第817期 總第817期
出版時間:2024年12月23日
 
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