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中國科學家全球首次解析非瘟病毒結構 為疫苗研發提供重要依據

2019-10-18 13:43:01來源:新民晚報  作者:郜陽 曹剛編輯:bianji2
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  “非洲豬瘟”是不少養殖戶的一場噩夢,自去年8月3日農業農村部新聞辦公室通報我國首例疫情以來,已造成超千億元經濟損失。研發有效疫苗,迫在眉睫。好消息是,中國科學院生物物理研究所饒子和/王祥喜團隊和哈爾濱獸醫研究所歩志高團隊聯合上??萍即髮W、清華大學等單位,針對非洲豬瘟病毒顆粒和相關抗原分子,去年12月開啟從基礎科研到高效疫苗多方面聯合攻關研究。10月17日,研究成果“非洲豬瘟病毒結構及裝配機制”在國際頂尖學術期刊《科學》(Science)上在線發表。
  記者了解到,饒子和院士于2012年受聘上??萍即髮W,擔任特聘教授,他本月末將來滬參加第二屆世界頂尖科學家論壇,并就該項最新研究做主旨演講。2015年阿爾巴尼生物醫學獎獲得者謝曉亮、2016年麥克阿瑟天才獎獲得者余金權等多位知名華人科學家也將亮相本次論壇。
  今年疫情波及三大洲
  非洲豬瘟是一種由非洲豬瘟病毒(ASFV)引起的急性、熱性、接觸性動物疫病,所有品種和年齡的豬均可感染,發病率和病死率達100%。該病毒耐酸不耐堿、耐冷不耐熱,世界動物衛生組織將其列為法定報告動物疫病,我國將其列為一類動物疫病。由于非洲豬瘟病毒基因類型多,免疫逃逸機制復雜,可逃避宿主免疫細胞的清除,目前國內外均缺乏有效疫苗。
  自1921年在非洲肯尼亞首次發現至今,該病毒已有近百年歷史,從非洲傳播至歐洲、南美洲、亞洲。近一年來,傳播速度明顯加快,國際動物健康組織通報數據顯示,今年1月至10月,曾爆發或正在爆發疫情的國家和地區有26個,其中歐洲13個、亞洲10個、非洲3個,亞洲的疫情尤為嚴重。需要指出的是,非洲豬瘟不是人畜共患病,不會感染人。
  團隊“泡”在上海近五月
  冷凍電子顯微成像技術是解析亞細胞和生物大分子高分辨三維結構的有力手段。從今年2月4日除夕開始,饒子和院士及其團隊就“泡”在了上??萍即髮W?!霸谏锢鋬鲭婄R機時特別緊張的情況下,上科大為我們大開綠燈,團隊得以在生物電鏡中心連續開展了近5個月高質量的數據收集,累計獲得了7萬余張合計超過100TB的高質量顯微照片,完整病毒顆粒接近6.5萬顆?!别堊雍捅硎?。
  上??萍即髮W生物電鏡中心300kV場發射透射電子顯微鏡
  據介紹,生物電鏡中心是該校重大基礎科學平臺設施之一,具有較為全面的冷凍電鏡數據圖像采集、存儲和高性能計算處理系統,目前已經形成為科研團隊提供完備的電子顯微成像技術支撐和服務能力,在非洲豬瘟病毒結構解析這一重大成果的獲得中發揮了不可替代的作用。
  功夫不負有心人,研究團隊首次在冷凍電鏡下得到了高分辨率的非洲豬瘟病毒結構。這是一種正二十面體的巨大病毒,由基因組、核心殼層、雙層內膜、衣殼和外膜組成,病毒顆粒包含3萬余個蛋白亞基,組裝成直徑約260納米的球形顆粒,這也是目前解析近原子分辨率結構的最大病毒顆粒。
  病毒結構有點像套娃
  非洲豬瘟病毒的結構有點像俄羅斯套娃,外層衣殼保護著內層蛋白和核酸結構。該病毒形態遠大于一般病毒,這也為科研人員的結構觀測增添了不少難度——每張照片只能容下1個完整病毒顆粒,需要通過精挑細選才能獲得理想的電鏡圖片。上??萍即髮WiHuman研究所所長劉志杰補充說,由于體積過大,病毒柔性也大,因此團隊只能采用非常規單顆粒三維重構的方法?!梆堅菏繄F隊還升級了結構解析程序軟件,以適應解析該病毒的特殊需求?!?br />   該研究新鑒定出非洲豬瘟病毒多種結構蛋白,搭建了主要衣殼蛋白p72等原子模型,揭示了非洲豬瘟病毒多種潛在的保護性抗原和關鍵抗原表位信息,闡述了結構蛋白復雜的排列方式和相互作用模式,提出了非洲豬瘟病毒可能的組裝機制,為揭示非洲豬瘟病毒入侵宿主細胞以及逃避和對抗宿主抗病毒免疫的機制提供了重要線索,也為開發效果佳、安全性高的新型非洲豬瘟疫苗奠定了堅實基礎。
  觀全貌告別“盲人摸象”
  “這是國際上首次解析非洲豬瘟病毒結構,對國家經濟安全意義重大?!眲⒅窘茉u價,“以前對非洲豬瘟病毒的了解,更像是‘盲人摸象’。如今‘看到’了病毒全貌,修正了此前的部分錯誤判斷,之后的疫苗研發可以更有針對性?!?br />   饒子和院士多年來一直聚焦新發再發重大傳染病相關的病毒和細菌方面的研究并取得了多項重要研究成果。他的團隊曾于2003年在國際上率先攻克SARS病毒中的關鍵蛋白結構,為我國成功控制SARS疫情做出了重要貢獻。在他看來,生豬產業在國民經濟發展和人民群眾生活中具有不可替代的作用,做好非洲豬瘟病毒的基礎研究和防控工作,是我國傳染病相關領域科學家的責任與義務。

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