新冠病毒随时发生突变不可怕,人类可能即将掌握消灭所有RNA病毒的终极武器

  • 来源: 驱动中国 文:邓支航   2020-03-06/18:00
  • 驱动中国2020年3月6日消息,新冠肺炎疫情正在全球迅速蔓延,我们面临的防控形势又出现了新的挑战。驱动中国通过对来自国家卫健委和多国最新通告数据整理计算显示,截至北京时间3月6日上午10时,除中国地区外,86个国家和“钻石公主号”游轮上累计确诊17659例新冠肺炎。累计死亡达338例。

    全球病例0306

    新冠病毒的疯狂传播让全球处在流行病大爆发的边缘,最近,有关新冠病毒突变的新闻引发不小关注。日前有研究指出,通过分析103个新冠病毒样本的基因组发现,这些病毒株里一共存在149个突变位点,且主要分为两个亚型。

    但驱动中国注意到,关于新冠病毒的突变,很多非专业媒体做出了不够客观的报道,实际上新冠病毒在传播的过程中发生基因突变是非常正常的,因为新冠病毒属于RNA病毒,由于RNA单链不够稳定,在复制转录的过程中发生基因变异的概率很大。包含三万多个碱基RNA的新冠病毒在传播早期就已经开始发生基因突变,而不仅仅是最近才发生,我们不应该过度解读病毒的基因突变。

    新冠病毒突变0306

    新冠病毒发生突变很正常,而我们需要注意的是新冠病毒基因突变带来的问题,比如疫苗或新药研发的速度是否跟得上新冠病毒基因传播突变的速度,如果跟不上,新冠肺炎会不会最终像甲型流感一样,成为季节性流行病,只能遏制,而无法完全消灭?

    据悉,目前全球多地已经开展新冠病毒疫苗的研发,有的已经到了即将临床试验的阶段,但仍距离投入临床应用还有较长时间。

    除了疫苗,我们人类面临新冠病毒这种RNA病毒的肆虐,短时间也无法拿出特效药物应对。面对新冠病毒,和我们对埃博拉、MERS、SARS、寨卡、流感或HIV等致命病毒一样,主要治疗手段是维持身体机能靠自身免疫来对抗,以及用核苷类药品对病毒复制进行干扰。但因为RNA病毒不断变异等因素,这类疾病在临床治疗上近乎于“无解”。所以我们会看到,甚至会有贺建奎这种学界狂人,去冒着巨大风险且违背伦理和法律的情况下,直接在人类受精卵上进行基因编辑,就为了让新生儿获得艾滋病免疫。

    人类迫切地需要找到完全战胜病毒的新方法。近些年分子生物学的发展,预示着我们人类有可能站在更高的维度来和这些以前“完全无解”的RNA病毒进行决战性的斗争。去年10月,来自哈佛公报的信息显示,哈佛大学和麻省理工学院的博德研究所(Broad Institute of MIT)的研究人员利用一种可编程的靶向RNA切割法来消灭RNA病毒,取得了突破性进展。目前研究团队已经将一种CRISPRRNA切割酶转化为一种抗病毒药物,这种抗病毒药物可被编程用于检测和消灭人类细胞中的RNA病毒。

    哈佛公报的页面截图0306

    这项研究意味着,我们人类可以针对任何RNA病毒(包括新冠病毒和HIV等几乎所有RNA病毒),通过这种靶向RNA编程的方法来精准消灭,我们人类可能即将掌握消灭RNA病毒的终极武器。

    这项研究用到的是CRISPR系统内的Cas13酶,据悉,它可以自然地靶向细菌中的病毒RNA。Cas13酶可以针对特定的RNA序列进行编程,几乎没有限制,相对容易进入细胞,并且已经在哺乳动物细胞中得到了广泛的研究和应用。

    研究人员首先筛选了一系列基于RNA的病毒,以寻找Cas13可以有效靶向的病毒RNA序列。理论上,你可以对Cas13进行编程以攻击病毒的任何部分。对抗RNA病毒,就主要寻找的是那些最不容易发生突变的片段,以及那些被切断后最有可能使病毒失效的片段。研究人员通过计算确定了数百种病毒中的数千个位点,这些位点可能是Cas13的有效靶点。

    有了这一系列潜在的病毒RNA靶标后,就可以对Cas13酶的引导RNA进行编程设计,找出并切断这些核酸序列。研究人员实施的实验非常成功,他们通过实验测试了Cas13在感染了三种不同RNA病毒之一的人类细胞中的活性:包括淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)、甲型流感病毒(IAV)和疱疹性口炎病毒(VSV)三种病毒。他们将Cas13基因和编程过的RNA导入细胞,并将细胞暴露在病毒中。24小时后,Cas13酶使细胞培养中的病毒RNA水平降低了40倍。

    RNA病毒0306

    研究人员还进一步测试了Cas13对病毒感染的影响:在接触病毒8小时后,Cas13将流感病毒的传染性降低了300多倍。为了证实诊断结果,研究人员还加入了基于Cas13的核酸检测技术SHERLOCK, 由此产生的CARVER系统可以快速检测样本中剩余的病毒RNA水平。

    研究人员将Cas13的抗病毒活性与它的诊断能力结合起来,创造了一个未来可能用于诊断和治疗病毒感染(包括由新病毒和新兴病毒引起的感染)的单一系统。这项被称为CARVER的系统 (Cas13-AssistedRestriction of Viral Expression andReadout),有关内容已经于2019年10月10日的Molecular Cell杂志上发表。

    驱动中国发现,这套基于Cas13可编程酶的CARVER系统可以看做一个平台,实现对RNA病毒诊断、治疗和效果衡量三位一体的强大功能,这种靶向RNA的方式是人类战胜RNA病毒前所未有的武器。

    靶向RNA的方式,可以让人类对任何新病毒或产生各种变异的病毒能迅速做出反应,只需要提取病毒基因样本,选出一些关键靶标,就可以直接抑制病毒。这个过程非常快,不需要像疫苗或者核苷类药物研发花费大量时间精力去研究蛋白质结构结合,只需要在基因样本上找碱基位点的靶标即可,这种方式可以看做人类首次按住RNA病毒命门。

    实际上,利用CRISPR RNA切割酶实现的靶向基因治疗技术正在快速发展,这种技术不只是用于战胜病毒病原体引起的疾病,还可能帮助人类战胜癌症或者一些遗传性疾病,甚至包括存在伦理风险的一些争议性操作。


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