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如何看待非洲猪瘟病毒颗粒精细三维结构被成功解析?

来源:产品猪 2019-10-22 10:39:24| 查看:

 

 

产品猪:

 

北京时间2019年10月18日凌晨,饶子和/王祥喜团队和步志高团队合作在国际学术期刊 Science 上发表了题为 《Architecture of African Swine Fever Virus and implications for viral assembly》(非洲猪瘟病毒结构及装配机制) 的学术论文。

 

那么,该如何看待非洲猪瘟病毒颗粒的三位结构的精细解析呢?它是否意味着非瘟疫苗的研制和上市进程将大大加快?

 

 

 

 

引言

 

 

笔者最近去超市买猪肉,发现猪肉价格已经稳稳站住了30元/斤。而对比起来,进口肋骨的价格真是便宜地感动人心。

 

而生猪出栏价格,也是增长地令人不安。哪怕是养猪人,对于这样疯狂的市场,也是又喜又怕。

猪度猪价

 

而据农业农村部公布的9月份全国400个监测点的生猪存栏和能繁母猪存栏的变化数据,其降幅相比上个月来说已经大幅回升。

 

然而,这并不意味着生猪供应将得到缓解,只不过是减栏的速度大大降低而已。这也表明,受非洲猪瘟影响,即便在各种利好政策的加持下,补栏和新建猪场的产能不会在短期内(至少是在年前)对生猪供应产生影响。

 

 

疫苗!疫苗!疫苗

 

 

无论是行业内,还是行业外人,不管是新建猪场,还是扩群稳定生产,非洲猪瘟都是悬在头顶的一把利剑。它无时无刻无孔不入,任何细微疏忽都会导致功亏一篑。

 

因而,非洲猪瘟疫苗,就成了稳定养猪行业生产的至关重要的渴望

 

目前,根据工艺技术的不同,疫苗分为灭活苗、减毒活疫苗、基因缺失苗、核酸(DNA)疫苗、活载体疫苗等。

 

灭活苗:通过物理或生物方法使活的病毒死亡后制成疫苗。由于病毒已死亡,所以灭活苗的安全性很好,但其缺陷在于并无有效的保护力

英国Pirbright研究所的狄克松博士在2019年疫苗国际创新论坛的演讲中也表示,对非洲猪瘟而言,灭活疫苗没用,需要活疫苗。(引自财新网在知乎的回答)

 

减毒活疫苗(又称弱毒疫苗)将活的病原微生物在人工条件下使其丧失致病性,但仍保留繁衍能力和免疫原性的疫苗。它的问题是生物安全性令人担忧。

弱毒疫苗曾在葡萄牙和西班牙造成灾难性后果。数十年前非洲猪瘟在欧洲肆虐时,葡萄牙和西班牙曾经使用过减毒活疫苗对付它,结果不仅未能阻止疫情,而且疫苗病毒也开始扩散,人们意识到问题时病毒已经到处都是了,“那更像是一场灾难,而非益事”。(引自财新网在知乎的回答)

 

基因缺失苗指利用基因工程敲除病原微生物的部分基因蛋白,以降低其致病性的疫苗。

目前多家中国研究机构正在致力于此方向的研发。但基因敲除的最大问题在于:你必须真的了解你所敲除的基因片段。如果没有了解清楚非洲猪瘟病毒的结构,就找不到能产生中和抗体蛋白的基因。这种情况下,你不能先敲除其中一些试试看有什么后果,然后再试试其他的。因为当你什么都不知道的时候,贸然敲除了一些基因片段,就可能诱发不可知的副作用,像‘连环爆炸’一样。(引自财新网在知乎的回答)

 

活载体疫苗(重组苗):指用基因工程技术将病毒或细菌重组入腺病毒或痘病毒载体,把外源基因插入其中并使之表达为活疫苗。

重组苗研发需要放置你想要的病毒基因片段,但如果不知道那些基因到底适合不适合重组,还有该基因的角色,那也一定会失败。这跟基因缺失苗是同样的问题。(引自财新网在知乎的回答)

 

目前非洲猪瘟疫苗研制进度虽然神速,但面对非洲猪瘟病毒对行业的重大且紧迫的影响,疫苗研制就显得缓慢多了。

 

疫苗研制进展“缓慢”,则是因为非洲猪瘟病毒的结构非常复杂。且具有多种免疫逃逸机制,使得很难找到作为疫苗成分的“抗原”。

 

你都不了解非洲猪瘟病毒长什么样子,就去研制对付它的疫苗,这就类似于盲人摸象,大多数情况下,这“象”很小,一下子就摸着了。然而这次,非洲猪瘟病毒很大很复杂,这就麻烦了。盲人摸象不好使了。

 

ASFV,我们知道你的模样了!

 

 

中国科学院生物物理研究所饶子和/王祥喜团队和哈尔滨兽医研究所步志高团队联合上海科技大学、清华大学、中国科学院微生物研究所、中国科学院武汉病毒研究所、南开大学等单位,于2018年12月开始对非洲猪瘟病毒颗粒和相关抗原分子从基础科研到临床检测以及高效疫苗多方面开展联合攻关研究。

 

北京时间2019年10月18日凌晨,饶子和/王祥喜团队和步志高团队合作在国际学术期刊 Science 上发表了题为 Architecture of African Swine Fever Virus and implications for viral assembly(非洲猪瘟病毒结构及装配机制) 的学术论文。

(引自中科院之声在知乎的回答)

 

新闻发布会现场(图片来源:张文韬摄制)

 

解析非洲猪瘟病毒结构,科学家采用的是冷冻电镜重构方法,简单地说就是“冷冻分子样品——电镜二维成像——软件三维重构”。

 

研究人员在上海科技大学电镜平台上连续进行了4个月高质量的数据收集,获得了超过100 T的海量数据,采用单颗粒三维重构方法首次解析了非洲猪瘟病毒全颗粒的三维结构,阐明了非洲猪瘟病毒独有的5层(外膜、衣壳、双层内膜、核心壳层和基因组)结构特征。研究发现,病毒颗粒包含3万余个蛋白亚基,组装成直径约为260纳米的球形颗粒,是目前近原子分辨率结构得到解析的最大病毒颗粒

(引自中科院之声在知乎的回答)

 

图片来源:研究团队

 

ASFV是一种多层包被结构,具双链DNA的大型正二十面体病毒,直径约260 纳米, 有独特的5层(外膜、衣壳、双层内膜、核心壳层和基因组)结构特征。其结构之精巧,层层嵌套,外层衣壳保护着内层蛋白和核酸结构

 

非洲猪瘟病毒,我们终于知道你的庐山正面目了!

 

这货长这样啊,看起来层层叠叠的,就好像是一个俄罗斯套娃

 

和其他病毒比起来,非洲猪瘟病毒又大又复杂。所以,研制疫苗的难度就可想而知了。甚至是:在现有条件下的不可为而为之。

 

该研究新鉴定出非洲猪瘟病毒多种结构蛋白,搭建了主要衣壳蛋白p72等原子模型,揭示了非洲猪瘟病毒多种潜在的保护性抗原和关键抗原表位信息

 

比如:p72蛋白三聚体是代表性的表面蛋白之一,也是主要的保护性抗原位点,它由四个蛋白亚基ER1-ER4组成,这可能作为未来疫苗的开发靶点。p72的四个亚基在病毒表面的排列方式有所不同,具体有头对头、头对尾、尾对尾三种结合方式,以适应不同条件下的需求。

(引自中国科普博览在知乎的回答)

 

非洲猪瘟病毒主要衣壳蛋白p72的三维结构(图片来源https://science.sciencemag.org/content/early/2019/10/16/science.aaz1439.full)

 

 

对疫苗研制有什么影响?

 

 

以前,我们是不知道我们的敌人长什么模样,只知道他的习性、宿主、喜欢什么不喜欢什么,所以加强生物安全措施,御敌于场门之外。

 

做实生物安全措施,是立于不败之地的根本手段。但百密一疏,疏忽或技术不足的代价太过巨大。我们希望,防非瘟,在生物安全措施的基础上,能有最后一道防线,那就是疫苗。

 

那么,现在我们知道了我们的敌人长什么模样了,是不是意味着疫苗的研制将大大加速,甚至很快面市?

 

王祥喜研究员说:“解析了病毒结构,不是对这个病毒认识的结束,而是有了一个新的开始。”

 

所以,我们知晓了非洲猪瘟病毒的庐山真面目,并不意味着疫苗很快会上市,只是让我们在疫苗研制过程中更加有的放矢,减少试错。

 

这使得之后的疫苗研制工作将在更正确的道路上行走,而不是继续盲人摸象,或者被错误的信息误导

对于疫苗开发来说,主要是证明了之前结构解析(主要是西班牙人的工作)是错误的,二十面体端点表面的蛋白不是p49而是p72,以这个之前结构为基础做的重组疫苗没用是很正常的,而以目前的认识重新开发重组疫苗是有前景有可能的。

(引自符咪迩在知乎的回答)

 

而结构解析之后,依然有大量的工作要做,距离重组疫苗的研发依然有相当长的路要走。以p72蛋白作为靶点的疫苗未来是否有效,这仍需科研团队加班加点,与时间赛跑。

 

所以,未来还有赖于科研人员的研究进展。而作为养猪人做实生物安全措施,仍旧是享受当前从未有过的猪价的最可靠手段

 

 

 

 

 

十个月背后的故事

 

 

在发布会的现场,大院er听到了研究团队中的许多小故事:纯化病毒时P4实验室的24小时工作制、电镜团队没休完婚假的年轻人、大年三十还在收集数据的坚守……饶子和院士把这些总结为:家国情怀

(引自中国科普博览在知乎的回答)

 


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