抗擊新冠下一步:全球實驗室設法分析活病毒樣本
科學家需要活病毒樣本來探索新型冠狀病毒感染的生物學機制,開發檢測方式、藥物和疫苗。目前沒有跡象表明新型冠狀病毒疫情正在緩和。世界各地的病毒學家都迫切希望得到該病毒的物理樣本。他們正在計劃測試藥物和疫苗,開發動物感染模型,研究有關該病毒的生物學問題,例如病毒的傳播方式。
來源:Dr Linda Stannard/UCT/Science Photo Library
“得知疫情的那一刻,我們便開始派抽檢人員去獲取這些病毒分離株。”美國國家過敏和傳染病研究所(NIAID)的病毒學家Vincent Munster說。他的實驗室預計能在下週從美國疾病控制與預防中心(CDC)獲得樣本。疾控中心負責領導應對美國出現的新型冠狀病毒感染病例。
第一個分離和研究新型冠狀病毒(暫時稱為“2019-nCoV”)的實驗室來自此次疫情暴發的中心——中國武漢市。武漢病毒研究所病毒學家石正麗領導的一支團隊,從一名49歲的女性體內分離出了該病毒。這名女性於2019年12月23日出現症狀,之後病危。石正麗的研究小組發現1,新型冠狀病毒會利用一種分子受體進入並殺死培養的人體細胞,這種分子受體與SARS冠狀病毒利用的分子受體一樣。
1月28日,澳大利亞的一家實驗室宣布,該實驗室已經從一名自中國返回的感染者體內,分離獲得了病毒樣本,目前正準備與其他科學家共享。荷蘭鹿特丹伊拉斯姆斯醫學中心的病毒學家Bart Haagmans表示,法國、德國和香港的實驗室也在分離他們從本地患者體內獲得的病毒樣本,並與同行公開分享。他說:“也許下週我們就能從其他實驗室獲得病毒分離株了。”
序列和样本
自1月初新型冠狀病毒的首個基因組序列對外公佈以來,迄今公開的序列已經達到了幾十個(來自不同人群)。這些序列已經幫助實現了對該病毒的診斷檢測,有助於研究該病原體的傳播和進化。但是科學家表示,基因組序列不能代替病毒樣本,病毒樣本對於藥物和疫苗測試,以及深入研究病毒來說,是必不可少的。1月29日,世界衛生組織的傳染病流行病學家Maria Van Kerkhove說:“共享病毒樣本至關重要。”
Munster說,他的實驗室的首要任務是,識別與人類感染新型冠狀病毒方式相似的動物。此類動物模型能用來測試疫苗和藥物的效果。該研究小組首先計劃研究一種小鼠,這種小鼠經過基因工程改造,含有SARS病毒和新型冠狀病毒用來感染細胞的人類受體。他補充說,下一步可能還要將小鼠,包括後續將非人類靈長類動物暴露於新型冠狀病毒下,測試疫苗是否可以預防感染。
Munster的實驗室也希望盡快評估新型冠狀病毒在空氣中或唾液中的存活時間。這有助於流行病學家了解該病毒是否可以通過空氣傳播,還是只能通過密切接觸傳播。Munster的研究將用到一種名為“Goldberg drum”的容器,利用它先將病毒顆粒霧化,再讓病毒顆粒在空氣中停留一段時間後,測量其感染人類細胞的能力。
此類實驗將在嚴格的隔離措施下進行,即達到生物安全三級標準,以防止實驗室工作人員受到感染,同時避免病原體的意外洩漏。全世界有成千上萬個這樣的實驗室,但Munster指出,有關病毒的許多研究不必在這麼嚴格的生物安全條件下進行,以加快研究的速度。
追踪病毒傳播
Haagmans的首要任務之一是開發一种血檢方式,檢查新型冠狀病毒的抗體。這類檢驗可以識別出那些已暴露於2019-nCoV中,但不會再受到感染並且可能從未出現症狀的人。
他的研究小組還想知道,雪貂這種動物是否可以作為人類感染的模型。研究人員利用動物來研究流感和其他呼吸系統疾病,因為它們的肺部生理與人類相似,並且易感某些相同的病毒。Haagmans想要檢測新型冠狀病毒能否在這些動物之間傳播,以便從中獲得有關人際傳播的線索。
病毒學家計劃研究的2019-nCoV相關問題,許多都是基於先前研究SARS病毒和中東呼吸綜合徵病毒所得的發現。例如,有跡象表明,SARS病毒感染細胞所需的一種蛋白質已經產生了適應,更容易進入人體細胞。
目前Haagmans還在努力獲得他的第一個病毒樣本,但他希望在疫情發展的同時,可以得到多幾個樣本,跟踪研究這種新型冠狀病毒是否發生了進化,以及如何進化的。“我們需要對新型冠狀病毒的生物學特性有更好的了解,尤其是找出它們與已知病毒的不同之處,”他說,“那就是我們要做的。”
參考文獻:
1. Zhou, P. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.01.22.914952 (2020).
備註:英文原文有視頻,地址為:https://www.youtube.com/watch?time_continue=15&v=qTt3P5V8M1A&feature=emb_logo
原文以China coronavirus: labs worldwide scramble to analyse live samples為標題發表在2020年1月31日的《自然》新聞版塊
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Nature|doi:10.1038/d41586-020-00262-7