艾滋病疫苗研究重燃希望 華人科學(xué)家居功至偉
日期:2010-07-20 10:19:31
據(jù)美國(guó)《僑報(bào)》報(bào)道,最新一期美國(guó)權(quán)威的《科學(xué)》雜志發(fā)表兩份報(bào)告:美國(guó)科學(xué)家從艾滋病病毒感染者血中分離出兩個(gè)自然產(chǎn)生的能夠中和約9成已知艾滋病病毒(HIV)毒株的強(qiáng)力抗體。這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)對(duì)改良艾滋病疫苗設(shè)計(jì)和其它病毒性傳染疾病的抗體治療是一個(gè)突破性的發(fā)展。
在國(guó)際艾滋病大會(huì)舉行之際,這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)振奮人心,因?yàn)樗匦曼c(diǎn)燃了人類(lèi)成功研制有效艾滋病疫苗的希望。這一研究項(xiàng)目是在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)過(guò)敏與傳染病研究所(NIAID)疫苗研究中心主任蓋里·納布爾博士,副主任約翰·麥斯克拉博士和結(jié)構(gòu)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任鄺達(dá)平博士的主持下完成的,多位華人科學(xué)家在其中發(fā)揮了中流砥柱的作用,讓華人世界為之自豪。
記者特別專訪了其中的5位華人科學(xué)家,他們講述了這個(gè)突破性發(fā)現(xiàn)的來(lái)龍去脈,以及在美國(guó)從事科研工作的心得體會(huì)。
發(fā)現(xiàn)攻擊艾滋病病毒“罩門(mén)”
自從人類(lèi)1980年代初發(fā)現(xiàn)艾滋病以來(lái),全球大約已有6000萬(wàn)人感染了艾滋病病毒。艾滋病的預(yù)防和治療一直是全球醫(yī)學(xué)科學(xué)家屢攻不克的難題,為什么人體免疫系統(tǒng)難以清除艾滋病病毒?醫(yī)學(xué)科學(xué)界不甚了了。
NIH結(jié)構(gòu)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究員周同慶在接受記者專訪時(shí)表示,艾滋病病毒所以“狡猾”,能夠逃避免疫系統(tǒng)監(jiān)視,一是因?yàn)榘滩〔《净蜃兓热梭w正常基因變化快100萬(wàn)倍,人體免疫系統(tǒng)跟不上其變化;其二,艾滋病病毒外表有一層與人體正常細(xì)胞表層一樣的“糖衣”,能夠迷惑免疫系統(tǒng);第三,艾滋病病毒的表面蛋白質(zhì)通過(guò)形態(tài)變化掩蓋一些重要位點(diǎn),免疫系統(tǒng)難以攻擊。因此,周博士認(rèn)為,攻克艾滋病病毒就像武林高手要擊敗對(duì)手,很重要的是找到對(duì)方的致命弱點(diǎn)——“罩門(mén)”。
周博士解釋說(shuō),艾滋病病毒要感染人體細(xì)胞,其表面蛋白質(zhì)必須首先和人體免疫細(xì)胞上的一種叫CD4的受體分子結(jié)合。感染人體后的艾滋病病毒在人體內(nèi)不斷發(fā)生基因突變,從而逃避人體免疫系統(tǒng)的監(jiān)視。周博士通過(guò)多年的研究發(fā)現(xiàn),盡管艾滋病病毒千變?nèi)f化,但它們用來(lái)與CD4受體分子結(jié)合的最初位點(diǎn)是基本不變的。這個(gè)位點(diǎn)正是艾滋病病毒的“罩門(mén)”。周同慶的這個(gè)重要發(fā)現(xiàn)作為封面文章,刊登在2007年2月的《自然》雜志上。
2005年開(kāi)始參與這個(gè)探索的病毒實(shí)驗(yàn)室研究員李宇星博士說(shuō),她們?cè)趦蓚€(gè)艾滋病病毒感染者的血液中發(fā)現(xiàn)有針對(duì)這個(gè)“罩門(mén)”的強(qiáng)效抗體存在。李宇星的報(bào)告刊登在2007年的《自然—醫(yī)學(xué)》上,引起醫(yī)學(xué)科學(xué)界的極大關(guān)注。
大海撈針發(fā)現(xiàn)最強(qiáng)抗體
發(fā)現(xiàn)了“罩門(mén)”以后,下一步就是如何將針對(duì)CD4結(jié)合位點(diǎn)的強(qiáng)抗體以單克隆抗體的方式分離出來(lái)。周同慶及其合作者通過(guò)分析蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)和電腦輔助設(shè)計(jì),對(duì)病毒表面蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,將一些部分巧妙改變,只讓那個(gè)“罩門(mén)”位點(diǎn)保留在原來(lái)狀態(tài),這個(gè)新產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子可以被用作“探針”,從艾滋病病毒感染者的血中尋找能生產(chǎn)強(qiáng)效抗體的細(xì)胞。疫苗研究中心載體實(shí)驗(yàn)室主任楊志勇參與了“探針”設(shè)計(jì)的優(yōu)化過(guò)程,并使之變得可行。
病毒實(shí)驗(yàn)室研究員伍雪玲與李宇星等同事合作,用這個(gè)“探針”在一名60歲黑人同性戀男子的血樣中,探測(cè)到了能生產(chǎn)針對(duì)“罩門(mén)”位點(diǎn)的抗體的細(xì)胞,并通過(guò)復(fù)雜的程序,如大海撈針一般,從2500萬(wàn)個(gè)血細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了3個(gè)抗體,并進(jìn)一步分離出兩個(gè)迄今為止科學(xué)界分離的最強(qiáng)有力抗體VRC01和VRC02。它們能夠抑制約九成全球流行的艾滋病病毒毒株。這是前所未有的高比率。具體負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的伍雪玲說(shuō),這些抗體的抗病毒作用“大大超過(guò)預(yù)期”。此前加州一個(gè)研究所2009年發(fā)現(xiàn)的抗體最多能中和近80%的病毒株。
接著,周同慶通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)分析,發(fā)現(xiàn)抗體VRC01精確地結(jié)合在艾滋病病毒表面蛋白的那個(gè)“罩門(mén)”位點(diǎn)上,這就是它之所以那么有效的原因。這項(xiàng)研究為打擊艾滋病病毒找到了座標(biāo),使得研制艾滋病疫苗的目標(biāo)更加明確。
事實(shí)上,NIH此前發(fā)布的新聞?wù)f:基于這些發(fā)現(xiàn),NIH的科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始初步的疫苗設(shè)計(jì),以期誘導(dǎo)人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生類(lèi)似VRC01的抗體反應(yīng),從而有可能抑制全球范圍內(nèi)絕大部份艾滋病病毒的傳染。
研制疫苗仍有雄關(guān)漫道
長(zhǎng)期從事艾滋病病毒和抗體研究的伍雪玲在接受記者專訪時(shí)表示,2008年之前,盡管許多實(shí)驗(yàn)室都在分離艾滋病抗體,但一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有效的、廣譜的抗體,甚至有著名的實(shí)驗(yàn)室宣稱“沒(méi)有廣譜單克隆抗體的存在”,這對(duì)希望利用抗體來(lái)研制艾滋病疫苗的科學(xué)家而言,無(wú)疑是信心上的打擊。
據(jù)楊志勇介紹,上世紀(jì)80年代中期到90年代中后期,科學(xué)家們一度嘗試從人體B細(xì)胞中尋找抗體來(lái)研制艾滋病疫苗,但屢屢無(wú)功而返。90年代中后期到2008年之前,科學(xué)家們轉(zhuǎn)向試圖誘導(dǎo)人體內(nèi)產(chǎn)生T細(xì)胞來(lái)殺死受感染細(xì)胞的途徑來(lái)研制艾滋病疫苗,并在猴子身上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)這種疫苗雖不能阻斷感染,但能抑制疾病的發(fā)展。經(jīng)過(guò)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,美國(guó)默克公司2004年底率先開(kāi)始進(jìn)入2期臨床試驗(yàn),但2007年9月,初步試驗(yàn)結(jié)果顯示,該疫苗并不能保護(hù)高危人群免受艾滋病病毒感染,有些試驗(yàn)者反而容易感染艾滋病病毒。科學(xué)家們頓時(shí)陷入迷茫,開(kāi)始重新回到通過(guò)自然產(chǎn)生的抗體來(lái)研發(fā)艾滋病疫苗的道路上。
楊志勇表示,NIH這個(gè)發(fā)現(xiàn)首次證明了人體內(nèi)可以自然產(chǎn)生超強(qiáng)中和能力的抗體。這些抗體的發(fā)現(xiàn),同時(shí)為艾滋病疫苗研究人員展示了艾滋病病毒的最薄弱、最原始的結(jié)合位點(diǎn)。
主流媒體在報(bào)道這個(gè)發(fā)現(xiàn)時(shí),紛紛使用了向成功研制艾滋病疫苗“邁出重大一步”的字眼。NIH疫苗研究所中心主任蓋里·納布爾博士說(shuō):“過(guò)去十年我從來(lái)沒(méi)有像今天這么樂(lè)觀過(guò)。”欣喜和樂(lè)觀之余,該研究項(xiàng)目主管之一鄺達(dá)平博士卻表達(dá)了謹(jǐn)慎之情。他對(duì)記者說(shuō),這個(gè)發(fā)現(xiàn)就好比從芝加哥到紐約有500英里的路,剛路過(guò)一個(gè)路標(biāo),上面寫(xiě)著距離紐約還有250英里,這說(shuō)明你已經(jīng)走過(guò)了長(zhǎng)路,方向是正確的,但畢竟還有250英里要走。
鄺達(dá)平說(shuō),這個(gè)發(fā)現(xiàn)雖然對(duì)防止艾滋病的感染目前還不具有重大意義,但揭示了成功研制疫苗并非遙不可及。鄺達(dá)平認(rèn)為,要研制有效的能用于人體的艾滋疫苗,至少還有三步要走:第一,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的抗體必須能產(chǎn)生于廣泛的人群,而不只是個(gè)別人。第二步,必須對(duì)達(dá)到這么高中和率的抗體生成的過(guò)程有更深入的了解。第三步,要有正確的觸發(fā)因素,能制造出夠多的抗體,然后用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn)。鄺達(dá)平估計(jì),走這三步大約需要8到10年的時(shí)間,而臨床試驗(yàn)是否成功,則決定疫苗是否成功,這個(gè)就不好預(yù)測(cè)了。
華人科學(xué)家居功至偉
《科學(xué)》雜志最新發(fā)表的這兩份報(bào)告,其中一篇的第一作者是周同慶,另外一篇的共同第一作者是伍雪玲、楊志勇和李宇星三人。在兩篇署名的各自24位和18位作者中,華人科學(xué)家的名字分別占8位和10位,其中多數(shù)人是從中國(guó)大陸赴美留學(xué)并工作的科學(xué)家。
出生在美國(guó)的華裔科學(xué)家鄺達(dá)平高度贊賞華人科學(xué)家做出的“實(shí)質(zhì)性”貢獻(xiàn)。他說(shuō),雖然有這么多作者,但一般來(lái)說(shuō),署名前三位的作者可能完成整個(gè)研究的至少75%的實(shí)際工作。
周同慶從武漢大學(xué)畢業(yè)后,在中科院動(dòng)物研究所拿到博士學(xué)位,1995年赴美,在密歇根州的韋恩州立大學(xué)做博士后,2001年到NIH工作,一直致力于以結(jié)構(gòu)生物學(xué)來(lái)研究艾滋病病毒及其抗體。
伍雪玲從武漢同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)畢業(yè)后,1996年到美國(guó)阿拉巴馬州立大學(xué)伯明翰分校攻讀博士,從事艾滋病的抗體分析,后又到西雅圖的弗雷德·哈欽森癌癥研究所做博士后,著重研究艾滋病病毒,2006年進(jìn)入NIH工作,正好使其病毒與抗體的知識(shí)在實(shí)用性的研究項(xiàng)目中得以結(jié)合。
楊志勇1984年從復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)后在中科院上海生化研究所工作了6年,1990年赴美后先在密西根大學(xué)醫(yī)學(xué)中心從事基因治療研究工作,并在1999年進(jìn)入NIH工作至今,現(xiàn)任疫苗研究中心載體實(shí)驗(yàn)室主任。
李宇星從四川大學(xué)遺傳學(xué)專業(yè)畢業(yè)后,1992年到美國(guó)衣阿華州立大學(xué)攻讀遺傳學(xué)博士,2001年進(jìn)入NIH工作后一直從事艾滋病疫苗的研究。
他們其實(shí)是NIH眾多華人科學(xué)家的縮影。據(jù)了解,華人科學(xué)家在NIH所有科研人員中占有較大比例。這些華人科學(xué)家和其他族裔的科學(xué)家一道,在美國(guó)比較優(yōu)越的科研條件下和相對(duì)完善的制度環(huán)境中,辛勤工作,事業(yè)有成,為人類(lèi)健康事業(yè)做出貢獻(xiàn)。
科學(xué)無(wú)止境只要肯登攀
周同慶說(shuō),做科學(xué)研究要有韌性,耐得住寂寞,比如前幾年為了進(jìn)行這項(xiàng)研究,他沒(méi)有發(fā)表過(guò)重要論文,但現(xiàn)在成功了,一篇論文可能抵得上10篇普通論文。另外,科學(xué)家永遠(yuǎn)不要放棄好奇心,要在前人已經(jīng)做過(guò)的事情的基礎(chǔ)上,獨(dú)辟蹊徑,不斷創(chuàng)新。要完成重大的科研項(xiàng)目,團(tuán)隊(duì)合作精神必不可少。
伍雪玲回憶起兩年前病毒實(shí)驗(yàn)室主任約翰·麥斯克拉把尋找抗體的重任交給她時(shí),她感到猶豫,因?yàn)閯e的實(shí)驗(yàn)室做了很多年沒(méi)能發(fā)現(xiàn),而自己做猶如在干草堆里找針,成功的希望很渺茫。抱著“不成功便成仁”的決心接過(guò)老板的重托,伍雪玲對(duì)記者說(shuō),從2008年4月到2009年8月,她經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的失敗,卻一次次地變得更有信心。2009年8月當(dāng)她發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)抗體,并把結(jié)果告訴正在外地出差的老板時(shí),電話那頭,老板的聲音激動(dòng)得有些顫抖。伍雪玲說(shuō),這個(gè)發(fā)現(xiàn)再次告訴我們,自然界往往會(huì)超過(guò)你的預(yù)期,科學(xué)家不應(yīng)滿足于前人的教科書(shū)和結(jié)論,要不斷發(fā)問(wèn),向自然界學(xué)習(xí)。
自稱平時(shí)都爭(zhēng)取準(zhǔn)時(shí)下班的李宇星參與這個(gè)研究后,有時(shí)候不得不一天在實(shí)驗(yàn)室里呆14、15個(gè)小時(shí)。她強(qiáng)調(diào),科研要有嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度和一絲不茍的精神,要與同事在密切合作的過(guò)程中,多切磋,多交流,取長(zhǎng)補(bǔ)短,激發(fā)靈感。
幾位科學(xué)家不約而同地稱贊美國(guó)的科研環(huán)境。他們認(rèn)為,美國(guó)科研體制比較合理,人際關(guān)系簡(jiǎn)單,科研條件和待遇比較好,科學(xué)家能夠?qū)P闹轮镜毓ぷ鳎幻绹?guó)的學(xué)術(shù)環(huán)境也比較純凈,真正有才干、能鉆研的人容易脫穎而出。
楊志勇指出,華人科學(xué)家來(lái)到美國(guó)后,一要過(guò)好語(yǔ)言關(guān),二要學(xué)會(huì)與他人和諧相處。也許剛來(lái)時(shí)會(huì)遭遇一些困難,但這兩關(guān)過(guò)了,在相對(duì)公平的環(huán)境中,華人科學(xué)家還是能夠如魚(yú)得水的。