我学者人工合成“抗病毒系统”

 

　　◎本报记者 张佳星

 

　　一个全新的抗病毒思路让世界卫生组织病毒学领域的顾问委员、澳大利亚工程院院士王林发感到出乎意料——

 

 

　　居然可以将生命机体中侦测病毒的能力改装成一个“元器件”，并用它合成一个系统在体内“检测”多种病毒。

 

　　这一引起资深病毒专家强烈兴趣、历时8年创造的创新系统日前在国际期刊《自然·通讯》上发表。该系统被主创团队——华东师范大学生命科学学院副院长叶海峰研究员团队命名为“爱丽丝系统”。

 

　　“名字取自《生化危机》系列电影中的女主角爱丽丝，生化危机暴发后人类靠她来终结病毒感染。”叶海峰告诉科技日报记者，合成生物学研究可以将生命活动模块化、程序化，为生命科学问题的解决提供全新的策略和思路，科幻电影中的未来科学正在逐步变成现实。

 

　　爱丽丝系统能做什么？

 

　　“我们做了细胞递送爱丽丝的验证和基因治疗载体递送爱丽丝的验证。”叶海峰说，前者验证了爱丽丝系统以“工程细胞”形式递送抗病毒感染的能力，后者验证了它以“基因治疗载体”形式递送的病毒清除能力。

 

　　细胞递送是在小鼠体内放入“爱丽丝”凝胶，让其感染单纯疱疹病毒，6天后检测小鼠体内的病毒量，放入爱丽丝系统的小鼠体内病毒量是普通小鼠的10%左右。

 

　　基因递送是在小鼠易感部位注射“爱丽丝”，感染病毒，观察疱疹性角膜炎的病变程度，结果小鼠角膜、三叉神经节以及大脑中的病毒被成功抑制住。“我们把爱丽丝系统的病毒清除效果与临床常用药阿昔洛韦的治疗效果进行了比较，发现效果相当，但由于爱丽丝系统是‘自调节’的，不会发生小分子药常常引发的病原耐药问题。”叶海峰说。

 

　　为什么爱丽丝系统能“又快又自动”？

 

　　“这个系统内部存在一定的‘编程’设计。”叶海峰说，合成生物学的工作就是将复杂的生命活动拆解后、做成一个个类似乐高积木的模块，再根据任务进行编程和组装。

 

　　在爱丽丝系统中，有1套识别系统和平行的3套清除系统，可分别进行“一拖一”“一拖二”“一拖三”的设计和运行，只有下达任务才能启动。

 

　　“下达任务是识别病毒的传感器系统。我们在其中用了一种会向人体免疫系统‘下单’的蛋白。”论文第一作者、华东师范大学博士后王义丹解释，这种叫STING(干扰素基因的激发因子)的蛋白一旦感应到异常的、外来的病毒DNA或RNA，就开启“下单”模式，要求身体迅速生产免疫用的干扰素、中和抗体等。

 

　　“兵贵神速！靠人体自然免疫反应往往不够快。”叶海峰说，合成生物学把这些“生产线”直连到“下单”系统上，短短几步就能完成“抗病毒三件套(干扰素、核酸切割酶、中和抗体)”的生产和配送。

 

　　动物试验结果证明了这一点。爱丽丝系统携带的中和抗体输出模块，在病毒感染后6小时自动输出，比人体适应性免疫系统产生中和抗体至少提早了一周。

 

　　在论文提交过程中，杂志编辑也很看重这一点的验证，要求研究团队从不同角度证明。王义丹说，“后来的补充验证中，我们不仅在动物试验中证明，还从最基础的分子机理印证了爱丽丝系统可以更快激活自带的中和抗体模块，在感染小鼠体内表达释放特异性中和抗体。”

 

　　资深病毒学者兴致盎然

 

　　“在瑞士留学做博士后期间，我指导课题组师妹设计了细菌传感器系统，并发表在《细胞》主刊上。”叶海峰回忆，回国后，他就着手在自己的团队中开启了病毒传感器系统的研究。

 

　　这一研究前后耗时8年。王义丹说，她从硕士研究生时期开始设计爱丽丝系统，现在已读到博士后。

 

　　其间，团队遇到重重困难，一度想要放弃。“我都开始着手其他研究的准备了，但2018年，王林发院士回母校学术交流，我们给他讲了这个‘思路’。”王义丹说，他从资深病毒学者的角度分析认为这个研究可以走得通，而且提供了有益的指导和后期实验的帮助。

 

　　爱丽丝系统不针对一种病毒，而是一系列病毒。王义丹表示，他们已经对爱丽丝系统进行了验证，个别“狡猾”的病毒不会触发系统报警，因而该系统对其无效；但对他们验证的大多数病毒，如乙肝病毒、登革病毒等，该系统都有很明显的快速报警和抑制效果。

 

　　“靠人工组装的病毒报警和消除系统，为传统的抗病毒领域提供了一个新的思路。”王林发院士表示，尽管要将它推向临床还需要一定的时日，但科技的发展总是能打破人类的思想边界，带来颠覆性的思路。