据物理学家组织网5月23日(北京时间)报道,最近,美国杜克大学医疗中心从人类乳汁B细胞的免疫细胞中分离出两种抗体,这两种抗体有助于阻止HIV(艾滋病病毒)通过粘膜传播。乳汁样本来自非洲马拉维感染HIV的哺乳期妇女。研究人员说,这表明母乳中B细胞能产生中和性抗体抑制HIV病毒。相关论文发表在近日的《公共科学图书馆·综合》上。
HIV会导致艾滋病,其中HIV-1型能通过哺乳从母亲传给孩子,在HIV-1高流行地区,母乳喂养婴儿有很大风险,而只感染HIV型的哺乳期母亲把病毒传给孩子的几率只有1/10。“婴儿在生命中的第一年里,每天多次暴露在病毒中,这么低的感染率很不寻常。”论文高级作者、杜克大学儿科与传染病副教授萨莉·帕玛说,“我们想知道,是否有一种免疫反应保护了90%的婴儿。真是这样的话,我们就能利用这一反应开发出免疫系统保护药物,让那些感染了HIV-1母亲也能在哺乳期安全喂奶。”
研究人员从马拉维妇女乳汁中分离了两种抗体,其都能与HIV-1包膜发生反应,具有HIV中和功效。帕玛解释说,大部分HIV-1都是通过体内粘膜传播,粘膜位于上皮细胞表层,如胃肠道或阴道组织细胞,膜间隔中都有其自身的免疫系统细胞。我们发现的这种免疫细胞能在膜间隔之间“交谈”和流通,这表明这种母乳中的抗体也在其他组织中被引发出来。
“这是第一次从母乳中分离出HIV抗体,并且能与HIV-1包膜发生反应。” 论文合著者、美国HIV/AIDS疫苗免疫中心(CHAVI)主管和杜克大学人类免疫研究所(DHVI)所长巴顿·海恩斯说,该研究对理解它们攻击HIV-1的机制,寻找能在哺乳期保护婴儿免受粘膜传播类病毒侵害的疫苗方面非常重要。
美国疾病控制中心建议,感染HIV-1的母亲不要用母乳喂养孩子,因为对美国出生的孩子来说,婴儿配方奶粉是安全的替代品。而世界卫生组织却鼓励资源贫乏地区感染HIV的哺乳期母亲用母乳喂养孩子,并给母亲或婴儿抗逆转录病毒的药,以预防感染婴儿,因为如果缺乏母乳中的营养和免疫因子,许多婴儿会死于严重腹泻、呼吸道感染及其他疾病。
DHVI和CHAVI设立了许多专门项目,如研究接种疫苗后的中和反应、开发能在感染之前就给免疫系统提供某些特殊标靶的改良疫苗、引发保护反应阻止HIV传播等。“我们的研究旨在切断从母亲到孩子的传播过程,开发能保护所有婴儿的反应型。” 帕玛说,“我们的发现证明了母乳中的B细胞能产生HIV-1中和抗体。加强免疫反应或刺激更多粘膜B细胞以产生这种有益抗体,这是开发HIV-1疫苗的一种可能途径。”(记者 常丽君)
总编辑圈点
母乳含有丰富而独特的营养元素及活性物质,其复杂而合理的养分搭配令任何奶粉都难以望其项背。每位母亲的乳汁都会根据自己孩子成长的情况,每天有所调节。母乳中含有丰富的活性免疫因子,即我们俗称“抗体”的物质。母乳中的抗体在宝宝体内设立一道天然屏障,保护宝宝不受疾病的侵扰,尤其是呼吸道、肠道、耳道感染等婴儿常见病。而新发现母乳中居然还有能中和艾滋病病毒的抗体,让我们不得不再次惊叹母爱的伟大。
爱吃海鲜的人对石斑鱼不陌生,这种鱼肉质鲜美,嫩滑爽口。但是鲜有人知道,我国石斑鱼的高效健康养殖,却多亏了一位“鱼医生”——中国科学院南海海洋研究所研究员秦启伟,他最早分离出导致石斑鱼死亡的虹彩病毒并开展针对性的预防研究。
据联合国粮农组织等相关部门统计,我国是水产养殖大国,养殖产量占世界水产品养殖总量的70%。但与此同时,秦启伟介绍,“近年来由于养殖环境恶化,水产养殖病害频发。我国水产动物病害的种类已达200余种,养殖发病率达50%以上。”
秦启伟还记得上世纪90年代在广东、海南沿海做实地研究的情景。上世纪90年代初,石斑鱼养殖刚刚才开始在中国南方沿海兴起,在广东、福建、广西和海南等地都有大规模的网箱养殖。石斑鱼的经济价值很高,在国外水产市场上的价格平均1公斤200元以上。
“养石斑鱼的都是当地的渔民。刚开始养殖环境好,一投资搞网箱养殖就赚到钱。后来,尝到甜头的渔民不断扩大养殖规模,养殖海水环境开始恶化。”他回忆道:“鱼发起病来,一夜之间,全军覆没,网箱里面白花花的全是浮起来的鱼肚皮,很多渔民因此倾家荡产。”
带着石斑鱼发病死亡这个未解难题,秦启伟踏上了出国研究之路,先后在日本国立水产养殖研究所和新加坡国立大学进行鱼类病害免疫防控研究。1998年在新加坡国立大学热带海洋研究所科研期间,他发现自1994年开始,新加坡科研人员就已经发现石斑鱼出现了一种“昏睡病”,发病石斑鱼丧失食欲,全部沉底,不动了。新加坡研究人员怀疑是病毒引起的,但一直找不到病原。
秦启伟来了以后,经过潜心研究,利用细胞培养技术分离出来一种新的病毒,它暴发起来很厉害,感染率很高,可以造成石斑鱼死亡达到90%以上。秦启伟把它命名为“新加坡石斑鱼虹彩病毒(SGIV)”,2005年,国际病毒分类委员会确认这是一种新的病毒。
2004年秦启伟回国后发现,这个病毒并非只有新加坡有,在广东、海南等地此病毒很普遍,是石斑鱼养殖过程中最重要的病原之一。
最近这几年里,这位研究员在国家“973”和“863”计划项目、国家杰出青年基金和中科院“知识创新工程”重要方向项目资助下,将大部分时间和精力投入到石斑鱼病毒病免疫研究。他带领其科研团队开发出了简便、特异、快速的免疫和分子检测试剂盒,并于最近在实验室内成功研制出具有高效免疫保护作用石斑鱼虹彩病毒全细胞灭活疫苗,从海洋生物中开发出十几种具有抗病作用的免疫功能基因。
对于秦启伟来说,一线科研人员最重要的科研态度就是“坚持”二字。“科研人员要针对国家和地方的战略发展需求,结合当前国际上学科发展的趋势,选准研究方向。要沉下心来,不能看哪个热就跟着做哪个,要坚持十年八年做一个东西,十年以后,你在这个领域里面才能有所建树。”他说。
近日,国际著名杂志PNAS在线刊登了南开大学饶子和院士研究组的研究成果“Crimean-Congo hemorrhagic fever virus nucleoprotein reveals an endonuclease activity in the Bunyaviruses,”,文章中,研究人员通过X射线衍射的方法解析了克里米亚-刚果出血热病毒(CCHFV)核蛋白的三维结构,并首次发现其头部结构域具有特异性识别脱氧核糖核酸(DNA)的核酸内切酶活性。
克里米亚-刚果出血热(Crimean-Congo hemorrhagic fever, CCHF),在我国又称“新疆出血热”,是一类以蜱虫为主要传播媒介的恶性传染性疾病,能够引起人高热和内脏出血等症状。其致病病原体为克里米亚-刚果出血热病毒(CCHFV),分类学上属于负链RNA病毒布尼亚病毒科(Bunyaviridae)内罗病毒属(Nairovirus)。由于CCHF具有迅速传播、高致死率、暂无有效治疗性药物等特点,长期以来在亚、非、欧洲等广大地区都会出现大规模肆虐的疫情,对人类的生存健康构成了严重的威胁。由于这些特点,CCHFV也被认为是很可能被恐怖分子改造为生物武器的一类病原体,并被列入最高生物安全等级-第四级(BSL-4)的防护级别而受到严格管控。
常年以来,克里米亚-刚果出血热病毒的基础研究较为有限,因此一直是国际医学界及生物学界的神秘未知领域之一。研究人员解析了该病毒的关键蛋白-核蛋白的三维结构,发现其结构呈现出全新的折叠模式,由头部及杆部两个结构域共同组成了一个形似“网球拍”的结构;更为有趣的是,后续生化功能的研究表明该蛋白不同于普通病毒核蛋白单一的核酸保护功能,它的头部结构域还具有特异性识别脱氧核糖核酸(DNA)的核酸内切酶活性。
这一研究工作不仅首次报道了克里米亚-刚果出血热核蛋白的三维精细结构,阐明了其功能的独特性,而且拓展了对病毒核蛋白功能的认识,对于进一步深入研究病毒核蛋白的功能异同、结构生物学导向的病毒重新分类,以及针对该病毒引起的重大传染性疾病的防控都具有重要的意义。
美国科学院院刊在SCI综合科学类排名第三位,是与《自然》、《科学》齐名,被引用次数最多的综合学科文献之一,其收录的文章涵盖生物、物理和社会科学等领域,包括高水平的前沿研究报告、研究论文、学术评论、前瞻性展望等多种类型。
郭宇与王文明是该篇论文的主要完成者及共同第一作者,作为饶子和院士在南开大学培养的博士研究生,他们于2010年初加入天津市国际生物医药联合研究院进行更深入的学习研究工作,并逐渐参与到了传统生物化学实验室以外的新药发现、评价及开发阶段。得益于“院校联盟、协同创新”的合作模式,南开大学与天津市国际生物医药联合研究院联合培养了一批优秀的生物制药人才,取得了丰硕的科研与产业化成果。
从2009年9月上映的《末日病毒》到今年9月将上映的《生化危机5》,多部“好莱坞”科幻大片都喜欢拿一场席卷全球的致命疫病说事。那么在真实世界中会有出现“末日病毒”的可能性吗?美国致力于研究H5N1型禽流感病毒的实验室于2012年5月初通过公开发布的论文给出了肯定的回答,但无疑这样的答案会引发更多的争议与担忧。
“人类迄今所能制造的最危险病毒之一”
2011年8月,美国威斯康星大学麦迪逊分校的病毒学专家川冈吉广(音)宣布,他领导的团队研发出一种“超级病毒”,是H5N1和猪流感病毒的杂交体,能够在人与人之间快速传播。
同年11月底,荷兰伊拉斯谟医学中心病毒学家罗恩·富希耶领导的一个科研小组也声称,在实验室中发现H5N1禽流感病毒仅需出现五种变异,就可以轻易地在数以百万计的人群中快速传播,最终可能将整个人类推向灭绝边缘。
这两家实验室的研究经费均来自美国国家卫生研究院,它们的研究初衷是要发现禽流感病毒何时会变得容易在人群中传播,从而使人类能够通过有效监控手段提早防控和阻止疫情爆发。不过现在引发巨大争议的问题是:欧美科学家培育出来的新病毒变种的详细研究报告是否可以公开发表?
反对者担心,实验室一旦发生事故,毒株可能外泄而被恐怖分子利用,而支持者们认为应该允许公众获取可能推进公共卫生进程的信息,同时让其他科学家分享这些信息,以便对相关病毒进行更加深入的研究。
在过去十年,禽流感曾在全球多地爆发。据统计自2003年以来,在15个国家和地区人感染禽流感的确诊病例总计为586例,其中346例死亡,因此人感染这种病毒后的致死率接近六成,世界卫生组织早就将H5N1型毒株定性为“高致病性禽流感病毒”。
川冈吉广的实验室所掌握的病毒研究技术目前在世界处于领先地位。该实验发现普通禽流感病毒不会像季节性流感病毒那样通过基因突变附着在人体之后在人与人之间传播,原因是禽流感病毒不能附着在嗓子和鼻腔细胞上,即便暂时附着也会随着咳嗽或清鼻涕被清除到体外。但当研究人员把H5N1和猪流感病毒杂交后,得到的新型病毒就具有了很好的附着性。
研究人员用白鼬做实验时发现白鼬咽喉部位的细胞很容易感染上杂交病毒,当这种病毒通过咳嗽排出后,又继续在空气中传播,感染周围的白鼬。染病的白鼬都出现了咳嗽、流鼻涕、发烧等明显的流感病症,个别咳嗽剧烈的白鼬肺部发炎严重,免疫力急剧下降,感染后期的白鼬更会不治身亡。川冈吉广相信,白鼬出现的症状也将是人类感染这种病毒后出现的情况。
罗恩·富希耶的科研小组则发现,只要对现有禽流感毒株进行大约五处改造,便能让这种病毒的传染性大大增强。他们也是在白鼬身上进行的实验。富希耶承认这种病毒是“人类迄今所能制造的最危险病毒之一”。
文字审查还是安全考量
川冈吉广和罗恩·富希耶发现的病毒会成为传说中的“末日病毒”吗?或许不会。这是加州理工学院病毒学家艾里斯·黄的观点。她认为某一种特定种类的病毒不太可能杀死全世界所有物种,因为不同物种所具备的基因多样性确保了至少将会有一部分物种对于这种病毒具有免疫力。她说:“如果一种病毒想要杀死所有人类,那么它必须造成迅速的死亡,最长不应超过1周。因为一旦病毒感染超过1周以上,人体免疫系统将开始对病毒做出反应并发挥它的抵御功能。”
不过,美国国家生物安全科学咨询委员会认为,这些数据如果落到有不当企图的人手中,可能对公共安全构成威胁,去年12月,该委员会向全球知名科学期刊《自然》和《科学》提出“非强制性建议”,要求两家杂志在发表禽流感病毒研究报告时,要删除培育变种病毒的详细步骤。
这是该委员会成立以来首次提出类似要求,它成立于“9·11事件”之后,主要职责是为所有从事或资助生命科学研究的联邦机构提供建议,包括制定监管方案以防止疫苗和基因工程等生命科学研究成果用于研制生物武器,以及同有关学术期刊编辑沟通以确保敏感成果的发表有章可循等。
该委员会主席保罗·凯姆曾表示,他们担心不让全文发表论文的建议会造成误会,让人们以为美国是在故意隐瞒对基础研究和公众健康至关重要的信息。不过,他坚称美国政府这样做是为全球安全着想。
世界卫生组织表示,科学家们对病毒的深入研究有助于人类获得关键的科学知识以降低公共卫生威胁。然而,目前对H5N1病毒在人际间传播的研究的确存在不少潜在风险,相关研究成果一旦遭到错误使用,后果将不堪设想。因此2012年五月,该组织全体会员国通过了《大流行性流感防范框架》,其中对病毒研究、信息分享以及关键参与者的责任和义务等都做出了明确的规定,并对所有国家、实验室以及企业合作伙伴具有法律约束力。
对此,一些科学家提出反对意见,认为这是搞文字审查。《科学》杂志的发言人说,他们正在就披露信息一事同有关各方进行讨论,主要议题是如何通过类似世界卫生组织这样的正规渠道,向需要这些信息的科学家提供细节。美国和荷兰两组科学家发表声明说,尽管不情愿,但他们尊重世卫组织和美国国家生物安全科学咨询委员会的建议,同时正在对研究报告进行修改。
病毒研究也需风险评估
经过数月争议之后,英国《自然》杂志于5月2日在网上发表了川冈吉广的变异禽流感病毒研究论文。此外,美国国家生物安全科学咨询委员会经过反复论证,认为富希耶的研究不会很快导致病毒的大规模扩散,因此美国和荷兰政府先后同意富希耶发表其研究论文。世界卫生组织也表示,应该在一定范围内允许川冈吉广和富希耶的研究成果得到分享。
针对美国和世卫组织的最新态度,美国《纽约时报》的一篇文章说,这些新决定并没有完全让人们信服实验室的病毒不会对人类构成威胁,因为相关机构只是听信部分科学家的说辞,他们还应该听听反对者的声音。
美国军备控制与不扩散研究中心的科学家琳恩·克罗茨指出:“如果四、五十家实验室都在研究同一种病毒,发生意外泄漏事故的可能性就会非常高。人为制造的风险比自然风险要大得多,因此每个实验室都需要采取更有力的防范措施。”
美国政府官员也承认,他们将来必须更好地了解关于各种病毒的研究进程,为此他们正在制定相关政策,将要求所有政府资助的病毒研究计划必须在开始之前进行风险评估。但如何才能准确地评估恐怖组织是否会利用致命病毒威胁人类社会呢?不到实验做完和论文发表之后,谁也说不准。因此新政策的执行也是一个问题,政府官员们说,他们需要有关科学家和评估组织做更多解释和指导工作,同时美国也希望其它国家能做类似评估,毕竟亿万人的生命不是儿戏!
4月24日,来自巴塞罗那IrsiCaixa艾滋病研究所的科学家向媒体公布,他们破解了艾滋病病毒(HIV)扩散、渗透直至颠覆免疫系统全过程的分子生物学机理,该研究成果已发表在当日出版的美国科学公共图书馆生物期刊《PLoS Biology》上。
科学家们描述了新的重大发现,即找出了一种附着在HIV病毒表面的神经节苷酯(gangliósidos)分子,并证实了它们就是HIV病毒赖以对机体免疫系统发起致命攻击的“特洛伊木马”。当这些分子被树突状细胞(机体免疫细胞)捕获时,HIV病毒顺势完整地渗透到树突状细胞内部。经由树突状细胞的运送,HIV病毒进入淋巴结摧毁T CD4淋巴细胞,从而导致了机体免疫功能的丧失。
基于上述研究成果,科学家们表示,他们将锁定“去除神经节苷酯分子,切断HIV病毒在体内扩散的渠道”这一目标,加紧进行生物医药研发,为人类攻克艾滋病探索和开辟出一条新路。
众所周知,病毒能感染细胞,并劫持细胞,将其转变成病毒生产工厂,改变感染细胞内的蛋白质平衡,使一些蛋白质过量生产,其他的被抑制。病毒类型决定着哪一种蛋白质会受影响及其受影响的程度,鉴定出最受影响的蛋白质,以此作为疾病条形码的分子标签,这样每种病毒感染就会有唯一对应的疾病条形码,通过此条形码不仅可以确定病毒类型,还可以确定病毒感染程度。为此,研究人员展开了相关研究,采用SILAC标记技术结合质谱技术,测量比较样本中成千上万的蛋白质,鉴定出受病毒影响最大的蛋白质,研究结果发表在5月14日的Proteomics上。当前,研究人员正在给不同流感病毒株和人呼吸道合胞病毒(HRSV)制定相应的条形码。若建立相应病毒分子标签库,就可以快速地确定病毒类型、疾病严重性等,从而采取合适的措施控制感染,减少恐慌。
想象一下,将轻薄如纸的发电机嵌入鞋底,当你走路时身上的手机即会充电,那该多好。据美国物理学家组织网5月14日(北京时间)报道,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的科学家利用一种对人类无害的病毒开发出将机械能转换成电能的技术。该研究成果5月13日发表在《自然·纳米技术》在线版上。
该新型发电技术是利用生物材料的压电性能来产生电力。研究人员将经过特别设计的病毒涂在电极上,用手指轻敲邮票大小的电极,病毒即会将敲击的力量转换成电流。由于病毒自身可进入一个有序的薄膜中以驱动发电机工作,该新型发电机为制造微电子器件指出了一个简单思路。研究人员称,新技术首次向个人发电机、在纳米器件中使用驱动器及基于滤过性毒菌的电子设备迈出了很有前景的一步。
在实验室里,研究人员采用了只攻击细菌而对人友好的病毒M13噬菌体,其在几个小时内可复制数百万,所以在供应上是稳定的。这些杆状病毒可在薄膜中自然地确定方向,在盒子里像筷子一样对齐,这是科学家在纳米构件中寻找的特质。
研究人员在研究中增加了病毒的压电强度,利用基因工程添加了4个带负电荷的氨基酸残基到螺旋蛋白质并覆盖在病毒上。这些残留物可增加蛋白质两端之间的电荷差异,从而提高了病毒的电压。研究还发现,厚度约20堆层具有最强的压电效应。
他们还组装出基于病毒的压电能量发电机样机。他们设法让经遗传工程处理过的病毒自发组织成约一平方厘米的多层膜,然后将膜夹在两个镀金的电极间,通过电线连接到液晶显示器上。当向病毒施压时,发电机能产生高达6毫微安培电流和400毫伏电压,足够的电流使屏幕上闪烁出数字“1”,相当于约一个3A电池1/4的电压。
研究人员说,他们将对样机中的原理进行改进。由于生物技术的工具可大规模生产转基因病毒,而在未来基于病毒的压电材料可为新型微电子科技提供一条简单路径。
乙肝病毒(HBV)、丙肝病毒(HCV)、免疫缺陷病毒(HIV)是引致输血传播性疾病中的主要病毒,传统的免疫检测方法因“血清转换窗口期”在30天以上,而存在感染病毒漏检的危险(漏检率高达十万分之二十)。采用超顺磁性纳米微球,可以将极低浓度的病毒核酸迅速提取出来并进行极高灵敏度的核酸检测,在病毒感染后3天以内即能检出,大大缩短血液筛查的“窗口期”,准确率接近100%,输血及血制品安全性得到显著提高。
目前,我国共有33家血液制品生产企业,单采血浆站150余个,年采浆量约4000吨,年间复合增长率20%左右。根据有关规定,单人份血浆采集量为500毫升左右,假定1吨血浆合计1700个样本,全国一年的血浆采集量约680万袋血浆。按照24个样本混合,血浆检测带来的市场容量约为1-2亿。血液中心对献血员的筛查检测是核酸检测的另一个重要应用领域,我国献血员的筛查检测也将大规模采用核酸诊断技术。根据中国输血协会统计,我国每年献血达到900万人次,采血量约1000-1500万袋以上,具有4-6亿元的市场检测需求。
上海交通大学承担的863计划新材料领域纳米材料与器件专题“血液筛查用纳米材料与仪器研究”课题日前通过了课题验收。该课题采用创新的双层修饰磁性纳米颗粒、乳液/细乳液聚合、多孔陶瓷膜乳化法工艺制备出应用于血液筛查技术的超顺磁性纳米超顺磁性微球,微球磁响应达到42.6emu/g,超顺磁性颗粒粒径<10纳米,磁性纳米颗粒/氧化硅复合微球粒径80~1000纳米可调,微球粒径分布偏差小于10%,制备规模超过1公斤/批。采用该技术批量生产的超顺磁性纳米微球在国产化的核酸提取与分析平台上,可同时实现对乙肝、丙肝、艾滋病病毒高灵敏的检测,最高检测灵敏度小于40拷贝/ml。目前已形成单分散系列超顺磁性氧化硅纳米微球、单分散超顺磁性氧化硅纳米羧基微球、超顺磁性聚合物纳米羧基微球三个系列产品,该技术为解决我国临床用血及血液制品安全这一重大民生问题提供强有力的保障。
该课题研发的全自动艾滋病毒核酸血筛试剂已获得SFDA新药证书(国药证字S20100005);自动化高通量核酸血筛体系相应仪器已获得医疗器械注册证(沪食药监械(准)字2009第1401248号), 研制产品已经在昆明市血液中心,成都市血液中心,江苏血液中心,上海血液中心等18家采供血机构获得应用,截至到2012年3月,共完成了602,644例供血(浆)者样本的筛查,有力地保障了我国临床用血及血液制品的安全。


