一個全新的抗病毒思路讓世界衛生組織病毒學領域的顧問委員、澳大利亞工程院院士王林發感到出乎意料——
(資料圖片)
居然可以將生命機體中偵測病毒的能力改裝成一個“元器件”，并用它合成一個系統在體內“檢測”多種病毒。
這一引起資深病毒專家強烈興趣、歷時8年創造的創新系統日前在國際期刊《自然·通訊》上發表。該系統被主創團隊——華東師范大學生命科學學院副院長葉海峰研究員團隊命名為“愛麗絲系統”。
“名字取自《生化危機》系列電影中的女主角愛麗絲，生化危機暴發后人類靠她來終結病毒感染。”葉海峰告訴科技日報記者，合成生物學研究可以將生命活動模塊化、程序化，為生命科學問題的解決提供全新的策略和思路，科幻電影中的未來科學正在逐步變成現實。
愛麗絲系統能做什么？
“我們做了細胞遞送愛麗絲的驗證和基因治療載體遞送愛麗絲的驗證。”葉海峰說，前者驗證了愛麗絲系統以“工程細胞”形式遞送抗病毒感染的能力，后者驗證了它以“基因治療載體”形式遞送的病毒清除能力。
細胞遞送是在小鼠體內放入“愛麗絲”凝膠，讓其感染單純皰疹病毒，6天后檢測小鼠體內的病毒量，放入愛麗絲系統的小鼠體內病毒量是普通小鼠的10%左右。
基因遞送是在小鼠易感部位注射“愛麗絲”，感染病毒，觀察皰疹性角膜炎的病變程度，結果小鼠角膜、三叉神經節以及大腦中的病毒被成功抑制住。“我們把愛麗絲系統的病毒清除效果與臨床常用藥阿昔洛韋的治療效果進行了比較，發現效果相當，但由于愛麗絲系統是‘自調節’的，不會發生小分子藥常常引發的病原耐藥問題。”葉海峰說。
為什么愛麗絲系統能“又快又自動”？
“這個系統內部存在一定的‘編程’設計。”葉海峰說，合成生物學的工作就是將復雜的生命活動拆解后、做成一個個類似樂高積木的模塊，再根據任務進行編程和組裝。
在愛麗絲系統中，有1套識別系統和平行的3套清除系統，可分別進行“一拖一”“一拖二”“一拖三”的設計和運行，只有下達任務才能啟動。
“下達任務是識別病毒的傳感器系統。我們在其中用了一種會向人體免疫系統‘下單’的蛋白。”論文第一作者、華東師范大學博士后王義丹解釋，這種叫STING（干擾素基因的激發因子）的蛋白一旦感應到異常的、外來的病毒DNA或RNA，就開啟“下單”模式，要求身體迅速生產免疫用的干擾素、中和抗體等。
“兵貴神速！靠人體自然免疫反應往往不夠快。”葉海峰說，合成生物學把這些“生產線”直連到“下單”系統上，短短幾步就能完成“抗病毒三件套（干擾素、核酸切割酶、中和抗體）”的生產和配送。
動物試驗結果證明了這一點。愛麗絲系統攜帶的中和抗體輸出模塊，在病毒感染后6小時自動輸出，比人體適應性免疫系統產生中和抗體至少提早了一周。
在論文提交過程中，雜志編輯也很看重這一點的驗證，要求研究團隊從不同角度證明。王義丹說，“后來的補充驗證中，我們不僅在動物試驗中證明，還從最基礎的分子機理印證了愛麗絲系統可以更快激活自帶的中和抗體模塊，在感染小鼠體內表達釋放特異性中和抗體。”
資深病毒學者興致盎然
“在瑞士留學做博士后期間，我指導課題組師妹設計了細菌傳感器系統，并發表在《細胞》主刊上。”葉海峰回憶，回國后，他就著手在自己的團隊中開啟了病毒傳感器系統的研究。
這一研究前后耗時8年。王義丹說，她從碩士研究生時期開始設計愛麗絲系統，現在已讀到博士后。
其間，團隊遇到重重困難，一度想要放棄。“我都開始著手其他研究的準備了，但2018年，王林發院士回母校學術交流，我們給他講了這個‘思路’。”王義丹說，他從資深病毒學者的角度分析認為這個研究可以走得通，而且提供了有益的指導和后期實驗的幫助。
愛麗絲系統不針對一種病毒，而是一系列病毒。王義丹表示，他們已經對愛麗絲系統進行了驗證，個別“狡猾”的病毒（如艾滋病毒）不會觸發系統報警，因而該系統對其無效；但對他們驗證的大多數病毒，如乙肝病毒、登革病毒等，該系統都有很明顯的快速報警和抑制效果。
“靠人工組裝的病毒報警和消除系統，為傳統的抗病毒領域提供了一個新的思路。”王林發院士表示，盡管要將它推向臨床還需要一定的時日，但科技的發展總是能打破人類的思想邊界，帶來顛覆性的思路。(記者 張佳星)
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