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中国团队首次解析非洲猪瘟病毒三维结构 为疫苗研制奠定基础

作者:匿名 2019-11-08 08:27:27 点击:1307

非洲猪瘟非常猖獗,世界各地的研究人员正在竞相开发猪瘟疫苗。然而,猪疫苗的发展需要首先阐明猪瘟病毒的结构。中国研究人员最近发表了一篇《科学》(Science)论文,该论文首先分析了病毒的三维结构,引领世界,为猪瘟疫苗的开发奠定了坚实的基础。

“非洲猪瘟已经有100多年的历史了,但是人们对它的了解非常肤浅,甚至不知道病毒是什么样的?有多少蛋白质?这项科学研究首次揭开了猪瘟病毒的面纱,报道了猪瘟病毒有五层结构,鉴定了多种结构蛋白,并提出了一种可能的组装机制,这将使更多的病毒学家和免疫学家共同努力,指导后续疫苗的开发。中国科学院生物物理研究所研究员王祥喜告诉第一财经记者。

人类分辨的最大病毒粒子

10月17日,中国科学院生物物理研究所的饶·何姿和王祥喜团队与哈尔滨兽医学院的佘志高团队在国际学术期刊《科学》上联合发表了一篇题为《非洲猪瘟病毒的结构及其在病毒组装中的应用》的学术论文。该研究成功分离出目前在中国爆发的非洲猪瘟病毒流行株。

近百年来,非洲猪瘟病毒首次进入我国。在中国科学家的共同努力下,第一场战役取得了胜利,非洲猪瘟病毒的精细结构得到了分析。这是基础研究领域的一项重大研究成果。这也是拉奥·何姿院士领导的研究团队在2003年非典后的关键时刻对国家疾病预防控制的又一贡献。这也是面向国家重大战略需求的基础研究的成功范例。

针对国家需求,饶何姿、王祥喜、佘志高团队与上海科技大学、清华大学、微生物研究所、武汉病毒研究所、南开大学等单位联手,于2018年12月开始对非洲猪瘟病毒颗粒及相关抗原分子进行联合研究,从基础科学研究到临床检测和高效疫苗。

由于病毒的巨大规模,数据采集是一个特别大的挑战,上海科技大学的生物冷冻电子显微镜平台对此项目给予了大力支持。科技大学在极其严密的冷冻电子显微镜平台机条件下发布了该项目,为研究数据的收集提供了极大的支持。

中国科学院生物物理研究所研究员王祥喜告诉第一财经记者,当项目的数据收集达到50-60台机器时,获得了20-30 t的海量数据。首次采用单粒子三维重建方法分析了非洲猪瘟病毒全粒子的三维结构,阐明了非洲猪瘟病毒独特的五层(外膜、衣壳、双内膜、核壳和基因组)的结构特征。

上海科技大学的刘志杰教授告诉《第一财经记者》:“非洲猪瘟病毒是人类已经分析过的最大的病毒粒子,具有接近原子分辨率的结构。”据了解,病毒颗粒含有30,000多个蛋白质亚单位,并组装成直径约为260纳米的球形颗粒。刘志杰告诉第一财经记者,该项目的特殊性在于,由于猪瘟病毒的粒径较大,收集大量数据需要花费大量时间,而电子显微镜的冷冻时间尤为宝贵。“考虑到这个项目与民生息息相关,HKUST毫不犹豫地贡献了宝贵的机会。”刘志杰告诉第一财经新闻。

“猪瘟病毒的研究面临两个挑战。首先,因为病毒非常复杂,无论它面临病毒学和结构生物学的瓶颈,要彻底纯化病毒、收集粒子和优化算法在技术上都是非常具有挑战性的。”王祥喜告诉第一财经记者,“其次,这种病毒对生物安全有极高的要求。它要求p3以上的实验室运行,并且对研究环境相对苛刻。一些国家不能在没有爆发的情况下引进这种病毒。例如,埃博拉病毒是一样的。”

为猪瘟疫苗的发展奠定基础。

该研究新鉴定了非洲猪瘟病毒的多种结构蛋白,建立了主要衣壳蛋白p72等原子模型,揭示了非洲猪瘟病毒的多种潜在保护性抗原和关键表位信息,阐述了结构蛋白的复杂排列和相互作用模式,提出了非洲猪瘟病毒可能的组装机制, 为揭示非洲猪瘟病毒侵入宿主细胞、逃避和抵抗宿主抗病毒免疫的机制提供了重要线索,为开发新型高效、高安全性的非洲猪瘟疫苗奠定了坚实的基础。

据第一财经记者报道,农业部下属的农业科学院正在积极研究疫苗开发。今年8月,中国宣布了非洲猪瘟疫苗研发的最新进展。一种双基因缺失减毒活疫苗已经完成实验室安全性评估和有效实验,突破了大规模生产技术的瓶颈。最近,中国向农业和农村事务部提交了生物安全评估申请,并将很快进入临床试验阶段。

非洲猪瘟病毒是一种古老的病毒,1921年首次在肯尼亚发现,已有大约100年的历史。在过去的100年里,非洲猪瘟病毒已经从非洲传播到欧洲、南美、亚洲等国家。所有品种和年龄的猪都可能被感染,发病率和死亡率高达100%。世界动物卫生组织将其列为合法报告的动物疾病,中国也将其列为一类动物疾病。

在过去的一年里,非洲猪瘟病毒的传播速度明显加快,呈增长趋势。根据国际动物卫生组织报告的数据,2019年1月至10月期间,有26个国家爆发或正在爆发非洲猪瘟,包括13个欧洲国家、10个亚洲国家和3个非洲国家,其中几个亚洲国家受到特别影响。

2018年8月3日,农业和农村事务部信息办公室报告了中国首例非洲猪瘟疫情。这种病毒很快传播到全国大部分地区,造成了1000多亿元的经济损失。目前,迫切需要开发有效的疫苗和防疫方法来控制和预防非洲猪瘟。

中国是世界上最大的猪肉生产国和消费国。养猪业在国民经济发展和人民生活中发挥着不可替代的作用。做好非洲猪瘟病毒基础研究和非洲猪瘟防控工作,是我国传染病相关领域科学家的责任和义务。

全球企业和相关机构也在努力战胜非洲猪瘟。为了提高养猪场的管理水平,防止猪瘟进一步蔓延,世界最大的猪疫苗制造商勃林格殷格翰(Boehringer Ingelheim)最近推出了非洲猪瘟管理小程序asf combat。通过这个小项目,养猪场可以更好地评估和测试养猪场的生物安全水平,并检查生物安全措施。

勃林格殷格翰大中华区总裁费利克斯·古彻(Felix gutsche)近日在上海接受第一财经记者专访时表示:“我们一直在帮助国内研究机构,利用勃林格殷格翰的全球网络将国内研究机构与世界其他国家的研究机构联系起来,让世界各地这一领域的科学家能够共同努力,探索对抗非洲猪瘟的解决方案。”

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