强大的新型合成疫苗可抗击流行病
蚊子传播病毒基孔肯雅热已经开发了一种新型疫苗,可以在较高温度下储存,无需冷藏,这是疫苗技术的一项重大进步。这项发现发表在今天的《科学进展》(9月25日,星期三)上,揭示了基孔肯雅热候选疫苗的极有希望的结果,该蛋白已使用合成蛋白支架进行工程改造,这可能会改变疫苗的设计,生产和储存方式。
传染病继续困扰着全球人口。在我们用来应对这种威胁的各种手段中,疫苗接种已被证明非常有效。天花已被根除,麻疹,脊髓灰质炎和破伤风已通过疫苗接种从世界范围内加以限制。但是,埃博拉病毒,寨卡病毒和其他病毒引起的流行病证明,人类健康面临严峻挑战。在发展中国家中,这尤其严重,因为它们通常缺乏足够的基础设施和资源来预防或管理疾病暴发,给受影响的社区造成破坏和破坏,并造成严重的经济短缺。
最近的一个例子是基孔肯雅热(Chikungunya),它是一种被感染蚊子叮咬传播的病毒。该病会导致严重的头痛,呕吐,四肢肿胀,并可能导致死亡。即使发烧突然结束,仍会出现诸如剧烈的关节痛,失眠和极度虚脱等慢性症状。基孔肯雅人原先只限于撒哈拉以南非洲地区,最近因其毁灭性的森林和气候变化而使其蚊子离开自然栖息地而在全球范围内传播,最近在美国和欧洲爆发的疫情引起了人们的警觉。
布里斯托大学和法国格勒诺布尔的法国国家科学研究中心(CNRS)的研究人员与计算机技术巨头甲骨文(Oracle)合作,找到了一种方法来设计一种可以制造耐热(能够承受温暖温度)的疫苗的方法。快速且容易生产。
CNRS专家病毒学家Pascal Fender说:“我们正在研究一种蛋白质,该蛋白质形成类似于病毒的多聚体颗粒,但由于内部没有遗传物质,因此是完全安全的。完全偶然地,我们发现该颗粒非常稳定。即使几个月后,也无法冷藏。”
布里斯托尔马克斯·普朗克-布里斯托尔最小生物学中心主任Imre Berger补充说:“该粒子具有非常柔软的裸露表面,可以轻松进行工程处理。我们认为,我们可以插入基孔肯雅热小的,无害的碎片来产生类似病毒的模仿物,我们有可能用作疫苗。”
为了验证他们的设计,科学家采用了冷冻电子显微镜技术,该技术是这项研究的合著者克里斯蒂安·沙菲茨(Christiane Schaffitzel)领导的布里斯托尔最新的显微镜技术中最近安装的一项强大的新技术。Cryo-EM产生非常大的数据集,可以从这些数据集中以接近原子的分辨率确定样品的结构,这需要大量的并行计算。
在Oracle高性能云基础架构的支持下,该团队开发了一种新颖的计算方法来创建合成疫苗的精确数字模型。布里斯托大学IT专家克里斯托弗·伍兹(Christopher Woods)和马特·威廉姆斯(Matt Williams)以及甲骨文的同事,在这项开拓性的工作中,在云上无缝实施了软件包。克里斯托弗解释说:“我们能够在短短的时间内以较低的成本处理通过显微镜在云上获得的大量数据集。”
“研究人员在本地构建和安装自己的超级计算机的传统由来已久,但是云计算使他们能够在创纪录的时间内运行大型数据集,并具有快速连接性和低延迟。这有助于他们处理数据并进行科学分析。未来,机器学习和云计算等技术将在科学领域发挥重要作用,我们很高兴能够通过这一重要发现帮助研究人员。”甲骨文首席云架构师Phil Bates补充道。
科学家设计的颗粒在动物研究中取得了异常可喜的结果,为未来的抗基孔肯雅病疫苗奠定了基础。
Imre Berger继续说道:“我们感到非常高兴。”“病毒正在等待攻击,我们需要准备好应对这种全球威胁的工具。我们的候选疫苗易于制造,非常稳定,并能引发强大的免疫反应。它可以在不冷藏的情况下存储和运输到国家和患者有趣的是,我们现在可以迅速设计出类似的疫苗来抵抗许多其他传染病。”