通过切除单个基因解除埃博拉病毒
致命的埃博拉病毒是非洲新出现的公共卫生问题,也是一种潜在的生物武器,是最令人恐惧的外来病原体之一。
由于其毒性,并且由于没有疫苗或治疗方法,研究这种毒剂的科学家不得不在最严格的生物控制协议下工作,将研究限制在少数高度专业化的实验室,并阻碍了科学家制定对策的能力。
然而,现在,来自威斯康星大学麦迪逊分校的一组研究人员已经找到了一种从基因上解除病毒武装的方法,有效地将其限制在一组专门的细胞中,并使该药剂在远比目前施加的条件宽松得多的条件下进行安全研究。
威斯康辛大学麦迪逊兽医学院的病理生物学教授Yoshihiro Kawaoka解释说:“我们想要制造出生物控制的埃博拉病毒。”他是今天(2008年1月21日)发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇描述病毒控制系统的论文的资深作者。“这是一个伟大的系统。”
埃博拉病毒于1976年在苏丹和扎伊尔首次出现。该病毒有几种毒株,可引起出血热,在疫情爆发期间,死亡人数从50%到90%不等。
目前,对活的埃博拉病毒的研究仅限于生物安全的最高级别,即生物安全4级(BSL 4)。由于这类实验室很少、规模小且非常昂贵,因此,作为任何潜在药物或疫苗的基础的基础研究,在全球范围内可能仅限于6个实验室。Kawaoka和他的同事设计的系统可以提供一种方法来极大地扩展病原体的研究,并加快对策的发展。
根据这项新研究,驯服埃博拉病毒取决于一个被称为VP30的单一基因。像大多数病毒一样,埃博拉病毒是基因上的乞丐。它只有8个基因,依靠宿主细胞提供大量的分子机制使其成为成功的病原体。该病毒的VP30基因制造一种蛋白质,使其能够在宿主细胞中复制。没有蛋白质,病毒就无法生长。
“改变后的病毒不会在任何正常细胞中生长,”Kawaoka说。“我们制造了表达VP30蛋白的细胞,病毒可以在这些细胞中生长,因为缺失的蛋白质是由细胞提供的。”
Kawaoka解释说,研究人员花了数年时间才找到对细胞无毒的病毒蛋白,从而可以利用猴子肾细胞开发一种系统来限制病毒。
国际著名病毒学家Kawaoka相信新系统的安全性:“我们在BSL 4中进行了这项工作,经过多次传代或复制周期后,改变的细胞没有产生任何传染性病毒。”
除了它不能在任何东西中生长,只能在经过工程改造表达VP30蛋白的细胞中生长外,这种病毒与在野外发现的病原体完全相同,这使它成为基础生物学研究、疫苗开发和抗病毒化合物筛选的理想选择。
Kawaoka说:“该系统可用于药物筛选和疫苗生产。”他指出,将用于此类工作的设备和化合物带入BSL 4实验室是极其困难的。“在BSL 4中进行高通量(药物)筛选几乎是不可能的。”
目前,活的埃博拉病毒只能在BSL 4实验室中进行研究。任何允许在安全水平较低的实验室研究病原体的提议都肯定会引起争议。
但据河冈说,让更广泛的科学领域研究这种物质,对于挫败这种导致高比例受害者死亡的病毒是至关重要的,因为现在没有针对它的防御措施。迄今为止只在世界偏远地区出现的一种新的埃博拉病毒最近在乌干达被发现,已经造成至少40人死亡。
川冈说:“这是一种新兴病毒,具有高度致命性。”“但由于BSL的要求,人们对这种病毒的了解有限。”