42天解锁病毒入侵“密钥”:新冠病毒陌生又狡猾(2)

光山新闻网 林晓舟 2020-03-19 08:08:57
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  控制病毒的关键之一在于准确认识其感染机制,进而针对重要靶点开展药物筛选和疫苗研究。“与细菌不同,病毒的一大突出特点是,脱离开细胞后生存能力非常有限,只有进入细胞才能复制出‘子孙万代’,进而侵蚀人体内脏。”张林琦说,因此,研究病毒如何进入细胞这一步非常关键。病毒表面蛋白是病毒进入细胞的关键“钥匙”,它可以打开细胞受体蛋白的“锁”,进入细胞并启动其复制过程。机体的保护性抗体反应,正是通过识别和阻断“钥匙”与“锁”的结合,从而阻断病毒进入细胞。“现在疫苗研发的关键靶点就是针对新型冠状病毒的这把‘钥匙’展开的。”张林琦说。

  两个课题组决定利用X射线衍射技术,解析新冠病毒表面刺突糖蛋白受体结合区RBD与人受体ACE2蛋白复合物的晶体结构,进而探索病毒入侵之奥秘。

  可新型冠状病毒,是那么陌生,又是那么狡猾,每一天的疫情数据,都让张林琦和王新泉感到焦灼。两个课题组的研究不断提速、提速,以期尽快看到病毒的模样,找到解锁病毒的“密钥”。

  1月11日,复旦大学公布首个新型冠状病毒基因序列。此后,两个课题组进入马拉松式的接力模式。

  珍贵的晶体

  分析实验结果、策划下一个实验、开会讨论、跟科研单位沟通反馈信息、与国外的合作伙伴对接……每一天,课题组中的每一个人都在争分夺秒。

  连轴转的张林琦,几乎忘了白天黑夜,每天脑海中盘旋的“除了新冠,还是新冠”;王新泉的睡眠时间也极度压缩,有时深夜一两点还在给学生回邮件,几乎每天,他都要通过电话、微信,与兰君他们沟通实验进展……

  一周时间,合成所需基因片段;再一周,完成病毒包装、病毒扩增、表达纯化蛋白……

  “最开始纯化出的RBD蛋白性质不均一,当中有单体和二体两种状态,且两种状态都与受体蛋白结合。”王新泉回忆,“后来,我们把这种复合的RBD蛋白与ACE2混合后,通过反复的纯化步骤,最终才得到了相对均一的单体RBD蛋白和受体ACE2的复合物。”

  复合物出炉之后,是晶体生长。需要在不同种类的液体条件中筛选晶体,“能否成功,谁也不知道。”兰君说,他们只能不断地准备复合物,一批一批地筛选。在尝试了上百个条件之后,才终于找到一个条件,能够生长出衍射条件比较好的晶体。

  第一批晶体出炉,可质量不理想。又花了四天左右的时间优化晶体。此时,已是2月15日。

  晶体得到了,难题又来了——怎么送到上海同步辐射光源(我国大陆第一台中能第三代同步辐射光源)。这一步很关键。用X射线对晶体进行衍射,得到的晶体三维结构分辨率更高,能把“解锁”过程观察得更加清楚。

  “晶体需用小液氮罐保存,以往一般由学生送去上海,可寒假期间人手紧张,一去一回,还得隔离观察14天,人手更有限了。”王新泉说。几经周折,通过合作伙伴,他们联系到一位司机,连夜开车,赶在第二天下午将晶体送达上海同步辐射光源。那天是2月17日,刚好赶上装置检修前的最后一天机时。

  课题组通过远程操作,利用上海光源BL17U线站收集分辨率为2.45埃的衍射数据,并解析其三维空间结构。