【科技改變世界 – 科普論壇】預防下一場全球瘟疫，科學家已經在行動（上）
如何將潛在的大流行及時扼殺在萌芽階段？對於這個問題，科學家們大開“科學腦洞”，貢獻出以下幾樣“法寶”：
廣譜冠狀病毒疫苗
實驗室培養類器官
繪製病毒分佈圖
來源：《返樸》（微信ID：fanpu2019）
撰文丨David Cox
編譯丨小葉
2020年，新冠疫情讓全世界的人們感受到了致病病毒帶來的恐怖危險。全球科學家爭分奪秒，與病毒賽跑，希望早日終結疫情。與此同時，還有一批科學家已開始未雨綢繆，為了防止未來再次發生同樣的全球悲劇，他們貢獻出新奇又實際的思路。
思路一
廣譜冠狀病毒疫苗
經過一整年的努力，新冠病毒疫苗飛速面世，截至目前，已經有5款疫苗通過緊急授權，在40多個國家展開接種。而早在去年5月，美國國立衛生院（NIH）傳染病實驗室主任Matthew Memoli就在《自然》（Nature）上發表過一篇評論性文章，除了呼籲研發多種新冠疫苗之外，還提出了一個更加宏遠的計畫：“我們必須要再向前邁進一步，爭取研發廣譜冠狀病毒疫苗，保護人們免受各種類型冠狀病毒的侵害。”
歷史總是驚人地相似。從SARS，到MERS，到新冠肺炎，每次疫情暴發，科學家和政策制定者們疲於應對眼前的危機，而難以考慮到未來的規劃。對此，Memoli表示，只考慮應對眼前的單種病毒，容易忽視未來更大的風險。“如果再次暴發類似疫情”，研發出新冠病毒疫苗“也不代表我們已經充分做好應對準備了”。
其實，廣譜冠狀病毒疫苗並不是什麼全新思路。上世紀90年代初，美國製藥公司史克必成（SmithKline Beecham）旗下有一系列諾登實驗室（Norden Laboratories），實驗室的科學家團隊曾提出過這麼一項計畫：研發一種疫苗，以保護家貓免受多種冠狀病毒的侵害。團隊擅長克隆各種致病病毒基因，還給計畫中的疫苗申請了專利，但由於沒能在臨床試驗中證明疫苗的實際保護效力，專案最終流產。
不過，這個故事給科學家提供了一個重要方向：研發能夠同時對抗多種冠狀病毒的疫苗，無論是為了保護動物還是保護人類。這是一項複雜的任務，其複雜性在於誘導包括中和抗體在內的、更加廣泛的免疫應答。
20年後，中東暴發的MERS疫情為這一方向提供了第一批線索。當時還在肯特大學（University of Kent）攻讀博士學位的Keith Grehan檢驗SARS患者的血液，結果意外發現，將近四分之一的患者血液中含有能夠抵抗MERS病毒的中和抗體。他隨之對比了這兩種病毒的蛋白質序列，觀察到二者在刺突蛋白的一些特定區域中，共用了40%的相同氨基酸。Grehan還發現，SARS、MERS和OC43、HKU1冠狀病毒之間有著很多重疊區域，後兩者一般引發普通感冒。
匯總這些線索，Grehan想到了研發廣譜疫苗的可能性。但到了2016年，人們對MERS的恐懼逐漸消退，相關研究經費也不斷萎縮直至完全終止。不過誰也沒料到，4年後全球暴發新冠疫情，重新啟動了這一思路，引發了第二波疫苗熱潮。
2020年7月，法國生物技術公司Osivax獲得了來自歐洲創新委員會（European Innovation Council）和投資銀行Bpifrance總計3200萬歐元的資助經費，致力於廣譜冠狀病毒疫苗的研發。與此同時，新一波的冠狀病毒疫苗也在全球各地積極醞釀，參與其中的還有比利時的初創生物技術公司myNEO、加拿大藥企VBI以及前文提到的Memoli團隊，中疾控也建立了相關研究計畫。
所有這些專案都建立在Grehan的研究成果基礎上，即，多個已知能夠感染人類的冠狀病毒蛋白序列中存在不少相同區域，而主要攻關難點在於如何利用這一發現。
Memoli的心中已有了策略。根據當年諾登實驗室的成果，他明白，若要成功製造廣譜疫苗，就需要誘導不同方面的免疫力，其中一方面就是訓練T細胞來識別病毒株中的標誌物。
在科學家眼中，T細胞至關重要，一旦這些細胞學會識別一種病毒，它們就會自我複製，新的複製體也已記住這些病原體，但保持在休眠狀態；遇到熟識的病毒入侵，就會立刻啟動。而疫苗刺激這部分免疫系統，就能誘導抗體引發免疫應答，從而保護人體抵抗各種冠狀病毒。訓練T細胞識別冠狀病毒內部突變較少的蛋白質，作為疫苗靶點，一向很有挑戰。近幾年，致力於研發流感疫苗的科學家已經找到了方法：他們將病毒的部分RNA或者DNA注射入人體細胞，讓細胞接觸到病毒蛋白質，從而訓練免疫系統將其識別出來。
Osivax的疫苗研發用到的也是這種思路，利用T細胞靶向病毒的核衣殼蛋白（nucleocapsid）。這種位於病毒內的蛋白高度保守，為已知的人感染冠狀病毒所共有。而Memoli團隊和myNEO則走得更遠，他們想要用機器演算法篩選目前獲得的所有冠狀病毒的序列，識別出病毒蛋白質中合適的靶點混合物，因為這些蛋白質似乎是冠狀病毒存活的關鍵。
Memoli解釋說，我們能夠通過瞭解這些病毒序列，確認它們之間的關聯性，從而對人感染冠狀病毒進行分類。
儘管上述研究項目看似前途光明，有潛力成為應對同類疫情暴發的有力武器，但需要注意的是，冠狀病毒並非是潛伏在野生動物上，且能威脅人類生命的唯一致病病毒。
思路二[1]：
實驗室培養類器官
荷蘭烏德勒支大學醫學中心的Hans Clevers教授是類器官研發領域的前沿人物，同時也是上海復旦大學生物安全實驗室的名譽主任，在那裡，他指導科研團隊利用蝙蝠、穿山甲、麝貓等動物細胞培養類器官，通過這些類器官評估潛在致病病毒的危險等級。
從2012年起，實驗室培養出了大量類器官，收集了從諾瓦克病毒到埃博拉病毒的海量資料。所謂類器官，就是從幹細胞培養出來的器官迷你簡化版本，大部分無法用肉眼直接觀察。乍看之下，它們不過是一團漂浮在培養皿中的淡色斑點。借助顯微鏡，類器官方才顯出其複雜精妙的結構。雖然類器官要比人體內的真正器官小上幾百萬倍，但其複雜性足以説明我們理解病毒是怎樣入侵細胞的。
2013年，德國分子生物學家JürgenKnoblich利用多能幹細胞製造出大腦類器官——迷你大腦，在科學界引起轟動，被《科學》評為2013年十大科學成就之一。3年後，Knoblich的迷你大腦幫助科學家破解了寨卡病毒引發新生兒小頭症之謎。類器官從此一躍成為研究病毒的重要方法。
編譯來源：https://www.wired.co.uk/article/next-pandemic
