司龙龙在实验室做实验 司龙龙在实验室做实验
【编者按】 近日，北京大学药学院天然药物与仿生药物国家重点室周德敏／张礼和课题组以流感病毒为模型，发明了一种通过人工控制病毒复制，将病毒直接转化为疫苗的新技术。该成果于12月2日由国际顶级学术期刊《科学》在线发表。由于其巨大的应用前景和重大的社会意义，该技术被全球最大的科技新闻工作站SciPak作为亮点向全球媒体发布。以此为契机，校报记者围绕该研究成果的背景、基本原理、研究过程及应用前景等问题对周德敏和文章第一作者博士研究生司龙龙和徐欢进行了采访。
长期以来，结构种类多样，变异快速且功能复杂的病毒引起的各类致命性疾病一直威胁着人类的健康和生命安全。由于病毒的以上特点，目前并没有通用的病毒杀灭方法，对于病毒感染性疾病仍以预防为主。然而，目前临床常用的灭活疫苗和减毒疫苗，前者因免疫原性降低，免疫效果不完全，后者则因保留病毒复制能力，存在潜在感染风险。由于研究技术复杂，这两种疫苗的研发不仅投入高，而且周期长。
在本项研究中，周德敏／张礼和课题组开创了一个新的病毒疫苗制备体系，一举解决了传统病毒疫苗免疫效果不理想，存在感染风险以及制备复杂的问题。
关于该技术的基本原理，司龙龙为记者作了较为详细的介绍。该研究以在世界范围内影响较大的流感病毒H1N1为模型。研究者们在病毒基因组中通过定点突变三联码引入过早终止密码子，这种病毒只能在研究者构建的含正交翻译系统的稳定细胞系中进行复制；然而在人体细胞中，由于不存在这样的正交翻译系统，病毒蛋白的翻译会提前终止，失去复制能力。因此，这种病毒在保持活性和完全免疫原性的同时，在人体细胞中完全丧失复制能力，可以作为一种安全而高效的活病毒疫苗。
“这是一项‘四两拨千斤’的方法。”周德敏说，“仅通过突变病毒庞大基因组碱基中的三个，使得疫苗研发不再复杂。”
众所周知，对于一种新药而言，如果没有安全性，成药也无从考虑。对于该病毒疫苗是否可能由于突变产生安全性问题的疑问，周德敏解释道，在团队的研究工作中，从头开始的每一步都把安全性放在了首位。团队围绕安全性主要做了两个方面的工作。其一，研究者们对病毒进行了全基因组的筛选，找到了所有不容易突变和高度保守的片段，在这些片段上进行定点突变。高度保守的片段是指这些片段一旦突变，病毒的RNA合成酶就会无法工作，病毒就会死亡，因而不会产生安全性威胁。其二，只突变一个三联码无法保证完全的安全性，故团队验证了突变多个三联码后，病毒回复突变的可能性。结果显示，突变三个以上三联码基本就能保证疫苗的安全性。该疫苗在小鼠、荷兰猪和白鼬等动物实验评价中也显示了非常理想的安全性和效果。中国科学院病原微生物与免疫国家重点实验室的孟颂东教授评价该研究是一种“全新的，前所未有的方法”，为我们抗病毒指明了新路。
这项研究成果不仅是病毒疫苗研究领域的重大突破，也是药学院近年来的代表性研究成果。谈及能够取得此项重大创新性突破的原因，周德敏认为这项工作是在充分的技术积累和课题组丰富的前期工作的基础之上，大胆运用学科交叉思维进行整合的成果。
该研究中的关键技术点有三个。首先是具有特殊翻译系统的细胞系的构建。此细胞系的构建所涉及的基因密码子扩展技术，与周德敏牵头的一项国家973项目“基于基因密码子扩展的蛋白质标记新方法”相关，在这个项目的支持下，课题组在此项技术上已经比较成熟。其次是RNA病毒的定点突变，周德敏读博士期间，曾从事与RNA相关的分子生物学研究，因此也在这方面积累了一定经验。最后，是病毒相关的技术和知识。课题组在多年对流感病毒的研究中，已经对该病毒的结构和功能，包括病毒表面各种蛋白在病毒识别宿主细胞，复制和释放各个环节的作用掌握得比较透彻。
有了这些基础技术和铺垫工作之后，能够实现临门一脚突破，还要得益于研究者将“用化学手段对生物现象进行干预”这种学科交叉思想落实到了具体问题的解决之中。
“文章核心想法并不难，相关技术也比较成熟，”周德敏说到，“之所以能够实现突破，是因为我们处在病毒研究这个领域，知道病毒疫苗所面临的问题，并且选择了一个比较好的病毒模型。”
周德敏提到，研究工作的突破，还要特别感谢张礼和院士预见到了化学与生物学科交叉的巨大潜力，于8年前牵头建立了化学生物学这个新兴的交叉学科。
司龙龙表示，成果的取得，离不开国家重点实验室的大平台和课题组宽松自由的科研环境。周德敏始终鼓励课题组的研究生要培养自己的想象力，留给他们足够的自由度和发挥空间，使得学生们能够不断地进行摸索和尝试，寻找崭新的突破点。徐欢认为团队协作与交流合作也非常重要，正因为有许多届学生的共同努力，一步步把实验平台搭建好，才能出现突破。此外，北大化院的陈鹏老师也对课题的进展提供了很大的帮助。
《自然》杂志对于周德敏／张礼和课题组关于“制备复制缺陷的流感病毒活疫苗”的研究给予了高度评价，认为其在制备安全高效的病毒疫苗上有巨大的应用前景，研究也因此受到科学界和公众的共同关注。
谈到这项技术的转化前景，周德敏表示，由于这项技术中，作为疫苗制备核心所突变的三联码是所有病毒的生命基础，因此这是一种具有通用性的方法。理论上，对于任何一种病毒，只要能够分离获得其基因组，并且能够建立制备该病毒的细胞系，就能利用这种方法进行安全高效疫苗的快速大量制备。然而，每一种新药从实验室走向临床，都还有一条非常艰难的路要走。作为药学院的教授，周德敏更关心的还是研究成果的创新性。他认为，对于药物研发这样一个高投入、长周期的过程，处在各个环节的团队找准自己的定位，做好专业化是很重要的。而高校在这个过程中的位置，决定了它应该做的就是源头创新。
“我们要做的是创造药物研发里一个关键性的创新的步骤，永远把北大和重点室定位为创新，我们要研发的是‘未来的药’，这一点特别重要。”周德敏强调。
在采访中，周德敏也表达了对药学院同学的殷切希望：药学院的科研是整合性的科研，需要通过跨学科，解决生物学家难以解决的问题，体现药学院的化学之美，因此同学们一定要在勤奋的同时，打开自己的眼界和思维。