目前科學家已透過結構生物學,了解新冠病毒的棘突蛋白的外觀,是藥物疫苗研發一大突破。(湯森路透)
2019新型冠狀病毒疫情大流行,目前全球確診個案已破160萬例、逾9萬人不治。科學家積極研發疫苗和解藥,對新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)進行研究,首重了解病毒分子間的確切的形狀和結構,才有機會研發出解藥和疫苗。
先前的抗流感藥物,例如:特敏福(Tamiflu)和瑞樂沙(Relenza),都是透過解構病毒的方法,才研發成功。
因此,科學界對於研發新型冠狀病毒解藥和疫苗,也抱極度樂觀的態度。
Israel speeding toward a vaccinehttps://t.co/uGVAGK9qdN
— Mark R. Levin (@marklevinshow) April 7, 2020
有人聲稱,抗瘧疾和自體免疫疾病的用藥奎寧(chloroquine),可用於治療新冠肺炎。但實際上,並沒有任何處方箋對新冠肺炎有實質性的治療效果。
為了抗病毒藥物的研發,製藥公司針對感染新冠病毒後痊癒之病例,尋找人體產出的抗體。此外,也積極發展適用於健康人體的病毒疫苗,透過使用遺傳物質或合成病毒蛋白,希望能啟動人體本身的免疫系統,可以自行對抗病毒。
其中一些實驗性藥物和疫苗,已經進入人體實驗的階段。一段時間後,我們可以知道這些藥物是否有效。但可以肯定的是,目前仍需要投注大量的資金和時間,直到新冠病毒藥物和疫苗研發成功。
“Without a vaccine, all we can do is ride this out or stretch it out, most likely,” an epidemiologist said. “And that is going to be a rough ride.” https://t.co/0sjI9pVPTE
— The New Yorker (@NewYorker) April 9, 2020
結構生物學能讓我們看見奈米尺寸的分子,例如DNA,RNA和蛋白質。 目前科學家使用X射線晶體學,和低溫電子顯微術等結構生物學方法,來檢視病毒的分子結構組成。
日前,結構生物學家已經研究出新型冠狀病毒的蛋白組成,而病毒自身的棘突蛋白(spike protein)(幫助病毒進入宿主的蛋白),和能夠使病毒複製的酶(enzyme)成為了目前製藥公司研究的重點。
透過結構生物學數據,科學家能尋找病毒蛋白內的特殊特徵,此特徵通常為可以容納小的化學分子的空間。一旦鑑定此特徵後,即可致力於研究該分子,改善其適應性,並使其作為藥物發揮治療作用。最後,希望化學分子可能足夠緊密地貼合在一起,以阻止病毒蛋白發揮作用,就像將扳手扔入一組齒輪中一樣。
這種研發新藥和標靶藥物的方法稱為「基於結構的藥物設計」(structure-based drug design),因過去已成功透過此方法,研發出抗流感藥物特敏福和瑞樂沙,因此可以知道此方法省時、高效且精確。
對於疫苗設計和治療方法的開發,了解新冠病毒的棘突蛋白的外觀是一個重大突破。他們目前也計劃使用這個蛋白質,來監測痊癒病例產生的抗體。
—Saudi Arabia, battered by the coronavirus, declared a cease-fire in Yemen
— The New York Times (@nytimes) April 9, 2020
—As many as 150 members of the Saudi royal family are believed to have the virus
—Despite signs of hope, scientists warned that the virus might not fade by summer
Latest updates:https://t.co/P2umMROlSr
現代的科技、儀器和數據搜集,已經讓結構生物學的數據提供管道更多元快速,相較於5年前的技術,根本無法做到現在的程度。
目前收集到的結構數據存放在蛋白質數據庫(PDB)和電子顯微鏡數據庫(EMDB),兩個數據資料庫都在網路上並開放全球免費使用,希望全球的科學家能夠合作,解答有關新冠病毒的問題,並找到藥物設計的最佳方法。
無論是開發新藥還是疫苗,結構生物學都是了解從病毒到人類的分子機制的第一線。