新冠疫情终会过去,对抗病毒的三种武器又将剑指何方？

　　上世纪两次世界大战给人类带来了巨大的灾难，但是由于战争需要而投入大量资源进行的科技创新却在战后对生产力的快速发展起到了重要作用。如果把这次新冠疫情视为一场人类和病毒的战争，那么在这个过程中发展出的新技术、新理念则同样会对未来医疗事业的发展起到极大的推动作用。最近，三位美国科学家撰文阐述了相关领域的最新进展和对未来的展望。

　　NO.1

　　基因疫苗——华盛顿大学微生物学教授 Deborah Fuller

　　30年前，研究人员首次向小鼠注射来自外来病原体的基因来产生免疫反应。像许多新发现一样，这些第一批基于基因的疫苗也经历了许多挫折。早期的mRNA疫苗很难储存，也不能产生正确的免疫类型。DNA疫苗更稳定，但不能有效地进入细胞核，因此不能产生足够的免疫力。

　　之后研究人员慢慢地克服了稳定性的问题，更加精准的获得基因指令，并使其诱导出更有效的免疫反应。到了2019年，世界各地的学术实验室和生物技术公司已经拥有数十种具备很大潜力的mRNA和DNA疫苗，可用于传染病以及癌症早期。

　　当COVID-19出现时，mRNA疫苗94%的有效性超过了卫生官员的最高预期。与传统疫苗相比，DNA和mRNA疫苗具有巨大的优势，因为它们只使用病原体的基因编码，而不是整个病毒或细菌。传统的疫苗需要数月甚至数年的时间来研制，DNA和mRNA疫苗则不然：只要科学家获得了新病原体的基因序列，他们可以在数天内设计出DNA或mRNA疫苗，在数周内确定临床试验的主要候选疫苗，并在数月内制造出数百万剂疫苗。新冠病毒疫苗的研发和生产过程证明了这一点。

　　基因疫苗也能产生精确有效的免疫反应。它们不仅能刺激阻止感染的抗体，而且能刺激强烈的T细胞反应，一旦有细胞感染就可以快速清除。因此这些疫苗能够更好地应对突变，而且它们能够消除慢性感染或癌细胞。

　　人们希望基因疫苗有朝一日能为疟疾或艾滋病提供疫苗，甚至治愈癌症，以取代低效的传统疫苗，为应对下一次传染病大流行做好准备。事实上，许多针对各种传染病、治疗慢性感染和癌症的DNA和mRNA疫苗已经进入晚期和临床试验阶段。作为一个几十年来一直致力于研究这些疫苗的人，我相信它们对COVID-19的有效性将开创一个以基因疫苗为前沿的疫苗学新时代。

　　NO.2

　　可穿戴设备和早期疾病检测——布法罗大学生物医学工程教授Albert H. Titus

　　在这次新冠疫情期间，研究人员充分利用了智能手表、智能手环和其他可穿戴健康设备来进行数据采集。这些设备可以测量一个人的体温，心率，活动水平和其他生物特征。有了这些信息，研究人员甚至可以在人们注意到自己有任何症状之前就能够跟踪和检测COVID-19感染。

　　随着近年来可穿戴设备的使用和普及，研究人员开始研究这些设备监测疾病的能力。但是，尽管可以进行实时数据收集，但以前的工作主要集中在慢性疾病上。新冠疫情的爆发让许多研究者开始关注可穿戴设备，这类设备的大量普及为他们提供了前所未有的机会来研究实时的传染病传播。

　　在特定的时间段，大量人群有很高概率感染同一种病毒，这样大的样本数量使研究人员得出的结论有了足够的数据支撑，并且可以检验许多关于传播机制的假说。再加上越来越多的人使用具有健康监测功能的可穿戴设备，而且这些设备收集了大量有用的数据，研究人员能够尝试仅使用可穿戴设备的数据来诊断疾病——这是他们以前做梦都得不到的实验机会。

　　尽管已证明它们能够及早发现疾病，但可穿戴设备检测到的症状并非COVID-19独有。这些症状可以预测许多潜在的疾病或其他健康状况的变化，但是只说某人有点不健康容易，确定到底身患何种疾病则困难的多。

　　本次疫情结束之后，可能会有更多的人将使用可穿戴设备，并且设备的性能会有所提高。我希望研究人员在大流行期间获得的有关如何使用可穿戴设备监控健康的知识，将成为如何应对未来暴发的起点—不仅是病毒大流行，而且还可能是其他事件（例如食物中毒暴发和季节性流感发作） 。但是，由于目前可穿戴设备的使用者主要是年轻并且有钱的人群，这种局限性可能会导致相关研究的代表性不足，这是个必须正视的问题。

　　NO.3

　　研制药物的新方法——加州大学旧金山分校定量生物科学研究所所长，细胞分子药理学教授 Nevan Krogan

　　蛋白质是细胞得以正常运转必需的分子机器。当蛋白质发生故障或被病原体劫持时，人体就会出现症状。大多数药物通过破坏其中一种或几种功能异常或被劫持的蛋白质的作用来发挥药效。因此，寻找治疗特定疾病的新药物的逻辑方法是研究直接受该疾病影响的单个基因和蛋白质。例如，BRCA基因（一种DNA不受损坏的基因）与乳腺癌和卵巢癌的发展密切相关。因此许多研究都在寻找影响BRCA蛋白功能的药物。

　　但是，单独发挥作用的单个蛋白质不一定会导致疾病。它们编码的基因和蛋白质是复杂网络的一部分—BRCA蛋白质与数十乃至数百种其他蛋白质相互作用，从而正常执行其细胞功能。我和我的同事属于研究人员中一个很小但正在发展的领域，他们研究蛋白质之间的这些联系和相互作用—我们称之为蛋白质网络。

　　几年来，我和我的同事一直在探索这些网络的潜力，以寻找更多药物来治疗疾病。当新冠病毒大流行时，我们开始尝试使用这种方法，看看是否可以快速找到针对这种新威胁的治疗方法。随即我们开始绘制SARS-CoV-2劫持的广泛人类蛋白质网络图，以便其复制。

　　冠状病毒蛋白质与人类蛋白质相互作用的每一个地方都是一个潜在的药物作用位点。

　　建立该图谱后，我们就可以在药物可以顺利靶向的网络中精确定位人类蛋白质。研究发现了69种影响冠状病毒网络中蛋白质的化合物，其中29种已经是FDA批准的其他疾病的治疗方法。1月25日，我们发表了一篇论文，表明其中一种药物Aplidin（Plitidepsin）（目前用于治疗癌症的药物）在治疗COVID-19方面比瑞德西韦强27.5倍，其中包括一种新的变体。这种药物已经被批准作为一种新的冠状病毒的治疗方法在12个国家开展3期临床试验。

　　绘制疾病的蛋白质相互作用以寻找新的药物靶标的想法并不仅仅适用于冠状病毒。现在，我们已将这种方法用于其他病原体以及包括癌症、神经退行性疾病和精神疾病在内的其他疾病。这些图谱使我们能够将单一疾病的许多看似不同的方面联系起来，并发现药物可以治疗它们的新方法。我们希望这种方法将使我们和其他医学领域的研究人员能够发现新的治疗策略，并且还可以查看是否可以将已有的药物重新用于治疗其他种类的疾病。