姜世勃教授：新冠病毒疫苗能否研发成功，取决于病毒

gp41的分子结构有三个重要的功能区：N端融合多肽、NHR和CHR。它们的功能是介导病毒的膜融合。衍生于NHR和CHR的多肽称之为N多肽和C多肽。在90年代早期，我们发现了第一个高效抗HIV的C多肽SJ-2176，它能够抑制HIV进入细胞内，比当时最好的抗艾滋病药-AZT的效果还好。我在1992年申请了美国专利，1993年文章发表在Nature。1994年，杜克大学一些研究人员把我们多肽向右边移动8个氨基酸，产生了新多肽T20，他们文章发表在PNAS。1995年，MIT的研究人员把整个gp41用酶进行消化，发现了一个酶消化不了的复合物，从中分出来N36和C34两个多肽。而C34多肽正好比我们的SJ-2176的N和C段分别多两个氨基酸，这就是当时三家单位先后发现了三个HIV融合抑制多肽的故事。

1995年杜克大学的研究人员成立了Trimeris公司，专门研发T20，但是因为他们的多肽和我们的多肽有70%以上的序列是完全一样的，所以他们必须买断我们的专利。后来1998年罗氏出资8.4亿美元，把这个多肽推向临床，2003年恩夫韦肽被美国FDA批准，成为第一个多肽类的HIV融合抑制剂。

（#图，1995: 杜克大学的科研人员）

它的作用机制是什么？这是一个病毒颗粒，表面有两个蛋白gp120和gp41，gp120和CD4及共受体结合之后，gp41就像一个弹簧刀一样弹开，它的融合多肽扎入靶细胞膜内，它的HR1和HR2相互作用，形成一个发夹样结构，三个发夹样结构形成一个六聚体，把病毒膜和细胞膜拉在一起发生融合，病毒的基因物质进入靶细胞内进行复制。T20衍生于病毒gp41的HR2区域，它也可以与病毒gp41的HR1区作用形成异源六聚体，这样导致病毒的HR2不能和它作用，这样就阻止了病毒和细胞的融合，我们称之为“以其人之道，还治其人之身”。

（#52图，抗HIV的HR多肽的作用机制）

抗HIV多肽的发现开辟了多肽类病毒融合/进入抑制剂的全新领域。除了HIV以外，还有呼吸道合胞病毒、尼帕病毒、埃博拉病毒、流感病毒和冠状病毒，都属于I型包膜病毒。许多这些病毒都可以引起高致病传染病，比如埃博拉、SARS、MERS、新冠肺炎等。所以我们可以使用同样的策略来研究抗这些病毒的融合多肽。

在2004年我们发现第一个高效抗SARS冠状病毒的多肽。SARS起源于蝙蝠，中间宿主是果子狸，病毒传到人以后，感染人含有ACE2的呼吸道上皮细胞。我们当时很快的分析了S2区域的序列，找到HR1和HR2的片断，然后设计了4条HR1P多肽和2条HR2P多肽。我们发现HR2P多肽能够和HR1P多肽结合形成六聚体，具有很好的抗SARS病毒的作用。它的机制和HIV非常相似。SARS冠状病毒表面也有两个蛋白S1和S2，S1和受体结合以后，S2的融合多肽扎入靶细胞膜内，HR2区和HR1区相互作用形成六聚体，把病毒膜和细胞膜融合在一起。如果我们在HR2区设计多肽，它也可以和HR1结合形成六聚体，这样就阻止了病毒HR2和HR1相互作用，也就不能形成六聚体进入病毒细胞。

我们也发现了抗MERS冠状病毒多肽。2012年中东地区出现了MERS冠状病毒，已经传到全世界27个国家，近2500个确诊病例，病死率达到34%。这个病毒最初来源于蝙蝠，中间宿主是单峰骆驼。这个病毒是有限人传人，大部分还是从动物到人。

我们找到HR1和HR2区域之后，表达了HR1和HR2蛋白，做了X光衍射，发现它们也可以形成六聚体。这个六聚体和SARS六聚体很相似，一个很长的HR1区，很短的HR2区。我们设计了两个多肽，HR1P多肽和HR2P多肽，这两个多肽相互作用形成一个六聚体，和SARS一样。我们发现MERS冠状病毒的HR2P多肽能够非常有效地抑制MERS冠状病毒与靶细胞融合，也可以抑制MERS活病毒感染，而且它的抑制活性比抗SARS多肽抑制SARS-CoV感染的活性高几十倍，表明了MERS冠状病毒可能主要通过表面膜融合。

除此之外，我们又发现一个广谱抗冠状病毒多肽 - EK1。

世界卫生组织从2015年12月开始发布可导致大规模爆发的严重疾病的清单，用于确定公共卫生紧急情况下应优先研究和解决的疾病和病原体。这个名单在2017年首次审视，2018年2月第二次审视并于同月底发布《预测流行病行动的研发蓝图》，包括“有大爆发危机、难以防范的八大疾病”，即埃博拉、寨卡、SARS、MERS、拉萨热、克里米亚刚果出血热、裂谷热，以及第一次出现的“X疾病”，即由一个不明病原体所引发的全球性传染病的大流行。

这个通告发出以后，我们马上预测第一个“X疾病”很可能是由源于蝙蝠的冠状病毒所引起。石正丽老师的团队和其他几个团队发现很多来源于蝙蝠的SARS冠状病毒，可以使用人的ACE2作为受体感染人的细胞。另外来源于蝙蝠的HKU2相关病毒也可以导致猪瘟流行。他们在云南、山东找到几个源于蝙蝠的SARS冠状病毒的直接后代毒株。因此我们当时决定要尽快研发广谱的基于多肽的冠状病毒融合/进入抑制剂。

我们把五个现有的冠状病毒设计了5条HR1多肽和5条HR2多肽，检测这10条多肽对5个不同病毒的细胞融合作用。结果发现，衍生于不同冠状病毒HR2P多肽都能有效地抑制同源冠状病毒的感染，而衍生于OC43的HR2P多肽可以抑制所有的5种冠状病毒的感染。表明了OC43的HR2P多肽可能是一个广谱多肽。我们把OC43多肽进行了修饰，引入了带有正电荷和负电荷的氨基酸，形成一个内部盐桥，使其更稳定更有效，这就是EK1多肽。我们发现EK1比OC43多肽具有更高的抑制活性，而且对我们检测的几种冠状病毒，包括人的冠状病毒和3种来自蝙蝠的冠状病毒都有效，对细胞融合、假病毒和活病毒感染都有很好的抑制效果。

我们做了动物实验，发现EK1多肽能有效地治疗和预防OC43和MERS冠状病毒对小鼠的感染。

我们对这几个病毒的序列进行分析，发现他们关键的作用位点非常保守，我们称为a、d和e、g位点，这就是为什么我们设计一个多肽，能够和所有的人冠状病毒的S蛋白HR1区结合形成六聚体，发挥广谱抗冠状病毒的作用。

新冠病毒出现以后，我们立即检测了EK1多肽的抗病毒作用。大家知道从1月首先在武汉地区报道的新冠病毒感染，至今不到4个多月，全世界超过200万人感染，造成13万人的死亡。这个传播速度是以前没有过的。

我们很快把新冠病毒S蛋白序列分析出来了，找到它的HR1和HR2区，设计了衍生于新冠病毒HR2区的多肽，实际上，这个多肽和SARS冠状病毒S蛋白的HR2区的氨基酸序列是完全一样的。

（#图，新冠病毒的刺突（S）蛋白及HR1和HR2多肽的设计）

我们发现无论是新冠病毒的HR2多肽(HR2P)，还是EK1都能够和新冠病毒HR1P多肽形成六聚体。

我们建立了细胞融合实验，发现EK1能够有效地抑制S蛋白介导的细胞融合，也能抑制假病毒的感染。

同样我们也解析了它的六聚体结构，发现新冠病毒和其它冠状病毒的结构非常相似，也是由长的HR1和短的HR2形成一个核心的融膜结构。

（编辑：52刷机网）

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