中國科學(xué)家全球首次解析非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)為疫苗研發(fā)提供重要依據(jù)
發(fā)布時(shí)間：2019-10-18 來源：新民晚報(bào)
中國科學(xué)院生物物理研究所饒子和/王祥喜團(tuán)隊(duì)和哈爾濱獸醫(yī)研究所歩志高團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海科技大學(xué)、清華大學(xué)等單位，針對(duì)非洲豬瘟病毒顆粒和相關(guān)抗原分子，去年12月開啟從基礎(chǔ)科研到高效疫苗多方面聯(lián)合攻關(guān)研究。昨天，研究成果“非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)及裝配機(jī)制”在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）上在線發(fā)表。
記者了解到，饒子和院士于2012年受聘上�？萍即髮W(xué)，擔(dān)任特聘教授，他本月末將來滬參加第二屆世界頂尖科學(xué)家論壇，并就該項(xiàng)最新研究做主旨演講。2015年阿爾巴尼生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者謝曉亮、2016年麥克阿瑟天才獎(jiǎng)獲得者余金權(quán)等多位知名華人科學(xué)家也將亮相本次論壇。
圖說：饒子和院士在上科大與學(xué)生交流 來源/采訪對(duì)象供圖（下同）
今年疫情波及三大洲
非洲豬瘟是一種由非洲豬瘟病毒（ASFV）引起的急性、熱性、接觸性動(dòng)物疫病，所有品種和年齡的豬均可感染，發(fā)病率和病死率達(dá)100%。該病毒耐酸不耐堿、耐冷不耐熱，世界動(dòng)物衛(wèi)生組織將其列為法定報(bào)告動(dòng)物疫病，我國將其列為一類動(dòng)物疫病。由于非洲豬瘟病毒基因類型多，免疫逃逸機(jī)制復(fù)雜，可逃避宿主免疫細(xì)胞的清除，目前國內(nèi)外均缺乏有效疫苗。
自1921年在非洲肯尼亞首次發(fā)現(xiàn)至今，該病毒已有近百年歷史，從非洲傳播至歐洲、南美洲、亞洲。近一年來，傳播速度明顯加快，國際動(dòng)物健康組織通報(bào)數(shù)據(jù)顯示，今年1月至10月，曾爆發(fā)或正在爆發(fā)疫情的國家和地區(qū)有26個(gè)，其中歐洲13個(gè)、亞洲10個(gè)、非洲3個(gè)，亞洲的疫情尤為嚴(yán)重。需要指出的是，非洲豬瘟不是人畜共患病，不會(huì)感染人。
團(tuán)隊(duì)“泡”在上海近五月
冷凍電子顯微成像技術(shù)是解析亞細(xì)胞和生物大分子高分辨三維結(jié)構(gòu)的有力手段。從今年2月4日除夕開始，饒子和院士及其團(tuán)隊(duì)就“泡”在了上�？萍即髮W(xué)。“在生物冷凍電鏡機(jī)時(shí)特別緊張的情況下，上科大為我們大開綠燈，團(tuán)隊(duì)得以在生物電鏡中心連續(xù)開展了近5個(gè)月高質(zhì)量的數(shù)據(jù)收集，累計(jì)獲得了7萬余張合計(jì)超過100TB的高質(zhì)量顯微照片，完整病毒顆粒接近6.5萬顆。”饒子和表示。
圖說：上�？萍即髮W(xué)生物電鏡中心300kV場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡
據(jù)介紹，生物電鏡中心是該校重大基礎(chǔ)科學(xué)平臺(tái)設(shè)施之一，具有較為全面的冷凍電鏡數(shù)據(jù)圖像采集、存儲(chǔ)和高性能計(jì)算處理系統(tǒng)，目前已經(jīng)形成為科研團(tuán)隊(duì)提供完備的電子顯微成像技術(shù)支撐和服務(wù)能力，在非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)解析這一重大成果的獲得中發(fā)揮了不可替代的作用。
功夫不負(fù)有心人，研究團(tuán)隊(duì)首次在冷凍電鏡下得到了高分辨率的非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)。這是一種正二十面體的巨大病毒，由基因組、核心殼層、雙層內(nèi)膜、衣殼和外膜組成，病毒顆粒包含3萬余個(gè)蛋白亞基，組裝成直徑約260納米的球形顆粒，這也是目前解析近原子分辨率結(jié)構(gòu)的最大病毒顆粒。
病毒結(jié)構(gòu)有點(diǎn)像套娃
非洲豬瘟病毒的結(jié)構(gòu)有點(diǎn)像俄羅斯套娃，外層衣殼保護(hù)著內(nèi)層蛋白和核酸結(jié)構(gòu)。該病毒形態(tài)遠(yuǎn)大于一般病毒，這也為科研人員的結(jié)構(gòu)觀測(cè)增添了不少難度——每張照片只能容下1個(gè)完整病毒顆粒，需要通過精挑細(xì)選才能獲得理想的電鏡圖片。上海科技大學(xué)iHuman研究所所長劉志杰補(bǔ)充說，由于體積過大，病毒柔性也大，因此團(tuán)隊(duì)只能采用非常規(guī)單顆粒三維重構(gòu)的方法。“饒?jiān)菏繄F(tuán)隊(duì)還升級(jí)了結(jié)構(gòu)解析程序軟件，以適應(yīng)解析該病毒的特殊需求。”
圖說：從結(jié)構(gòu)比較中可以看到非洲豬瘟病毒（ASFV）是一個(gè)十分巨大、復(fù)雜的病原體
觀全貌告別“盲人摸象”
“這是國際上首次解析非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)，對(duì)國家經(jīng)濟(jì)安全意義重大。”劉志杰評(píng)價(jià)，“以前對(duì)非洲豬瘟病毒的了解，更像是‘盲人摸象’。如今‘看到’了病毒全貌，修正了此前的部分錯(cuò)誤判斷，之后的疫苗研發(fā)可以更有針對(duì)性。”
饒子和院士多年來一直聚焦新發(fā)再發(fā)重大傳染病相關(guān)的病毒和細(xì)菌方面的研究并取得了多項(xiàng)重要研究成果。他的團(tuán)隊(duì)曾于2003年在國際上率先攻克SARS病毒中的關(guān)鍵蛋白結(jié)構(gòu)，為我國成功控制SARS疫情做出了重要貢獻(xiàn)。在他看來，生豬產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生活中具有不可替代的作用，做好非洲豬瘟病毒的基礎(chǔ)研究和防控工作，是我國傳染病相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家的責(zé)任與義務(wù)。