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Rosetta程序重设计抗体成中和HIV新利器

最近来自美国范德比尔特大学的科学家借用新型蛋白重设计软件-Rosetta程序来改造抗体结构,增强其对抗艾滋病毒的能力。他们将来自HIV感染者血液的一种抗体进行重新设计后,不仅增强了抗体抗HIV病毒的效力,而且使之能中和更多HIV突变株。Rosetta程序重设计抗体将成为中和HIV病毒的新利器。

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HIV是“一个狡猾的对手”,每天都发生变异,以逃避免疫系统的“检查”。有研究发现单一感染者所携带的HIV突变株比全球已经分离得到的流感毒株还多。免疫系统就是无法“追捕”这些突变的HIV病毒。


在本研究中,科学家从HIV感染者血液分离得到在实验室内可以强效中和HIV的“母源”抗体,然后利用Rosetta程序预测其氨基酸序列,重设计抗体氨基酸序列后就能增强抗体与HIV包膜蛋白的结合稳定性。经过重设计仅仅减少一个氨基酸,却能增强抗体的热力学稳定性、结构刚性及其与HIV蛋白结合的稳定性,而新抗体-病毒交界面与未设计前相比没有发生变化。这些改变使得重设计抗体与HIV病毒如同锁钥紧密结合。


根据相关分析,重设计抗体的结构强度和抗病毒效力均为“母源”抗体的4倍。更有趣的是新抗体比“母源”抗体居然能杀灭更多HIV突变株。目前这一“母源”抗体已在单克隆免疫细胞中大量生产,且已经进入药物临床研究阶段,而重设计抗体将成为“母源”抗体的第二代单抗。


在HIV治疗领域存在一个共识,即人工设计的疫苗或抗体将成为抗病毒利器。他们的重要研究成果表明计算机重设计蛋白可以加快抗体、疫苗等新药研发,使逃避各种治疗的病毒无处遁形。由于致衰性甚至致命性病毒感染治疗与预防的刚性需求,以及先进科技能让我们近距离“观察”并有效增强“杀毒”抗体与病毒的结合作用,这类重设计抗体将不断迅速涌现。


2013年科学期刊首次报道,美国普斯研究所科学家通过晶体学和低温电子显微镜技术揭示HIV包膜蛋白结构。在2014年有科学家在自然杂志发表重大论文,称计算机辅助蛋白设计可用于增强抗呼吸道合胞病毒抗体的效力,至此为科学家首次发文赞成计算机辅助设计疫苗的有效性。如今通过这一新技术改造的抗体将成为抗击HIV感染的新利器。科学家称,计算机辅助软件若能在将来准确预测病毒变异方向,我们就能在变异发生之前设计潜在有效的抗体和疫苗来抵抗病毒感染。


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