科技日報記者 李山
近日，德國的生物信息學家通過計算機模型識別出人體中一種對新冠病毒繁殖至關重要的酶，如果抑制這種酶，病毒就會停止繁殖而不影響宿主細胞。該研究有助於找到對抗新冠病毒感染的新方法。
除了疫苗，尋找有效的治療新冠病毒感染的藥物也是戰勝疫情的重要手段之一。現在，來自德國感染研究中心和蒂賓根大學的德爾格博士及其團隊通過一種新穎的方法發現了新冠病毒的一個弱點，可以用來開發針對性的藥物。生物信息學家使用計算機模型識別出了一種對病毒至關重要的人類酶。德爾格博士說：「如果我們關閉這種酶——鳥苷酸激酶1（GK1），病毒就會停止繁殖而不會影響宿主細胞。」
德爾格領導的研究團隊從2020年1月就開始進行有關新冠病毒的研究，他同時還是蒂賓根大學的青年教授，負責基於計算機的系統生物學研究，重點是優化生物技術過程和分子水平上疾病的發展和進程。他們成功開發出帶有新冠病毒和人類肺泡巨噬細胞的集成計算機模型。巨噬細胞主要負責防禦肺泡中的異物，德爾格說：「（此前）關於這些巨噬細胞已經有一個複雜的計算機模型，為了研究新冠病毒我們進一步進行了開發。」
模型的起點是病毒已經滲透進入宿主（即模型中的人類肺泡巨噬細胞），並且已經對其進行重新編程。假如病毒想要產生新的病毒顆粒並傳播，那麼它必須使用來自宿主的材料並迫使宿主細胞產生新的病毒成分。德爾格說：「病毒在宿主中使用的生化反應已經被整合到了模型中。我們首先分析病毒的成分，然後計算出產生病毒顆粒所需的材料，並查看病毒感染期間宿主細胞中的生化反應如何發生變化。」
在所謂的流量平衡分析中，科學家們系統地測試了在受感染的細胞中與未受感染的細胞中哪些生化反應發生的情況不同。通過這些反應，他們可以開始進一步的實驗。通過專門關閉選定的反應，他們追蹤了對病毒特別重要的過程。例如，在鳥苷酸激酶1關閉時可完全阻止病毒繁殖。在肺泡巨噬細胞中這種酶在核糖核酸（RNA）構件的代謝中起重要作用，因此對新冠病毒RNA的構成也起著決定性作用。
德爾格解釋說：「沒有GK1病毒就無法複製，但是人類細胞卻可以切換到其他生化代謝途徑。」如果想用活性成分抑制酶而又不會對人體造成不良副作用，這是重要的先決條件。目前，德爾格團隊正與弗勞恩霍夫分子生物學和應用生態學研究所的伯哈德·艾林格爾博士合作，測試抑制劑對新冠病毒的有效性。一些酶的抑制劑是已知的，位於漢堡的弗勞恩霍夫研究所有一個完整的庫，包含5600多種活性物質，最關鍵的是所有這些物質都已被批准可以安全地用於人體。
即便如此，科學家們在實驗室中找到合適的活性成分之後，還必須進行嚴格的試驗。先在動物中，然後在人體中。因為只有這樣，人們才可以完整地掌握活性成分和免疫系統之間產生的相互作用。專家們預計，如果一切順利，這種針對新冠病毒的藥物，在經過臨床試驗後，最早可能會在2021年年底獲批。艾林格爾解釋說：「也許我們不能百分百抗擊這種病毒，而只會阻止90％或85％的病毒繁殖。但只要為免疫系統贏得足夠的時間，結果就顯而易見。此外，值得期待的還有，這種針對病毒的基本方法能夠適用於新冠病毒的所有突變。」
編輯：張爽
審核：王小龍