宅在家裡玩科學!分享你的奇思妙想!|新冠病毒的複製和神藥Remde...

2020-12-01 澎湃新聞

宅在家裡玩科學!分享你的奇思妙想!|新冠病毒的複製和神藥Remdesivir的作用機理

2020-02-08 15:56 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務

以下文章來源於和淵老師 ,作者和淵老師

和淵老師

生命是什麼?生命以負熵為生

充電計劃

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光陰不虛度,宅家齊充電!

在這個特殊時期,中國青輔協推出科技輔導員充電計劃。為足不出戶的科技輔導員搜集整理科技專家講座,科學動手做活動,科普活動案例等豐富多彩的內容。

「宅在家裡玩科學!分享你的奇思妙想!」徵集活動自2月3日開始已經陸續收到各位大朋友和小朋友的稿件了,即日起我們會遴選一些精彩的內容分享給大家。

●宅在家裡玩科學 ●

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今天讓我們來聽聽中國人民大學附屬中學的高級老師、同時也是咱們全國高級科技輔導員——和淵老師給咱們講講有關新冠病毒的知識。

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各位同學大家好,新冠病毒肆虐,讓我們只能在家裡學習,而不能來上學。今天我特意給大家準備了一些關於新冠病毒的知識讓大家了解一下。

2019新型冠狀病毒(2019-nCoV),novel coronavirus,因為外面的樣子長得特別像皇冠而命名。這個皇冠很厲害,它是病毒表面的刺突蛋白,負責專門識別並結合人的黏膜表面的ACE2受體,然後被內吞泡介導進入人的黏膜細胞,使得人感染肺炎。

大家都知道新冠病毒是一個RNA病毒。在生活中,大家最熟悉的RNA病毒其實是HIV病毒,這兩個病毒看起來樣子還是有點像的,都有一個帶有識別蛋白的脂雙層包裹著病毒自身的遺傳物質。不過不同的是,新冠病毒的RNA單鏈非常長,而且外面包了N蛋白。而HIV是兩條較短的單鏈RNA。

那新冠病毒要這麼長的RNA幹什麼呢?因為它需要自己的RNA聚合酶,而這個蛋白很大,因此需要很長的模板。新冠病毒的RNA是正鏈RNA,意思就是當它進入人體細胞的細胞質中後,就可以馬上結合核糖體,作為模板啟動翻譯的過程。於是,人體細胞就會在新冠病毒的這條正鏈RNA的指揮下,合成出病毒自身的RNA 聚合酶,這就完成的新冠病毒侵染後的第一步,也是最重要的一步。

之後,在RNA聚合酶的作用下,病毒合成了與正鏈互補的負鏈RNA,就是圖上顯示的這條綠色的RNA。同學們在想,這時候要負鏈的RNA幹什麼用呢?做模板!對的,這條負鏈的RNA將作為後續轉錄形成小mRNA並且翻譯成蛋白質的模板,只不過這個時候形成的蛋白質就不再是RNA聚合酶了,而是RNA外面包著的N蛋白。新合成的N蛋白會和新合成的病毒全長RNA組裝在一起形成新的病毒。

而這與我們之前學過的HIV的侵染過程是不同的。HIV是一個逆轉錄病毒,它進入到輔助性T細胞中後需要逆轉錄形成雙鏈的DNA,然後進入細胞核整合到人體細胞的染色體後才發生轉錄和複製的過程。

那最近大火的藥物瑞得西韋 (Remdesivir)為什麼被稱為是神藥呢?其實,瑞得西韋是一種廣譜抗病毒藥物,它最開始是針對於伊波拉病毒進行研製的。它在治療新冠病毒上的使用是始於美國。當時,從武漢返回美國的35歲華裔男性作為美國第一例新冠病毒感染者其病情不斷惡化,出於「同情性用藥」的目的,治療團隊在該患者入院後的第七天使用了靜脈注射瑞得西韋。(注意:「同情性用藥」Compassionate use 指的是在患者重病、無已經獲批准的藥物可用、主治醫生評估用藥可能獲益,且藥企同意提供藥物的前提下,對患者使用還未獲得批准的藥物。)用藥後的次日,患者的臨床情況出現好轉,症狀極大減輕,不再使用呼吸機,自行呼吸時的血氧飽和度達到了最高96%。新英格蘭醫學雜誌上也對此確診病例進行了治療全記錄。同時,Gilead 公司在1月31日宣布瑞得西韋在體內和體外對 SARS、MERS 等同為冠狀病毒家族的病毒在呼吸道上皮細胞中的複製有著較強的抑制效果。

那為什麼瑞得西韋能起到抑制病毒的作用呢?為了讓同學們更理解這個問題,我們再回顧一下HIV的抑制劑。HIV的抑制劑疊氮脫氧胸苷(AZT),是一種核苷的類似物,它可以替代胸苷插入HIV的cDNA中,從而造成cDNA的末端合成終止,因此就抑制了HIV逆轉錄過程的發生。由於它對人細胞複製的抑制作用明顯低於對HIV的抑制作用,所以不會影響人正常細胞的複製。同理,瑞德西韋也是一種核苷類似物,進入細胞內也會被病毒的RNA聚合酶所利用,同時由於它對人類RNA 聚合酶II和線粒體RNA聚合酶的親和力較低,因此導致了它能抑制新冠病毒的活性。

那這麼好的藥,為什麼不直接應用於臨床呢?因為所有用在人身上的藥物,都要經過嚴格的審批程序。生物製藥開發需要從基礎研究、靶標發現、藥物設計、臨床前動物實驗、一期臨床、二期臨床、三期臨床、審批和上市等階段組成。這次從Gilead拿來的藥我們其實已經加快了進程,由中日友好醫院的王辰院士領銜,直接進入了三期臨床的階段。但這仍舊需要時間,因為實驗要採取隨機+雙盲+安慰劑對照的方法,這是目前最科學的人體臨床實驗研究。所謂雙盲就是受試者與參與醫生誰不知道受試者服用的是安慰劑還是測試藥物。所謂隨機就是將招募後的入組受試者隨機分成幾個組,一組不給藥,只給安慰劑,另外幾組給不同劑量的抗病毒藥物。試驗結束後,數據再匯總分析,看看藥物是否有效。之前的個案患者有效只是個案,沒有統計學意義。

那既然小分子藥物需要這麼長的周期,為什麼不開發疫苗呢?可防止宮頸癌的HPV疫苗和B肝疫苗不就十分有效嗎?疫苗開發的路更漫長。讓我們期待瑞得西韋的好結果吧!

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中國青少年科技輔導員協會

CACSI1981

原標題:《宅在家裡玩科學!分享你的奇思妙想!|新冠病毒的複製和神藥Remdesivir的作用機理》

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