IBM用超级计算机设计出了万能抗病毒药

研究者从所有病毒的共同之处出发,找到了对任何病毒都有效且不怕它们变异的药物。

众所周知,致病性的病毒非常难以对付,比如,两年前在非洲爆发疫情的埃博拉(Ebola)病毒以及最近流行的寨卡(Zika)病毒。可这究竟是什么原因呢?首先,病毒的个头儿非常小,比人类细胞的平均直径小一百倍。虽然它们并不能躲过免疫系统的攻击,但它们却可以浸入你的身体,挟持细胞成为它们的复制加工厂。

 

病毒一旦入侵,它便将自身的DNA拼接到宿主细胞的DNA上。从此病毒便接管并使用宿主细胞机能来完成自身的复制。通过不断地复制、再侵染其他宿主细胞,一个病毒就可以感染全身。如今,我们已经掌握了抗逆转录病毒药物治疗(ART)方法,来抑制病毒的复制,艾滋病患者正是使用的这种药物。在病毒没有控制细胞的情况下,一个人可以正常的生活。但ART并不能将病毒从身体里清除出去。要想做到这一点,药物必须能瞄准遭病毒寄生的宿主细胞发挥作用,同时避开健康的细胞。医学界尚未完成这一壮举。

 

另一个问题是病毒的变异。这意味着那些对病毒某些变种奏效的方法可能对其他的不适用。为了进一步理解病毒机理,位于新加坡的IBM生物工程与纳米技术研究所(IBN)的研究人员试图找寻所有病毒的相同之处。现在他们相信,他们已经制成了一个不仅能成功治疗任何病毒感染、而且能制成可行疫苗的分子。

 

IBM用超级计算机设计出了万能抗病毒药 

【图注】IBM开发的药物分子的显微照片,如果新方法有效,它将不仅仅能够抑制病毒复制,还能够清除人体内的病毒。(图片来源:Larry Ostby / National C)

 

研究人员并没有试图在病毒间彼此差异的基因水平上寻找“共同点”,而是找寻所有病毒共有的某些蛋白质,它们又被称为糖蛋白。这些蛋白质分布于病毒体的外部,病毒就是利用它们进入并挟持细胞的。明白了这一点,研究人员开始设计一种高分子化合物,本质上说,就是由许多小分子构成的大型分子。

 

通过静电电荷,这种高分子能够牵引病毒,并与之结合,从而致使病毒不能够进入宿主细胞。之后,它改变病原体的pH值,使其变为酸性而失去复制的能力。此外,大分子还能够保护免疫系统。它释放一种称作甘露糖的物质,令其与免疫细胞结合,从而抑制病毒侵入免疫细胞的可能性。

 

截至目前,研究者已经测试了这种分子对埃博拉和登革热(dengue)病毒的效果,其结果令人鼓舞,已发表于Macromolecules杂志。另外,研究者通过一个计算机模型发现,这种技术也能有效对抗埃博拉、流感、基孔肯亚、登革热以及单纯疱疹1型等其他病毒。

 

但这项研究目前还只是概念验证阶段。未来还需要更多的研究工作去证实它对人类的功效和安全性。如果成功的话,我们可以将它制成药物、消毒剂、或者是喷雾清洁剂、甚至是可以抑制病毒感染的洗手液。这样,在一个含有埃博拉的房间里使用这种药物,就可以快速清除致命病毒。虽然有很长的路要走,科学家还是被这些发现鼓舞着前进。甚至于沃森超级计算机都将被用于协助研发这项令人兴奋的突破。

 

撰文 PHILIP PERRY 

翻译 杨柳  

 

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