生物谷报道:美国研究人员通过重新排列脊髓灰质炎病毒的遗传密码,制造出毒性较弱的“假”病毒,注入老鼠体内。结果显示,老鼠对真病毒免疫力提高。“假”病毒发挥了一般用灭活性病毒制造的疫苗效果。
人造病毒
纽约州立大学斯托尼布鲁克分校的研究人员于2002年制造出这种“假”脊髓灰质炎病毒。研究人员说,他们重新排列了脊髓灰质炎病毒的脱氧核糖核酸(DNA)的4种碱基:腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。这些碱基组成和排列顺序决定生物的遗传性状。
碱基通过不同的排列组合成氨基酸,进而构成蛋白质。同一种氨基酸可通过不止一种碱基排列组合形成,但不知为何,生物体通常总是偏爱特定的碱基组合。
研究人员基于DNA的这种特性,选择相对“不受欢迎”的碱基组合,利用独特方法制造出一种“软弱无力”的新型脊髓灰质炎病毒。
参与研究的分子遗传学和微生物学教授布鲁斯·福切在一份声明中说:“最终,我们制造出一种可‘定做’的脊髓灰质炎病毒。它毒性相对较弱,只有很大剂量才会致病。”
降低毒性
研究人员用这种新型脊髓灰质炎病毒给老鼠接种,接种后让老鼠感染原本足以致命“原版”脊髓灰质炎病毒。结果老鼠却存活下来。
研究人员在发表在6月27日美国《科学》杂志的研究报告中写道,他们希望通过这种方式,在不导致疾病的情况下利用病毒刺激生物免疫系统,达到疫苗效果。报告表示,不同的基因密码组合可以通过不同方式减弱病毒毒性,“这种‘零敲碎打’的方式可用于减弱多种病毒的毒性”。报告说:“相对灭活性病毒和活性病毒而言,这种特性可允许用一种更安全的物质来生产疫苗。”
为确保“假”病毒的安全性,计算机科学教授史蒂文·斯齐亚纳也参与了这一研究,利用精确计算,设计数以百种的基因变化,以有效减弱病毒毒性,同时确保“假”病毒不会再度变异。
新型疫苗?
这一试验的成功为利用“假”病毒制造疫苗提供了希望。
世界上大部分国家都通过疫苗防疫的办法根除了脊髓灰质炎。目前,脊髓灰质炎疫苗主要有两种:一种是脊髓灰质炎减毒活性疫苗,它由活性、但致病力降低的病毒制成,主要通过口服使用;另一种为灭活性脊髓灰质炎病毒疫苗,通过注射接种。
但口服疫苗存在安全隐患。疫苗中的病毒仍是活的,个别身体免疫功能较差者服用后可能因此患上疾病;病毒也可能在人体内变异成新品种,传染给他人形成疫苗衍生病毒。因此,研究人员一直在努力寻找一种更安全、有效,但又像口服疫苗一样便于操作的脊髓灰质炎病毒疫苗。福切说:“新病毒还远远不能适用于人类接种,但这一研究方向大有潜力可挖。”(生物谷bioon.com)
生物谷推荐原始出处:
Science,Vol. 320. no. 5884, pp. 1784 - 1787,J. Robert Coleman, Bruce Futcher, Steffen Mueller
Virus Attenuation by Genome-Scale Changes in Codon Pair Bias
J. Robert Coleman,1 Dimitris Papamichail,2* Steven Skiena,2 Bruce Futcher,1 Eckard Wimmer,1 Steffen Mueller1
As a result of the redundancy of the genetic code, adjacent pairs of amino acids can be encoded by as many as 36 different pairs of synonymous codons. A species-specific "codon pair bias" provides that some synonymous codon pairs are used more or less frequently than statistically predicted. We synthesized de novo large DNA molecules using hundreds of over-or underrepresented synonymous codon pairs to encode the poliovirus capsid protein. Underrepresented codon pairs caused decreased rates of protein translation, and polioviruses containing such amino acid–independent changes were attenuated in mice. Polioviruses thus customized were used to immunize mice and provided protective immunity after challenge. This "death by a thousand cuts" strategy could be generally applicable to attenuating many kinds of viruses.
1 Department of Molecular Genetics and Microbiology, Stony Brook University, Stony Brook, NY 11794, USA.
2 Department of Computer Science, Stony Brook University, Stony Brook, NY 11794, USA.
* Present address: Department of Computer Science, University of Miami, Coral Gables, FL 33124, USA.