她找到的抗体,可以对抗奥密克戎
总书记来到清华大学考察调研新冠肺炎疫情防控科研攻关工作。他走进了A206实验室,鼓励和嘱托团队:“人类同疾病较量最有力的武器就是科学技术”。
3天后,张绮找到了中和活性最强的BRII-196抗体,办公桌上的那台电脑里记录了这株抗体令人欣喜的数据。当天,张林琦、张绮和几位学生还和显示器上的数据合了影,以记录这具有历史意义的时刻。
张绮(左一)与实验数据的合影,左二为张林琦。(受访者供图)
可以对抗奥密克戎的BRII-198抗体
在找到BRII-196抗体后,张林琦团队没有止步,而是与腾盛华创医药技术(北京)有限公司的朱青博士等研发人员共同决定,继续寻找另一个抗体,一起打配合战,以应对今后可能会出现的变异毒株。从阿尔法毒株、德尔塔毒株再到现在肆虐全球的奥密克戎毒株,无不证明了当时这个决定的正确性。
值得一提的是,同样是冠状病毒的SARS病毒和MERS病毒其实并没有很活跃的突变,张林琦团队对这两个病毒也进行了相关研究。在去年年初十分紧张的大环境下,如果只选用一株抗体,不再多花时间选用“备胎抗体”,也是合情合理的。然而,张林琦团队选择了更加保险、稳妥的方案。
“备胎抗体”的筛选并不是一帆风顺的。在确定了第一株抗体后,和它一同配合的第二株抗体,在中和活性需要达到一定标准的同时,还不能与第一株抗体存在竞争性。两株抗体要达到1+1>2的效果。
两个抗体的竞争性是指,两个抗体相互竞争着拦截病毒,竞争性高便会影响抗体的联合使用。经过反复地筛选,张绮剔除掉了很多有50%以上竞争性的抗体,剩下为数不多的抗体中有一株和BRII-196抗体有40%的竞争性。这个抗体被选为了“备胎”。
但是“40%”这个数据,在张绮心里一直是个过不去的坎儿。“40%,这是个真竞争还是假竞争?其实有些说不清,像是有个什么东西一直在挠着你,你知道应该问题不大,但就是有点不放心。”纠结再三,张绮决定再去试着找一找新的抗体。
在争分夺秒的紧要关头,张绮又耐下心来,多花了两三周的时间,找到了一株和BRII-196抗体基本是0%竞争性的抗体——BRII-198抗体。经历了一年多,新冠病毒已经变异出了奥密克戎毒株,在这个有着37个突变位点的变异株面前(德尔塔毒株是11个突变位点),众多抗体都败下阵来,而BRII-198抗体的中和活性却更强了!
在寻找BRII-198抗体的过程中,张绮还加入了一点自己的“小心思”,在保证中和活性的前提下,张绮选择了一个比较“小众”的抗体。“病毒在突变过程中,为了可以成功逃逸,会针对比较多的那类抗体去突变,而‘小众’的概率就低了很多。”
这里的“小众”,张绮解释说:“这个抗体的中和活性肯定是比较好的,但是又不是最好的,此外,和大多数抗体相比,它和病毒结合时的靶点位置比较小众”。
张绮在实验中忙碌。(中青报·中青网记者刘昶荣/摄)
11月下旬,世界卫生组织公布了奥密克戎株的基因信息,它的突变位点数量明显多于近两年流行的所有新冠病毒变异株。
张绮告诉中青报·中青网记者,她看到奥密克戎株的基因序列信息中病毒和细胞结合的靶点位置后,大概就清楚了自己之前找的BRII-198抗体对它会有效,“比较有信心。”此外,因为担心新冠病毒变异株会导致抗体失活,张绮以及团队中的其他成员此前还专门针对单个突变位点测试过,抗体均保持了较好活性。此次奥密克戎株的37个突变位点相当于是单个突变位点的综合。
当然,抗体是否能保持活性,最终还需要看实验室的检测结果。基因信息公布后,张林琦团队也第一时间做了针对奥密克戎株的抗体活性检测,经过合成基因、嵌合病毒包装、中和活性检测等长达一周多的实验工作,实验结果终于出来了:我国首个新冠特效药对奥密克戎毒株仍保持着良好的活性!
聚光灯之外的地方
当被问及当初选用“小众”抗体的“小心思”是如何产生的时,张绮说,这可能离不开自己之前多年研究抗体的经验,这其中有很多并没有出什么成果的“无用功”。
2005年,从武汉大学毕业后,张绮进入德国哈勒维滕贝格大学攻读硕士和博士学位,这期间,她开始了人工抗体领域的研究工作。德国的博士是出了名的难毕业,张绮说:“整个德国的节奏都比较慢,德国人会觉得时间长不是问题,但是活儿一定要做好,会对工作中的每一个点都进行特别细致的推敲。”这也是吸引张绮申请德国的大学的原因。
张绮的博士毕业答辩用了半天时间,她耗时4年写成的毕业论文经受住了教授们的轮番“拷问”,不仅顺利地通过了答辩,还最终获得了“Magna Cum Laude”(Magna Cum Laude译成中文为“极优等”,毕业生中的前10%才可获此殊荣——记者注)的成绩,这是德国学生都很少能获得的优异成绩。
哈勒维腾贝格大学是德国一所著名的国立综合性大学。在这所有着500多年建校历史的大学里,张绮接受了8年系统而扎实的科研训练。2013年,张绮进入张林琦团队,开始从事传染病抗体的研究工作,主要是做艾滋病的抗体研究。艾滋病病毒的变异和新冠病毒的变异完全不是一个量级,前者经常在一个人的身体内就可以变异出多达上百种的变异毒株。在没有新冠肺炎疫情之前,张绮的日常工作主要是研究艾滋病病毒。
然而,包括张绮在内的众多科研人员,多年来对艾滋病病毒的研究并没有取得特别重大的研究成果。从药物来说,感染者需要持续服药对病毒进行暂时的压制,一旦停药,病毒对人体的攻击就会反弹,此外,防控艾滋病的疫苗,全世界目前都没有研制成功。
“对艾滋病的研究工作虽然很难,但是积累的技术、方法以及储备的知识都非常有用。”张绮解释说,这次寻找新冠抗体所用的方法和技术就是基于之前的积累。最开始确定的双抗体联用方案也是借鉴于艾滋病治疗领域常见的“鸡尾酒疗法”。
在张绮看来,科研过程中那些闪闪发光的灵感背后都是无数个日夜的积累。“这个积累的过程对我们来说,就像是拿个小锤子在山洞里凿矿一样,大部分时间都是黑暗的。”
如何在黑暗中坚持下去?张绮说,需要有一个信念支持。
2020年2月中下旬,是张绮寻找抗体过程中最为胶着的一段日子,当时武汉的抗疫形势尚未明朗,看着每日大量新增的确诊病例,张绮总是在想,自己正在研究的这个药,万一能用于患者,拯救了生命,那将会很有意义。
“万一”这个小概率的对立面是“万分之九千九百九十九”。而这“万分之九千九百九十九”在张绮看来,并不意味着没有价值,作为科研人员,用自己的学识储备去探索未知是本职工作,“你不一定是最后摘得果子的那个人,如果我没做成,但是我告诉别人我为什么没成,这也是在贡献自己的价值。”
备注:哥伦比亚大学发表的论文题目为《新型冠状病毒的奥密克戎变种表现出严重的抗体逃逸》( by the of SARS-CoV-2)