無論是 SARS、MERS、埃博拉，還是本次的新型冠狀病毒，這些病毒都導致了疫情爆發(fā)，讓人類措手不及，并帶來了巨大的傷痛。
盡管本次疫情尚未過去，但致力于預測下一次大面積爆發(fā)疫情的實驗室已在建設中。
自 2003 年非典爆發(fā)后，科學家們開始給予冠狀病毒越來越多的關注，這種病毒類別眾多，而且能在不同的物種之間傳遞——在公共基因組庫 GenBank 上搜索“冠狀病毒”，相關結果超過 35000 個，其中有來自羊駝、刺猬、白鯨等物種的冠狀病毒；當然，還有在蝙蝠身上發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒。
在所有可能的宿主中，蝙蝠受到的關注最大，因為它們已經(jīng)進化出一種與病毒共存的獨特能力，包括那些特別可能傳染給人類的病毒。SARS 病毒、MERS 病毒、馬爾堡病毒、尼帕病毒，埃博拉病毒，以及本次的新型冠狀病毒都很有可能是由蝙蝠引起的。
Michael Letko 從讀博士時開始就對來自蝙蝠的樣品進行測序，而他收集到的大多數(shù)基因組都跟冠狀病毒有關。
2007 年，中國的研究人員采集了來自蝙蝠的血液樣本，并發(fā)現(xiàn)了一種叫作“HKU4-Cov”的病毒；五年后，MERS 在沙特阿拉伯爆發(fā)，當科學家們對 MERS 病毒進行測序時發(fā)現(xiàn)，該病毒的蛋白質序列與 HKU4-Cov 的幾乎一致。Michael Letko 表示：
如果相關數(shù)據(jù)在 MERS 爆發(fā)前就已經(jīng)有了，那么科學家們就能及時知道 MERS 病毒的傳播方式，以及可能有效的治療方案。
Michael Letko 補充道，他想嘗試去提供這樣的數(shù)據(jù)，并決定建立一個平臺，對全世界收集的冠狀病毒基因組進行實驗性測試。他認為，如果人們想弄清楚下一次大面積爆發(fā)的疫情將源自于哪里，冠狀病毒是一個很好的切入點，因為它們無處不在，還可以跨越物種屏障感染人類。如果人們能理解這些病毒的不同之處，就能創(chuàng)造出一個預測引擎來預測哪些病毒最有可能在人群中出現(xiàn)。
雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))注：新型冠狀病毒的電鏡照片，圖自中國疾控中心
Michael Letko 的想法似乎能夠為人們在疫情防控方面帶來重要的幫助，不過，這個計劃實施起來困難重重。
首先，從野外樣本中分離病毒是很困難的。在實驗室培養(yǎng)的細胞不像野生動物身體中的細胞，它們通常無法從自然界獲取病毒生長所需要的物質。也就是說，科學家們無法讓病毒存活足夠長的時間來進行實驗。其次，從序列對病毒進行逆向工程是昂貴的，加之冠狀病毒是所有 RNA 病毒中基因組數(shù)量最大的，只做一個就要花費 15000 美元。
冠狀病毒之所以如此命名，是因為其表面的突刺蛋白質放大后看起來像皇冠。這些突刺蛋白有助于病毒用來進入宿主細胞的，然后在宿主細胞里進行復制和傳播。而刺突形狀的細微差異決定了病毒可以感染哪種細胞——這正是 Michael Letko 研究的重點。
整個 2018 年，Michael Letko 都致力于構建一個合成病毒顆粒系統(tǒng)。通過這個系統(tǒng)，他可以替換掉病毒的 RBD（受體結合域），然后通過倉鼠實驗獲知哪些 RBD 序列可以訪問受體、進入細胞。2019 年 1 月，Michael Letko 開始進一步的實驗，他將能夠進入倉鼠細胞的序列復制粘貼到合成病毒顆粒上，再將其暴露在人類受體細胞中，并進行了感染潛力排序。
除了已知的冠狀病毒，如 SARS，Michael Letko 還從中國馬蹄蝠身上采集了未知菌株。不過測試和驗證結果需要時間，當時，他預估幾個月的時間就能夠完善這個系統(tǒng)——到 2019 年底，他就能從基因銀行中提取一個序列，并在一周后得到這個序列的病毒的實驗數(shù)據(jù)，比如是否能感染人類細胞、能感染哪些細胞，以及能在多大程度上滲入細胞。
2019 年 12 月，Michael Letko 開始把過去兩年的勞動成果打印出來，并且準備將這些報告提交給一家期刊進行同行評審。隨后，武漢新冠肺炎爆發(fā)，這是一種新型冠狀病毒，以前從未在人類身上發(fā)現(xiàn)過。
雷鋒網(wǎng)注：研究人員對新型冠狀病毒進行毒株分離
1 月 10 日，中國科學家公布了這種病毒的基因組。Michael Letko下載了基因組并定位了 RBD 序列。通過實驗，他發(fā)現(xiàn)，新型冠狀病毒與 SARS 病毒十分相似，都是通過受體 ACE2 感染人類細胞，而這種受體在肺細胞中普遍存在。輕度病例會出現(xiàn)咳嗽的癥狀，嚴重則會引起呼吸困難。
從序列發(fā)布到 Michael Letko 識別該病毒的攻擊位置所用時間為 7 天。對此，克里普斯研究所（Scripps Research Institute）傳染病遺傳學家 Kristian G. Andersen 表示，“這個速度快得令人難以置信?！?/p>
Kristian G. Andersen 自己并沒有參與這項研究，不過，他的實驗室可以利用 DNA 數(shù)據(jù)追蹤埃博拉病毒、寨卡病毒以及新型冠狀病毒疫情的演變。他補充道，疫情當前，Michael Letko 的努力可能起到非常大的幫助作用。
因為，由于疫苗和新的治療方法距離人體試驗還有幾個月的時間，對抗病毒的希望在很大程度上要寄托于已有的藥物。通過 Michael Letko 的實驗，科學家們能夠知道病毒是如何與人體細胞結合的，從而能夠想出阻止病毒進入細胞的對策。
盡管本次的疫情暫未平息，不過，Michael Letko 已經(jīng)在為下一次可能的疫情做準備了——他想收集更多由動物引起的病毒感染信息，并找出哪些病毒能夠感染人類。Michael Letko 說道，“有了這些數(shù)據(jù)，我們才能預測哪些會成為人類未來的巨大威脅?！?/p>
雷鋒網(wǎng)獲悉，在接下來的幾個月里，Michael Letko 將在華盛頓州立大學建立自己的實驗室。在那里，他計劃將項目的研究范圍擴大，不僅研究不同的冠狀病毒，還會研究這些病毒的蛋白質，因為蛋白質是病毒進入細胞、避開人類免疫系統(tǒng)的關鍵。
根據(jù)這些實驗的結果，Michael Letko 將建立冠狀病毒特征描述系統(tǒng)，以及蛋白質相互作用的信息數(shù)據(jù)庫，科學家可以利用這個數(shù)據(jù)庫快速標記可能具有大流行潛力的新病毒。
Michael Letko 說道：
為了收集和生成所有這些數(shù)據(jù)，我們需要花費巨大的人力物力和精力。但這是值得的。
