为广谱疫苗研究带来新希望,能够促进胰岛素分泌的肠道细菌有望带来治疗糖尿病的新方案

今日,《自然》杂志公布了2016年度对科学造成重要影响的十大人物。《自然》杂志新闻编辑Richard
Monastersky先生认为,“从天文到生育科学,这些来自全球的研究者在各自的领域留下了自己的痕迹。”

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来自俄勒冈大学的研究小组近期研究发现斑马鱼内脏中的蛋白质有促进分泌胰岛素的功能。在幼鱼阶段,这种蛋白质可以促进胰腺中的β细胞繁殖。

引力波的发现无疑是今年影响最为深远的科学故事之一。激光干涉仪引力波观测台发现引力波的过程是一个壮举,而LIGO
Scientific Collaboration的发言人、路易斯安那州立大学(Louisiana State
University)的物理与天文学教授 Gabriela Gonzalez博士无疑是焦点中的明星。

在麻省剑桥市的一个平平无奇的大楼里,跨国制药公司Sanofi的疫苗研制部门Sanofi
Pasteur的科学家们坐在一起。在这个屋子里,这个小组正在使用类似虚拟现实的技术分析流感病毒的3维图像。这是Sanofi生物信息技术的一个核心部分,这个研究小组致力于采用新工具来改进流感疫苗。

由于β细胞可以产生胰岛素,进而控制血糖,因此这一发现对于糖尿病的治疗注入了新的活力,1型糖尿病患者就是由于β细胞缺失引起的,单单在美国就有150万人。

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“有了3D可视化实验室,我们可以在原子层面上对这些分子进行视觉分析,”埃利乌德?奥卢说道。埃利乌德?奥卢是Sanofi
Pasteur的结构、基因组学和信息学小组的组长。他把病毒的图像一个接一个地拉到屏幕上,有时会把图像放大到足以看清单个氢键。奥卢说这些q清晰的3维细节可以帮助他们研制更加有效、药效持续时间更长的疫苗。

研究的关键在于找出内脏细菌——科学家称其为微生物群,如何影响β细胞的发展。来自俄勒冈州大学的研究小组负责人称:“我们意识到微生物组是发现新生物分子的重要来源,而这些新生物分子则对于我们的健康有着重要的作用。”

人类一直没有放弃对外星生命的探询。今年,天文学家 Guillem
Anglada-Escudé博士做出了一个惊人的发现,让科幻爱好者想到了小说《三体》里的情节:他发现了一颗围绕比邻星旋转的行星,其尺寸与地球极为接近。而比邻星是距离太阳最近的一颗恒星。这个天文发现引人遐想。

这个小组的目标是做出他们称之为“广普流感疫苗”的产品。这种产品可使人们对多种流感病毒,包括那些还未出现的病毒,具有多年的免疫力。Sanofi
Pasteur目前出品了21种已获批准的疫苗,其中包括去年在墨西哥获得批准的第一例登革热疫苗。另外,该小组正在研发12种新疫苗。

研究小组选择了一组鱼进行试验,在他们出生的第一周取出他们特定的肠道细菌,观察发现,这些鱼没有像先前观察到的斑马鱼那样快速分解β细胞。

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流感疫苗已经挽救了成千上万人的性命,但是仍有进步空间。每年,Sanofi
Pasteur和其它的制药厂商生产的流感疫苗可以使人们对3、4种流感产生免疫力,但是这3、4种流感并不一定涵盖那些当年流行性最强的或者最致命的流感。即便准确地预测了哪些流感的流行性最强、最致命,疫苗也仅仅能保护50-60%的接种者。世界卫生组织估计,每年季节性流感仍然导致250,000至500,000人死亡。传染性、致命性强的流感爆发的可能始终是个威胁。

之后,他们开始寻找能够促进β细胞的细菌蛋白质,他们对163种可能性进行筛选,使用基因组进行分析,结果选定有能力自然促进β细胞繁殖的物质,他们对其进行提纯,并重新注入到无菌鱼中,结果显示,β细胞开始生长。他们把这种蛋白质叫做细胞膨胀蛋白质或者BefA.

你可能不知道Demis
Hassabis博士的名字,但一定听说过AlphaGo。这款击败了围棋世界冠军李世乭的人工智能程序,正是由Demis
Hassabis博士共同创立的公司DeepMind开发的。这一引爆朋友圈的话题,也反映了人工智能的无限潜力。目前,DeepMind公司正在研发与医疗健康相关的人工智能。

回到Sanifi的可视化会议室,两个高分辨率投影仪分别为左右眼投射出图像,从而产生3维效果。奥卢放大了一个流感病毒,来展示一个人体抗体如何锁住病毒表面被称为红血球凝聚素的蛋白质。红血球凝聚素是病毒用以附着在人体细胞上,进而感染人体细胞的武器。

这是人们第一次提出微生物组和β细胞的关联。

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全世界的科学家们都在研究如何提高β细胞的活性,俄勒冈州大学研究小组的下一目标是找出BefA刺激β细胞的原理所在,并在其他动物体内进行试验,包括人类。

寨卡病毒今年在南美洲掀起了一阵恐慌,世界卫生组织宣布,与寨卡病毒爆发有关的出生缺陷构成了全球公共卫生紧急情况。Celina
Turchi博士在这一事件中起到了至关重要的作用。她的发现首次将寨卡病毒与小头症联系到了一起。这也确认了寨卡病毒的危害。

病毒在进化的过程中,红血球凝聚素也会变异。通过3维系统,这个小组可以观察红血球凝聚素的变异如何在空间和时间上发生。这可以帮助研究者识别在病毒变异过程中变化频率低的那些红血球凝聚素的腔穴。这样,无论病毒将来怎么变异,抗体都可以通过锁定这些特别的腔穴而让病毒失去感染能力。

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