肠道微生物参与众多生理功能,越来越多的文献表明肠道菌群与癌症相关,近期Nature上线两篇重磅文章,一篇是2月27荷兰乌德勒支研究所Ruben van Boxtel与Hans Clevers合作Nature上线的“Mutational signature incolorectal cancer caused by genotoxic pks+ E. coli” 文章发现:携带pks毒力基因岛的大肠杆菌可产生基因毒素colibactin,通过使用肠道微生物产生的colibactin对体外培养的人类肠道干细胞(类器官)进行注射,发现colibactin或pks+大肠杆菌可以导致基因损伤(单碱基替换和插入缺失)进而造成大肠癌的发生,该文章揭示了肠道微生物产生的代谢物可直接引起基因突变,从而引起癌变。为预防和治疗癌症提供研究基础和新的可能。 文章分析了33种癌症的全基因组和全转录组数据(1万患者,1.8万样本),鉴定肿瘤和正常组织以及血液中的微生物DNA和RNA;约7.2%的序列为非人类来源,用机器学习模型鉴定出不同癌症和组织类型的微生物特征;对于无基因组改变的癌症,血液微生物DNA(mbDNA)能较好的区分不同癌症类型;分析69例健康人和100例癌症患者证实,mbDNA能用来区分健康人和癌症患者以及不同癌症类型。 该文章首次利用AI预测肿瘤组织微生物,并表明微生物可作为癌症预测的指标,从血液看癌症,并非不可能。 Nature同期还发布了该文章的评论文章,该研究的重要性和意义,不言而喻。 如果说以上两篇文章暗示了在肿瘤微环境中可能存在微生物,近期华人学者的这篇作品则是证实了这一假设。来自芝加哥大学和德克萨斯大学西南医学中心的华人学者联合在Journal Of Experimental Medicine(JEM,IF:10.892)发表题为“Intratumoral accumulation of gut microbiota facilitates CD47-based immunotherapy via STING signaling”的论文。文章利用微生物肿瘤内注射,发现肿瘤微环境的改变可影响基于CD47的免疫疗法。 文章背景: 传统观点认为肠道菌群对肿瘤的影响主要是通过影响肠道免疫来实现,但微生物是否能直接作用于肿瘤微环境(TME)尚未被报道。 文章内容: 文章首先使用杰克逊实验室(Jax)和Taconic生物科学(Tac)的WT小鼠进行肿瘤移植,并进行CD47阻滞(抗体治疗),Jax小鼠对CD47阻滞有反应,而带有肿瘤的Tac小鼠无反应。而当把两种小鼠共同饲养后,Tac小鼠对CD47阻滞产生反应。提示微生物影响免疫治疗效果。 进一步研究发现,肿瘤越大,肿瘤部位厌氧程度越高,使用双歧杆菌静脉注射后,在肺部未检测到双歧杆菌,但可在肿瘤部位检测到,虽然单独使用双歧杆菌不影响肿瘤生长,却可增强CD47抗体的作用。说明双歧杆菌的肿瘤靶向能力是肠道菌群影响抗肿瘤反应的一种可能机制 文章总结: 文章通过微生物处理增加免疫治疗效果,肿瘤内注射益生菌和抗生素加以验证,之后证明益生菌的作用依赖于IFN-I信号和T细胞,并受STING信号调节。 文章逻辑清晰,实验完整,从科学假设到实验论证,环环相扣。并颠覆人们常规认识,证明微生物存在于肿瘤微环境,并影响免疫疗法的抗肿瘤效果。
利用机器学习算法,麻省理工学院的研究人员发现了一种强大的新型抗生素化合物。 在实验室测试中,这种药物杀死了许多世界上最具挑战性的致病细菌,包括一些对所有已知抗生素都有耐药性的菌株。它还清除了两种不同小鼠模型的感染。 该计算机模型可以在几天内筛选超过1亿个化合物,其设计目的是挑选出使用不同于现有药物的机制杀死细菌的潜在抗生素。“我们想开发一个平台,利用人工智能开启一个新时代的抗生素药物发现,”麻省理工学院的医学工程和科学研究所(IME)和生物工程系教授詹姆斯·柯林斯说。 “我们的方法揭示了这种神奇的分子,它可能是目前发现的最强大的抗生素之一。” 在新研究中,研究人员还发现了其他几种有前途的候选抗生素,并计划进一步测试。他们相信这个模型也可以用来设计新药,基于他们对化学结构的了解,使药物能够杀死细菌。 麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)电子工程与计算机科学的德尔塔电子学教授巴兹雷说:“机器学习模型可以在硅材料中探索大型的化学空间,这对于传统的实验方法来说是非常昂贵的。” 巴兹雷和柯林斯是麻省理工学院健康机器学习诊所的联合领导人,他们是这项研究的共同通讯作者,该研究成果发表在最新一期《细胞》杂志上。 这篇论文的第一作者是约纳森·斯托克,他是麻省理工学院、麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的博士后。 在过去的几十年里,很少有新的抗生素被开发出来,而且大多数新批准的抗生素都是现有药物的变种。 目前筛选新抗生素的方法往往成本高昂,需要大量的时间投入,而且通常局限于化学多样性的狭窄范围。 柯林斯说:“我们正面临着抗生素耐药性方面的日益严重的危机,这种情况是由越来越多的病原体对现有抗生素产生耐药性,以及生物技术和制药行业对新抗生素的供应不足造成的。” 为了找到全新的化合物,他与他的团队开发出了机器学习计算机模型,用以训练分析化合物的分子结构和关联它们与特定的特征,如杀灭细菌的能力。 使用预测计算机模型进行“有机硅”筛选的想法并不新鲜,但到目前为止,这些模型还不够精确,无法改变药物发现的方式。 以前,分子被表示为反映存在或不存在某些化学基团的载体。然而,新的神经网络可以自动学习这些表征,将分子映射成连续的向量,然后用来预测它们的性质。 在这种情况下,研究人员设计了他们的模型来寻找使分子有效杀死大肠杆菌的化学特征。为了做到这一点,他们对模型进行了约2500个分子的训练,包括约1700种FDA批准的药物和800种不同结构和广泛的生物活性的天然产物。 一旦该模型被训练好,研究人员将在布罗德研究所(Broad Institute)的药物再利用中心(Drug repurhub)对其进行测试,该中心有大约6000种化合物。 该模型挑选出一种被预测具有强大抗菌活性的分子,这种分子的化学结构与现有的任何抗生素都不同。使用另一种机器学习模型,研究人员还表明这种分子可能对人体细胞有低毒性。 根据《2001:太空漫游》(2001: A Space Odyssey)中虚构的人工智能系统,研究人员决定将这种分子命名为halicin。 研究人员对从病人身上分离出来的几十种菌株进行了测试,并在实验室的培养皿中培养,发现它能够杀死许多对治疗产生抗药性的细菌,包括艰难梭菌、鲍曼不动杆菌和结核分枝杆菌。 这种药物对他们所测试的所有物种都有效,除了一种很难治疗的肺部病原体——铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。为了测试哈利辛在活体动物身上的有效性,研究人员用它来治疗感染了鲍曼尼杆菌的老鼠,这种细菌已经感染了许多驻扎在伊拉克和阿富汗的美军士兵。 这种鲍曼尼杆菌对所有已知的抗生素都有耐药性,但使用含halicin的软膏后,感染在24小时内完全消失。 初步研究表明,halicin通过破坏细菌在细胞膜上维持电化学梯度的能力来杀死细菌。这个梯度是产生ATP(细胞用来储存能量的分子)所必需的,所以如果梯度被打破,细胞就会死亡。研究人员说,这种致死机制可能很难让细菌产生抗药性。“当你处理一个可能与膜成分相关的分子时,一个细胞不一定会获得一个或两个突变来改变外膜的化学性质。从进化的角度来看,这样的突变要复杂得多,”斯托克说。在这项研究中,研究人员发现,在30天的治疗期间,大肠杆菌没有产生任何对halicin的耐药性。 相比之下,细菌在1~3天内开始对抗生素环丙沙星产生耐药性,30天后,细菌对环丙沙星的耐药性是实验开始时的200倍左右。研究人员计划与制药公司或非营利组织合作,对halicin进行进一步研究,以期开发出用于人类的药物。 优化分子在确定了halicin之后,研究人员还使用他们的模型从ZINC15数据库中筛选了1亿多个分子。ZINC15是一个在线收集约15亿个化合物的数据库。筛选仅用了3天时间,就确定了23种候选抗生素,它们在结构上与现有抗生素不同,预计对人体细胞无毒。 在对5种细菌的实验室测试中,研究人员发现其中8种分子显示出抗菌活性,其中2种特别强。研究人员现在计划进一步测试这些分子,并筛选更多的ZINC15数据库。 研究人员还计划利用他们的模型设计新的抗生素并优化现有的分子。例如,他们可以训练模型增加一些特性,使特定的抗生素只针对特定的细菌,防止它杀死病人消化道中的有益细菌。
导读:自1965年分离出人冠状病毒至今,共发现了7种人冠状病毒可使人类致病。从2003年的SARS-CoV到2019年武汉的新型冠状病毒SARS-CoV-2,均反映了冠状病毒领域研究的重要性。由于病毒自身的结构特征及宿主众多,导致该病毒极易发生变异,产生新类型的冠状病毒,给疾病的防治带来了极大难度。近年来诸多学者对冠状病毒进行了大量的研究。 1 冠状病毒概述 冠状病毒(Coronavirus,常简写为CoV)属套氏病毒目,冠状病毒科,冠状病毒属,为有包膜的正股单链RNA病毒,直径为80~120 nm,约有3万个碱基组成,其遗传物质是已知RNA病毒中最大的。维持如此大的基因组有赖于其含有大量的3’-5’核糖核酸外切酶(ExoN),ExoN的结构域在病毒进化和基因组扩展的过程中能够纠正RNA的复制错误,维持病毒的稳定性[1]。冠状病毒由核衣壳蛋白(N蛋白)、受体结合位点的刺突糖蛋白(S蛋白)、小包膜糖蛋白(E蛋白)、负责运输营养物质的膜糖蛋白(M蛋白)、血凝素糖蛋白(HE蛋白)及核糖核酸(RNA)构成。国际病毒分类命名委员会在2012年根据其遗传学差异和血清学特性将冠状病毒分为α、β、γ、δ四群,其中β群冠状病毒又进一步分为A、B、C、D四个组。α、β两群易感染哺乳动物,包含了7种对人类致病的冠状病毒,分别为HCoV-OC43、HCoV-229E、SARS-CoV、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、MERS-CoV和SARS-CoV-2;而γ、δ两群则主要感染禽类。 冠状病毒是一种常见的、易引发呼吸道疾病的病原体。在引起成人社区获得性肺炎的病毒中,冠状病毒检出率与其他呼吸道病毒的检出率相似[2]。其整个感染过程包括吸附入侵、基因合成、成熟病毒包装和病毒释放4个步骤。病毒的吸附入侵取决于病毒受体的特异性,此过程主要依靠病毒的刺突蛋白(S蛋白)。S蛋白属于Ⅰ型跨膜糖蛋白,可分为两个结构域:受体结合亚基S1和膜融合亚基S2,在病毒入侵过程中,S1负责与宿主细胞表面的受体结合,然后病毒进行附着,S2负责融合宿主和病毒的细胞膜,使病毒基因组进入宿主细胞[3],从而形成稳定的结合物,达到感染宿主细胞的目的。 2冠状病毒感染的临床表现与感染途径 目前已经发现7种致病性人冠状病毒,它们能感染人类、牲畜和许多其他野生动物的呼吸系统、胃肠道、肝脏和中枢神经系统[4]。其中SARS-CoV、MERS-CoV曾在人群中大范围传播流行,证明了冠状病毒在动物间、人与人之间传播的可能性[5]。研究表明,蝙蝠身上能携带超过100多种病毒,是许多高致病性病毒的天然宿主,如狂犬病毒、埃博拉病毒、马尔堡病毒等,对人类社会造成巨大威胁的SARS-CoV正是来自中华菊头蝠[6]。在中国云南的野外蝙蝠群体中寄生了很多种SARS样冠状病毒,这些病毒的基因重组,随时可能导致下一次“SARS疫情”的发生[7]。2019年武汉疫情中发现的SARS-CoV-2就属于蝙蝠SARS样冠状病毒和中东呼吸综合征冠状病毒的病毒群,根据冠状病毒的系统发生树,SARS-CoV-2与bat-SL-CoVZC45(同源性达85%以上)关系密切[8]。研究显示,蝙蝠携带的SARS样冠状病毒除了可利用来自人类、果子狸及中华菊头蝠的血管紧张素转换酶Ⅱ(ACE2)受体之外,还可利用来自浣熊狗ACE2受体分子入侵细胞。这意味着将有更多种的传播途径跨宿主感染人类[9]。同时,数据显示ACE2不仅在肺AT2细胞中高表达,也在回肠和结肠的吸收肠上皮细胞中表达。因此,消化系统是SARS-CoV-2除了呼吸系统外存在的另一条潜在传播途径[10]。除了呼吸道、消化道传播途径外,家庭聚集性传播也是很重要的影响因素,有研究报告了1例1户7人家庭中6人都罹患新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的案例,提示此新型冠状病毒具备人传人的能力[11]。由于SARS-CoV的S蛋白和M蛋白具有极强的变异性,这为跨物种传播提供了重要的物质基础[12],该病毒对于外界的抵抗能力和稳定性也强于一般的人冠状病毒。MERS-CoV的中间宿主则是单峰骆驼,有20%的病例是由于患者接触单峰骆驼所导致的[13]。除飞沫、直接接触传播之外,袁国勇教授的课题组用大量的实验数据证明,粪-口传播无论是在骆驼传染人类还是人类之间的相互传染中都是一条重要的MESR-CoV传播新途径[14]。 7种致病性人冠状病毒中HCoV-OC43、HCoV-229E、HCoV-NL63、HCoV-HKU1主要引起相对温和的急性上呼吸道感染症状,如咳嗽、发热、咽喉痛、流鼻涕等,患者起病症状轻微,可无发热症状,多数患者为轻、中度,预后良好。有研究表明,HCoV-HKU1易感染免疫力低下人群,如老人、儿童,尤其是患有基础疾病的患者常因病情加重而住院[15]。而SARS-CoV、MERS-CoV、2019-nCoV这3种病毒引起的病症则较为严重,在有原发疾病的前提下,会引起更严重的呼吸系统疾病,如急性呼吸窘迫综合征[8]。由于SARS-CoV和SARS-CoV-2都是以其他生物的ACE2为受体以达到感染宿主的目的[16],而ACEⅡ主要位于人肺部深处的肺细胞上,因此更易引发肺炎等重症疾病。MERS-CoV的识别受体则为DPP4(二肽激肽酶-4),DPP4受体细胞在下呼吸道中比较常见,在上呼吸道比较少见,就能解释病毒为何更易导致肺部病变而不像一般感冒病毒那样仅侵犯鼻咽部。SARS-CoV-2与SARS-CoV临床症状极为相似,均会引起患者高热、咳嗽、进行性呼吸困难及低血氧症等症状,而胃肠道症状比较少见。研究表明只有43.8%的SARS-CoV-2感染者入院时存在发烧的现象,87.9%则在住院后出现发热症状[17],因此,早期诊断时发热并不能作为筛查标准,应结合CT检查结果和其他临床症状进行综合判断。组织病理学检查中,患者肺部病变常表现为非特异性炎症反应,肺泡上皮细胞严重脱落、肺泡间隔增宽,肺间质小动脉壁的损伤,表明炎症反应在整个疾病过程中起着重要作用,患者可因呼吸衰竭而死亡。MERS-CoV是继SARS后的又一种能引发人类严重呼吸道感染甚至致死的病原体,病例多集中在中东地区,MERS-CoV感染可产生高热、寒战、咳嗽、肌肉酸痛等症状,部分伴有腹泻腹痛、恶心呕吐等消化道症状,重症病例可在肺炎的基础上伴有其他并发症,如肝、肾衰竭等,这可能与MERS-CoV的受体DPP4在人体中分布较为广泛有关。与SARS-CoV患者相比,MERS-CoV患者的病死率更高,因为该病毒可感染患者体内的T淋巴细胞并诱导其凋亡;而SARS-CoV的受体为ACE2,且其在患者体内的表达量较少,因此SARS-CoV不会感染T淋巴细胞[18]。 3冠状病毒的检测 目前冠状病毒的检测主要有两个发展趋势:方法的多样性和多种方法互补联合使用。冠状病毒的主要检测方法有细胞培养、血清学检测、核酸检测、电镜检测等,具体介绍如下。 3.1细胞培养 传统的细胞分离培养是在体外模拟体内环境获得大量细胞的过程,37 ℃模拟人体环境,待75%的细胞发生病变后,冻融细胞3次获得病毒。可利用非洲猴肾传代细胞(VERO E6)来培养SARS患者血液、粪便和呼吸道分泌物标本中的病毒[19]。细胞培养的优点:此法是病毒检测的金标准,能顺利进行下一步对细胞的信号转导、合成代谢等特性的研究;缺点:多数细胞培养出现病变需要5–10天[19],培养周期长,灵敏度低且不易观察,不能用于快速诊断,因此不能作为首选的检测手段。 2血清学检测 目前血清学检测法包括免疫层析法、酶联免疫吸附实验等[20]。 抗原、抗体检测是临床常用的初筛方法,例如免疫层析法和利用MERS-CoV的N蛋白建立的双抗体夹心ELISA法[21],通过采集患者标本与已知抗体发生特异性结合来检测抗原。国际上常用的抗体检测方法是酶联吸附实验,在抗原抗体结合反应的基础上,利用酶催化和信号放大作用,借助光学仪器进行病毒阴、阳性的判断。目前已有公司针对SARS-CoV-2研制出了POCT快速检测试剂盒,运用免疫胶体金层析技术对患者血清或全血样本中的病毒IgM/IgG抗体进行体外定性检测,可在15 min内得到结果。该方法的优点:试剂盒易于标准化和商品化,具有操作方便、快捷的特点,适用于隐性感染及大规模人群的筛查。同时,血清学检测不仅能作为感染诊断依据,还可以用于体内特异性抗体的变化监测和既往感染规律、人群易感程度等流行病学数据研究,为疾病的防治与疫苗研发提供参考依据。缺点:需要已知的特异抗原、抗体成分,而病毒种类繁多,难以完全满足抗原、抗体需求。而且从病毒的感染到抗体的产生存在窗口期,容易出现假阴性,检测灵敏度相对较低。 3核酸检测 核酸分子检测具有灵敏度高、特异性强的特点,已成为冠状病毒检测的主流方法,目前对检测区域的筛选和基因变异的分析是研究的重点,尤其是针对SARS-CoV、MERS-CoV这种具有巨大社会危害性的传染性病毒。 针对病毒核酸的检测,普遍应用的方法是实时荧光定量PCR法。它通过对标本中的特定核酸序列进行扩增获得足够的核酸数量后,通过荧光等常规方法进行检测[22]。除此之外,目前有研究基于Tn5转染体具有直接分解RNA/DNA异源复合体的能力开发了一种转录组测序快速建库方法——SHERRY(Sequencing HEteRo RNA-DNA-hYbrid)[23],与已有的其他方法相比,其建库的过程更简单,样品的用量更少,不仅可以用于高质量的单细胞转录组测序,也可以用于目前正在肆意蔓延的SARS-CoV-2病毒的检测。牛培华等[24]在2014年建立了一种实时荧光定量PCR毛细管电泳仪,单管内同时实现检测6种人类冠状病毒的检测,该检测方法具有良好的特异性与灵敏度。耿合员等[25]发明了一种四重荧光定量检测试剂盒,能够同时检测HCoV-229E、HCoV-NL63、HCoV-OC43和HCoV-HKUI4种病毒,具有良好的检测效果。这些试剂盒的出现使病毒的检测更加的方便、高效,但是目前SARS-CoV-2病毒PCR试剂盒的检测性能不尽如人意,据2020年1月30日《人民日报》报道,天津1例新型冠状病毒患者,经4次核酸检测后才显示核酸结果阳性[26]。有学者认为导致其阳性率低的因素有很多[22,27],包括标本运输及采样不规范,核酸提取质量的差别,不同试剂盒之间的差异,扩增仪器的精密度,以及对于该病毒了解认知较缺乏和无法进行定标质控等多方面因素,但并不能否定核酸检测对于新型冠状病毒肺炎的价值,国家卫健委公布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)中,核酸检测仍是确诊指标[28]。 3.4电镜检测 需要与其他方法相结合才能将电镜观察的优势最大化,如人类呼吸道病原体在人呼吸道上皮细胞培养基上繁殖后,与电子显微镜观察和全基因组测序相结合,能成功地检测出新型人冠状病毒,并将其可视化。在此基础上,研究者获得了三个基因组,进一步设计了针对2019-nCoV基因组ORF1ab、n和e区的特异、灵敏的检测方法[29],用于检测临床标本中的病毒RNA。电子显微镜法的优点:可直接观察到病毒形态;缺点:需要先分离出病毒才能在镜下观察,且无法确认其基因型。 4冠状病毒感染患者的治疗 对于冠状病毒感染患者的治疗,机制尚不明确,目前尚未研制出特效药,现有的治疗方案以对症和支持治疗为主。最近研究发现以下几种药物对冠状病毒感染有一定疗效。 1 4.1腺苷类似物 腺苷类似物是一种化学合成的嘌呤和嘧啶类似物,在进入受感染细胞后迅速被磷酸化,致使病毒的RNA聚合酶将药物产生的核苷三磷酸掺入延伸的RNA链中,引起链延长终止,从而抑制病毒的复制。目前用于治疗慢性和急性病毒感染性疾病。例如BCX4430能够直接发挥作用,对包括SARS-CoV和MERS-CoV在内的多种RNA病毒具有体外抑制活性[30]。 瑞德西韦(Remdesivir,又称GS-5734)是一种具有药理活性的核苷三磷酸,以病毒的RNA聚合酶为靶点,能有效阻止病毒的RNA复制,目前已证明对MERS-CoV感染的控制有效[31]。有研究显示该药物对于感染病毒的恒河猴,能够提高其生存率达100%[31]。因此GS-5734是一种非常有前景的广谱抗病毒药物。目前有研究对利巴韦林、喷昔洛韦、硝唑尼特、萘伐他汀、氯喹、GS-5734和法维匹拉韦对SARS-CoV-2的抗病毒效果进行了分析,结果提示:GS-5734和氯喹在控制SARS-CoV-2感染方面是非常有效的[32]。 科学家发现丙型肝炎病毒和冠状病毒的病毒基因组复制的机制类似,由此推断治疗丙型肝炎的药物索福斯布韦/韦尔帕塔斯韦对包括SARS-CoV-2在内的冠状病毒也可能有良好的抑制作用[30]。 2 4.2 萘莫司他 萘莫司他是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂[33],对于S蛋白介导的膜融合,如与跨膜蛋白酶丝氨酸2(TMPRSS2)与S蛋白的融合,具有强力的抑制作用。1%浓度的萘莫司他就能够有效抑制MERS-CoV的S蛋白介导的膜融合,从而达到阻止病毒感染宿主的目的。 3 4.3通过免疫机制治疗 抗病毒药物治疗范围狭窄,且容易产生耐药性,因此疫苗和免疫治疗是替代抗病毒药物较好的备选方案,疫苗是防止病毒传播的最佳保护措施,然而由于疫苗的开发要耗费大量的金钱时间,难度较大,因此利用先天免疫反应系统采取有效的治疗措施显得更加方便、快捷。 冠状病毒入侵人体免疫系统,感染巨噬细胞并激活分化T细胞后,免疫细胞及组织细胞大量释放细胞因子用于免疫反应扩增。在SARS病人肺间质浸润性炎症细胞中约有80%是CD8+T细胞,CD8+T细胞具有细胞毒性,能清除感染细胞中的冠状病毒并诱导免疫损伤[34],在抵抗病毒感染的过程中发挥重要作用。而在病毒感染过程中,CD8+T细胞并不会受到SARS-CoV的影响[18],CD4+T细胞则易受到MERS-CoV感染。还有研究表明[35],T细胞对S蛋白和其他结构蛋白的反应具有持久性,此特点为将来疫苗的开发提供了良好的突破口。 4 4.4干扰素、抑制剂 干扰素是宿主的主要抗病毒分子,能够抑制病毒的传播,发挥免疫调节作用,促进巨噬细胞对抗原的吞噬。因此,干扰素的产生对病毒在宿主体内能否存活有直接影响[35]。研究发现应用干扰素β1b联合霉酚酸对MERS-CoV具有体外抗病毒活性,可以为中东呼吸综合征患者提供更具针对性的治疗方案[36]。 洛匹那韦-利托那韦——一种用于治疗艾滋病毒的蛋白酶抑制剂,在体外试验中也显示对MERS-CoV有抑制作用[37]。目前针对SARS-CoV-2开展的洛匹那韦和利托那韦联合应用的随机对照实验已经在指定医院展开,以评估洛匹那韦和利托那韦联合应用于SARS-CoV-2感染住院患者的疗效和安全性。 5 4.5 SARS-CoV-2治疗方案 鉴于SARS-CoV-2是一种新出现的病毒,尚未开发出特效药,除了应有上述提到的抗病毒药物以外,目前以吸氧和辅助对症为主,其中38%的患者接受了吸氧治疗[17],轻、中度患者应当注意隔离和卧床休息,监测各项指标,维持体内环境的稳定,留意血氧饱和度变化,根据相关实验室数据及时调整治疗方案,例如,有细菌感染出现时要及时给予抗菌治疗,但要避免盲目的抗菌药物治疗,尤其是广谱抗菌药物的联合应用要慎重。危重症病例的治疗原则:在对症治疗的基础上,防止并发症和继发性感染,并进行器官功能支持,同时,要注意加强患者的心理疏导,避免产生恐惧焦虑等负面情绪影响病情好转。 5 冠状病毒感染的预防 针对冠状病毒的感染,目前尚缺乏有效的疫苗,因此了解其传播途径,并采取有效的预防措施至关重要。SARS-CoV-2致病性要低于SARS[29],其死亡病例大多是有原发疾病且免疫力低下的人群,但其传播能力极强,有模型预测,武汉感染患者可能高达75 800例[38]。目前被SARS-CoV-2感染的患者中,约26%的患者是未去过武汉或接触武汉回来的人员[17],所以无法排除“超级传播者”的存在,因此,切断传播途径、保护易感人群是目前能够控制疫情的最佳方案。SARS-CoV-2与2003年SARS疫情相似,都与出售野味动物和肉类市场有关[29],给人们深刻的警示:将来要进一步规范市场管理,养成良好的生活习惯,一旦出现疫情,应及时切断传染源,把疫情控制在最小的范围内然后及时将其“消灭”[38];疫情期间应不参加群体类活动,减少外出,防止发生聚集性感染事件,外出正确佩戴口罩,加强室内空气的流通,勤洗手,保持个人良好的卫生习惯,不食用生食,尽量不接触野生动物,平日里注重锻炼,增强体质和自身免疫力。此外,就医时应做好防护措施,避免交叉感染,医护人员要采取分级防护原则,避免院内感染的发生,上述措施是有助于控制疫情进一步扩散的有效手段。
CRISPR-Cas9基因编辑提供了强大的工具,可增强人类T细胞抵抗癌症的天然能力。 1 近日,顶尖学术期刊《科学》(Science)在线发布了一项癌症免疫疗法的临床试验最新进展。其中,研究人员开展了一项首次在人类身上进行的I期临床试验,以测试3名难治性癌症患者中进行CRISPR-Cas9多重编辑以工程改造T细胞的安全性和可行性。 0 研究人员在T细胞中删除了两个编码内源性T细胞受体(TCR)链的基因TCRα(TRAC)和TCRβ(TRBC),以减少TCR错配并增强合成的癌症特异性TCR转基因的表达(NY-ESO- 1)。他们去除编码PD-1(PDCD1)的第3个基因,以提高抗肿瘤免疫力。将工程化的T细胞过继转移到患者体内导致持久移植,并在所有三个基因组位点进行编辑。尽管检测到染色体易位,但频率随时间降低。修饰的T细胞可持续长达9个月,这表明在这些条件下免疫原性极低,证明了CRISPR基因编辑用于癌症免疫疗法的可行性。 这项研究的共同通讯作者之一是癌症免疫疗法知名科学家、CAR-T细胞疗法先驱Carl June教授。他表示:“首先,我们可以成功地在制备细胞过程中精确地多次编辑,让细胞在人体内的存活时间比过去公布的数据更长。其次,目前为止,这些细胞表现出持续攻击并杀死肿瘤的能力。” 这一结果让基因编辑技术应用于癌症治疗方面展现出了令人期待的潜力,并可能为治疗或消除无数人类遗传疾病提供希望。 基因编辑的目的是以单碱基对的精度改变细胞的DNA。该原理首先在哺乳动物细胞中得到证实,当时它表明稀有切割核酸内切酶的表达可产生双链DNA断裂,可通过同源和非同源重组进行修复。然后开发了多种工程核酸酶以提高效率并实现潜在的治疗应用,包括锌指核酸酶、归巢内切核酸酶、转录激活因子样效应核酸酶和CRISPR–Cas9(与Cas9内切核酸酶相关的聚类的规则间隔的短回文重复序列)。 使用基因组编辑的第一项人类试验试验是在HIV/AIDS患者中进行的,通过靶向白细胞蛋白CCR5,目的是通过非同源重组使基因突变,从而诱导对HIV感染的抵抗力。原则上,在CRISPR–Cas9中整合多个指导序列可在哺乳动物基因组中的多个位点进行多重基因组工程。 CRISPR促进高效多重基因组编辑的能力极大地扩展了可能的靶向遗传操作的范围,从而实现了新的可能性,例如在单轮诱变中同时删除或插入多个DNA序列。使用CRISPR工程来治疗多种疾病的前景越来越接近现实,例如遗传性血液疾病和失明。 CRISPR-Cas9技术的最新进展还允许在人类T细胞中进行有效的DNA修饰,这对于增强癌症治疗的功效具有广阔的前景。 T淋巴细胞是专门的免疫细胞,在很大程度上是现代癌症免疫疗法革命的核心。T细胞受体(TCR)复合物位于T细胞的表面上,并且是通过识别与MHC分子结合的外来抗原/肽来成功启动抗肿瘤反应的关键。 癌症免疫疗法最有前途的领域之一是过继细胞疗法(adoptive cell therapy)。在这一过程中,患者自身的T细胞经过基因工程改造,可以表达可特异性检测和杀死肿瘤细胞的合成(转基因)TCR。最近的研究表明,对于患有骨髓瘤、黑色素瘤和肉瘤的患者,采用对免疫原性NY-ESO-1肿瘤抗原具有特异性的转基因TCR,这种过继T细胞转移方法的安全性和有希望的疗效。这种方法的局限性在于,转基因TCR已显示与内源TCR的α和β链错配和/或竞争表达。治疗性TCRα和β链与内源性α和β链的配对不当会降低治疗性TCR细胞表面表达,并可能产生自反应性TCR。 过继转移的T细胞的另一个缺点是诱导T细胞功能障碍或衰竭,导致功效降低。具有转基因TCR的PD-1缺陷同种异体小鼠T细胞显示出对同种抗原的增强应答,表明T细胞上的PD-1蛋白在可能是细胞内在的抗原应答中起负调控作用。在患有慢性淋巴细胞性脉络膜脑膜炎病毒感染的小鼠中过继转移PD-1缺陷性T细胞可导致细胞毒性增强,后来导致终末分化T细胞的积累增强。PD-1的抗体阻滞或PD-1编码基因(即PDCD1)的破坏/敲低,改良的嵌合抗原受体(CAR)或TCR T细胞介导的体外杀伤肿瘤细胞并增强PD-L1 +的清除率体内肿瘤异种移植。 但在T细胞疗法的基础上,CRISPR-Cas9基因编辑技术为增强T细胞的天然抗癌能力进一步提供了强有力的工具。在临床前研究中,研究人员和其他人发现,用CAR转导的CRISPR–Cas9介导的人T细胞中PDCD1的破坏增强了异种移植物中的抗肿瘤功效。特异性针对癌症抗原NY-ESO-1的转基因TCR T细胞与靶向PD-1的单克隆抗体的过继转移增强了小鼠的抗肿瘤功效。因此,他们设计了一项首次在人类中进行的I期人类临床试验,以测试用于合成生物学癌症免疫疗法应用的CRISPR-Cas9基因组多重编辑的安全性和可行性。 在插入TCR之前,研究人员用CRISPR技术敲除了T细胞内的3个基因。其中,两个是T细胞自带的TRAC、TRBC和基因,这样可以避免天然的TCR与基因工程插入的受体产生错误配对或竞争,提高治疗性TCR的作用。 而第3个基因则是PDCD1靶向T细胞,以增加表达NY-ESO-1 TCR的工程细胞的安全性。原则上,该策略能够增加外源TCR表达并减少混合异二聚体形成的可能性(即通过分别删除α和βTCR结构域基因TRAC和TRBC),并限制T细胞衰竭的发展。由检查点配体PD-L1和PD-L2触发(即删除PDCD1)。 结果 以前的研究显示,这些细胞在几天内就会失去功能,而现在的结果显示,经过CRISPR编辑的细胞在单次注射后能在相当长的一段时间内保持抗癌功能。 临床方案I期人类试验(ClinicalTrials.gov NCT03399448)设计用于评估在CRISPR-Cas9编辑TRAC、TRBC和PDCD1基因座后向患者输注自体NY-ESO-1 TCR工程T细胞的安全性和可行性。 在制造过程中,将细胞从癌症患者体内取出,进行工程改造,然后再注入人体。经基因工程改造的T细胞产物被称为“ NYCE”(NY-ESO-1转导的CRISPR 3X编辑细胞)。在该协议的临床开发过程中,研究人员们选择使用TCR而不是CAR,因为使用TCR时细胞因子释放综合征的发生率普遍较低。 原则上,与先前针对转基因TCR的针对NY-ESO-1的临床试验中观察到的不良事件基线较低水平相比,使用Cas9进行基因编辑是否具有潜在的免疫原性或毒性具有更加区分性的评估。通过慢病毒转导工程化自体T细胞,以表达对HLA-A2 * 0201限制性的TCR特异性的NY-ESO-1和LAGE-1中的SLLMWITQC肽。材料和方法部分描述了NYCE T细胞的制造过程、载体设计和临床方案,并进行了示意性描述(图S1和S2)。在最初招募的6名患者中,有4名患者成功改造了T细胞,并按照FDA接受的研究性新药(IND)申请(表S1)中的规定进行了详细的释放标准测试。 在4名拥有细胞产品的患者中,1位分配了唯一患者编号(UPN)的患者27经历了快速的临床进展,由于无法满足协议规定的安全标准而不再符合输液条件(请参阅补充材料)。最后,在3名接受CRISPR-Cas9工程改造T细胞输注的患者中,2名患者患有难治性晚期骨髓瘤,1名患者患有难治性转移性肉瘤,他们过去接受过的标准疗法都显示无效(表1)。在第-5至-3天(即在给予CRISPR-Cas9工程T细胞给药之前)对患者进行环磷酰胺和氟达拉滨的淋巴结放化疗,每天每公斤输注1×108制造的CRISPR-Cas9工程T细胞协议的0(图S2)。没有向患者施用细胞因子。 也就是说,经过这几重基因编辑的T细胞没有导致治疗相关的严重不良反应,并且显示出了持久的存活和扩增能力。 接受T细胞回输后,在最长达9个月的时间内,患者体内仍可以检测到经过基因编辑的工程化T细胞。并且,当研究人员从患者体内分离出经基因编辑的T细胞,带回实验室测试,发现它们仍有杀死癌细胞的能力。 研究人员们期待,这一项在基因编辑方面的突破性发现,可以为后期研究提供有用的参考,并且有可能将其扩展到癌症治疗的更多方面
关于帕金森病的治疗 目前帕金森病的发病率没有那么高,60岁以上的人口患病率1-2%,当然近年来发病有年轻化趋势,只是中国人口基数大,所以帕金森患者数量多,即使得上了帕金森病也不要怕,因为我们还有办法治疗,只要按照医生的医嘱去做,许多患者在相当长的时间里,生活质量还是能得到保证的。 首先要让患者明确帕金森病目前没有任何办法可以延缓病情的发展,同时还要告诉患者帕金森病的过程是一个漫长的过程,多数患者发病后有20-30年的生存期,如果配合治疗,甚至可以活得更长。 其次,要告诉患者,目前的治疗药物主要是减轻患者的症状,随着病情的发展,药物的剂量会调整,种类会增加,主要的目的是使患者有一个好的生活质量。 再就是要针对患者的顾虑进行充分的解释,让患者能够积极配合治疗,常见的问题有,服药后病情会越来越重,其实病情加重不是药物造成,是疾病进展造成;服药后会造成肝肾损害,要告诉患者虽然帕金森药物是有可能有副作用,但是在医生推荐的剂量范围内,肝肾损害的发生率会很低的,还有一些患者还会以为通过中医草药治疗能延缓病情,拒绝服用西药,需要如实告诉患者中国古代是没有帕金森病这个概念的,中医中药对帕金森的治疗可能更多的是心理安慰。 对于诊断为早期帕金病的患者需要取那些治疗措施呢? 1、积极有效的运动,这些运动包括协调、平衡训练,蹬自行车,太极拳等,每天两次每次45分钟等,可以延缓病情发展的速度。 2、 药物治疗 现在已经知道了帕金森的临床症状是因为中枢神经系统多巴胺递质的减少所造成的,这种递质是由一个称之为黑质的神经核团分泌的,因为病理的原因,帕金森患者的黑质神经细胞持续减少,造成了多巴胺的减少。目前我们没有办法让黑质细胞的病变的过程延缓,但是我们有办法通过补充多巴胺来减少症状,因此,所有治疗都是围绕多巴胺来进行的。有些医生对帕金森的药物会有选择困难,其实,可以依据患者的经济能力,临床表现、药物的有效性和安全性,在疾病早期给予患者相应的单药治疗: 如年轻的早期患者,仅有轻度的迟缓或者震颤,可以给予单胺氧化酶B抑剂,这一类药物的作用机理是减少多巴胺在中枢神经系统的分解,从而改善症状。有两种单胺氧化酶B抑制药物,司来吉兰和雷沙吉兰。由于雷沙吉兰是新一代的药物,所以副作用要小于司来吉兰,但是价格要高一些,因此经济条件许可的患者可以选择雷沙吉兰; 如果患者运动症状较重,或者有明显的非运动症状如情绪、认知或者睡眠障碍,可以给予受体激动剂类的药物,如普拉克索或者罗匹尼罗,这一类药物能直接作用到神经系统的多巴胺受体,起到类似多巴胺递质的作用; 当患者的年龄较大(大于70岁),且有认知或精神症状时,最好直接选用左旋多巴制剂如美多巴或者息宁,这一类药物通过在中枢神经系统分解后变成多巴胺神经递质,从而增加了中枢神经系统多巴胺水平,起到治疗作用。 以上这些药物可能会有普通制剂或者缓释制剂两种类型,从疗效或者预防出现运动并发症角度来看,选用缓释制剂应当更好,但是价格会高一些。所有药物的选择或剂量调整均要在专科医生的指导下进行,患者不要为了追求最好的治疗效果而自行加量。 3、 手术治疗 主要是脑起搏器安装的外科手术治疗,也常常会在疾病早期向患者推荐,只不过最好是患者诊断帕金森病并药物治疗1-2年后才选择,如果患者对药物治疗有较好的反应,没有认知障碍,且有经济能力支付手术费用,是可以考虑手术治疗的。