【科技战“疫”背后的首善之力】
“最终战胜疫情,关键要靠科技。”面对疫情防控这场人民战争、总体战、阻击战,形势越严峻越要坚持向科学要答案、要方法

北京作为国际科技创新中心,资源所在就是责任所在。战疫之中,北京市发挥“政产学研”紧密联动机制,全力推动科研攻关,坚持以科学精神显必胜之决心

这一年多以来,科研人员广泛“揭榜挂帅”。检测试剂研发、诊断试剂科技攻关平台、全病程信息与样本资源平台、病毒载体平台等迅速启动,10个诊断试剂和设备获批上市,数量居全国第一,覆盖核酸、抗体、抗原等技术方法

北京市疫苗和中和抗体从技术创新到研制速度均处于国际第一梯队,两项灭活疫苗在全球90多个国家和地区获批上市或紧急使用,国内第一款附条件上市疫苗和紧急使用疫苗全部来自北京;全国获批临床的9个团队中和抗体项目,其中6个研发来自北京……

这一系列成绩是首都科研工作者的时代担当,也是北京作为全国科创中心的重大使命

首都科技创新要素的一次集体迸发

今年4月,科兴中维第三条原液生产线在北京大兴建成并正式投产,让疫苗年产能提升到20亿剂。20亿剂,意味着10亿人将获得保护。从0剂到100万剂,再到1亿剂、3亿剂、10剂、20亿剂……在与新冠病毒鏖战中,这样的速度和质量是如何实现的?

时间回到一年前,2020年5月6日,中国医学科学院医学实验动物研究所、浙江疾控、科兴控股、中科院生物物理所等联合在《科学》杂志发表新冠疫苗动物实验研究结果并在杂志官网公布,分析来自中国、意大利、瑞士、英国、西班牙五个国家的11个毒株在灵长类动物中的免疫效果,一时间震惊中外。

“猪都不好运进城的时期,11个毒株怎么‘运进城’?”科兴控股董事长尹卫东半开玩笑地说,疫情初期社会运行按下“暂停键”,企业研发也遇到了难题。但令他欣慰的是,政府得知企业难处后,第一时间协调联防联控小组,从浙江杭州到北京,毒株运输一路“绿灯”。

“在科研成绩面前,各参与主体不会互相吃醋,而是齐心吃饺子。”作为北京市联防联控小组科技组组长,许强见证了疫苗研发全过程。

2020年1月,中国疾病预防控制中心第一时间确定新冠病毒基因序列并向全球发布。而后,在京各科研力量快速行动,军事医学研究院、中科院微生物所、北京生物、科兴中维……所有科研人员舍小家为大家,不计成本、日夜鏖战。

“在这场战役里,一个科学家能够攻关一个点,千万个科学家就能攻关千万个点。”许强说。

在北京科兴中维生物技术有限公司,一场代号为“克冠行动”的疫苗研发计划快速启动,并联推进以灭活疫苗技术路线为主的疫苗研制工作。

疫苗研发经费投入大、研发周期长,在科兴中维疫苗研制最艰难的起步阶段,北京市科学技术委员会启动应急机制,雪中送炭,一周内完成应急科研立项和经费下达,为企业开展疫苗研发提供了第一笔财政资助资金。

有了非典疫苗、甲型流感疫苗等临床研发的经验,尹卫东深知,对于新冠疫苗来讲,产业化与科研同等重要。为协助企业提前筹备生产保障,大兴区政府第一时间协调出7万平方米基地厂房,专门用于科兴中维新冠疫苗生产车间,并“特事特办”短时间内办理了各项开工手续。

回顾大兴基地建设历程,大兴区生物医药基地经理宋世明表示,疫情期间科兴找不到施工队,政府暂停自己项目建设,让出施工队;疫情期间办不了手续,政府直接上门办公,2天办结迁址和营业执照变更,25天完成前期工程施工手续审批,100天建成疫苗生产基地……

“这是北京科技创新要素的一次集体迸发。”北京科兴中维生物技术有限公司总经理高强说,北京举全市之力,各部门精准调度,全链条精心为疫苗研制“突击队”提供服务。

质量就是生命,疫苗尤其如此。2020年3月份,刚分装出第一批新冠疫苗,高强便主动接种第一针。当天,同批疫苗接种实验用恒河猴体内。4月份,研发费用吃紧,尹卫东拍着高强肩膀说,将公司账面现金全部投往研发。5月份,公司在海外多地开展Ⅲ期临床审批,面对国际临床试验的巨大风险,企业能承受吗?尹卫东向记者说:“完全能承受!”

“在国家面前,我们都是‘园丁’,如果我们‘倒下了’,会有更多人冲上去。”这就是北京疫苗研发工作者的群像,大是大非面前,责任永远先行于利益。

疫情袭来,北京市出台了加强新冠肺炎科技攻关的10条措施,组织动员优势力量开展协同攻关,分批部署应急项目,布局了模式动物、全病程信息与样本资源等一批关键技术平台,全力以赴为“阻击”疫情提供共性关键技术支撑。

各参与主体的齐心协力,让北京疫苗接种跑出“加速度”:1月1日起,北京首批新冠病毒疫苗开始接种。截至2021年7月29日,北京市累计报告接种新冠病毒疫苗3667.18万剂次,累计接种1890.97万人,其中1787.29万人完成全程接种。全市18岁及以上常住人口接种率为96.49%,全程接种率91.78%。

最难最紧迫的事就是我们要做的事

抗击疫情离不开各部门的鼎力相助,更离不开科技与科研工作的“硬核”支撑。在这场抗疫攻关战的另一条战线上,有这样一些科技企业、这样一群科学工作者依靠科技与智慧,从事临床救治探索、药物疫苗研发和产品开发等研究,争分夺秒、负重前行。

“人工智能节约出的时间,或许是生命的绿灯。”疫情期间患者人数剧增,影像科医生依靠传统方法肉眼读片不仅耗时,还很难保证病情筛查的准确性。人工智能医疗科技创新企业数坤科技紧贴临床需求,自主研发了一款能够以秒级完成精准定量分析的新冠肺炎AI+CT系统,辅助临床快速准确判断病情及疗效评估,有效节省了一线救援医生超负荷工作时间,也为患者抢夺了更宝贵的诊疗时间。

“打起十二分的精神,争分夺秒。”为有效遏制疫情扩散,对重点人群的新冠病毒核酸检测成为防控疫情的关键环节,检测试剂成为抗击疫情急需的应急物资之一。北京卓诚惠生生物科技股份有限公司在新冠病毒基因序列组公布后,仅用约一周时间便研发出了检测试剂盒,最终获批上市。该试剂盒仅需90分钟左右便可出结果,可用于疑似病例的诊断和高风险人群的筛查。

“发挥一技之长,站好疫情防控第一道岗。”体温筛查是防疫工作的第一道关口,为应对春节后的返程复工潮,北京格灵深瞳信息技术有限公司将测温和视频监控技术结合,仅用8天时间便研发出“双光源疫情检测设备”;北京旷视科技有限公司历经300多个小时攻坚开发出采用“人体识别+人像识别+红外/可见光双传感”技术方案的AI测温系统……“我们希望竭尽所能用技术改变这场原本只靠血肉之躯的人防之战。”北京旷视科技有限公司总裁付英波表示,智能测温系统实现了大人流非接触式精准测温,辅助工作人员快速定位体温异常者,筑牢了北京抗疫的安全防线。

5月上旬,世界卫生组织宣布,国药集团中国生物北京生物制品研究所研发的新冠疫苗正式通过紧急使用认证,纳入全球“紧急使用清单”。这是世卫组织批准的首个中国新冠疫苗紧急使用认证,也是第一个获得世卫组织批准的非西方国家的新冠疫苗,堪称“国货之光”。

“国货之光”的背后,有这样一支“六人小队”,专门从事北京生物制品研究所的疫苗研发。他们昼夜不停,大年初一拿出灭活疫苗研制方案,大年初二做课题汇报,随后前往实验室做研发,一待就是两个月。“一件事、一群人、一直干”是这支队伍的最佳写照,回顾疫苗研发的全过程,中国生物北京生物制品研究所所长、“小队”队长王辉这样说。

为保证疫苗研制的安全性,“六人小队”需在负压环境程度更强的P3实验室里做研发。负压环境下的高强度工作对身体的损耗很大,“从实验室出来就像脚踩一团棉花,因为缺氧脑子反应也慢了。”中国生物北京生物制品研究所疫苗六室副主任梁宏阳说。穿脱防护服要花不少时间,大家就尽量少吃少喝;为了不耽误实验进度,犯了痛风就吃大量止疼药……回想起当时的场景,平时总是笑眯眯的梁宏阳也好几次哽咽。

“我们是国民健康的守护者,我们在用自己的努力筑就一道道预防疾病的安全防线。”一场疫情攻坚战让梁宏阳对自己的职业有了新的体会。

“最难的事、最紧迫的事就是我们要做的事。”科学工作者的责任与担当是抗疫精神最好的诠释。在疫情至暗中,他们坚毅又明亮。

新型举国体制为科技战“疫”加足马力

科技战疫不是一个“线段工程”,它的经验、启示将成为方方面面的宝贵财富。抗疫需要科技的力量赋能,而科技背后体现的恰恰是制度,打破传统思维,活用科技,要从科技要支持,通过科技促进改革,探索建立支持科技创新的新型举国体制。

打科技抗疫攻坚战,不仅要吹响“冲锋号”,还要把急需的攻关项目张出榜,“揭榜挂帅”,调动优质资源组成科研攻关“特种部队”,为抗疫加足创新马力。

在近两年北京市举办的前沿科技创新大赛中,科技抗疫“赛道”成为亮点,包括病毒检测、生物医药、医疗器械等细分领域,定向服务疫情防控,调动了全社会科研力量的积极参与。

能够有效降低漏检率的新型冠状病毒精准核酸检测平台、以人工智能技术为依托的远程会诊和医疗机器人、对新型冠状病毒疑似病例快速分类与鉴别诊断的生物传感技术……英雄不论出处,最具活力的“民间队”创新主体也加入了抗疫“整体战”,进一步推动了科技抗疫关键核心技术的进步和储备,以及新冠肺炎疫情防护所面临技术问题的解决。

据统计,2020年北京市已立项支持10批42项抗疫攻关项目,并加快推进创新产品投入一线应用。

强化成果转化和基础科研同等重要,扁担两头“责任重”。北京通过政产学研协同机制,积极推动北京大学谢晓亮团队研究的中和抗体药物后期转化落地:在中关村生命科学园成立北京丹序生物制药有限公司,负责药物的研发和生产,与百济神州公司共同推进药物的国际临床研究及规模化生产。

诊断试剂的研发,特别是产品研发后期“注册检验、临床试验与注册申报”三个环节,需要大量的精力和时间投入。为此,北京成立诊断试剂专班,迅速摸清研发掣肘环节,组织“新冠肺炎诊断试剂科技攻关技术平台”,将各主体串联,提高各方联动性和主动性,助推卓诚惠生的诊断试剂产品获批上市,有效缩短了从研发到上市的周期。

动物模型是认识疾病的第一关,也是攻克疾病的试金石。没有这个工具,疫情的科技攻关成果就只能埋没于实验室,无法应用于临床。中国医学科学院医学实验动物研究所的科学家团队扛起这份重担,在高等级生物安全实验室里连续工作240余天,与科研仪器、病毒样本为伴,成功研制出世界第一个新冠病毒动物模型。动物模型的应用,揭示了病毒入侵受体、肺炎病理学以及免疫保护的规律,为药物和疫苗的研制提供了有力的科学依据。

“这是对大家心理、意志、体力以及专业技能极大的考验,”中国医学科学院医学实验动物研究所副所长刘江宁说,动物模型早成功一天,疫苗和药物就早成功一天。

一场疫情就是一本教科书。许强认为,在疫情防控过程中,北京有许多经验值得总结,也有一些深层次问题需要思考。比如,发挥大数据、基因测序、人工智能等新型科技作用;形成整体有效的科研攻关组织体系,让各主体在自己的位置上各司其职,不打乱仗;强化基础科研实力;完善新型举国体制等。

“新型举国体制不应该是应急性的,疫情一过就放弃了,而是需要持续推进,不断完善。”许强表示,要凝聚北京国际科技创新中心合力,进一步深化产政学研,集中协调配置资源。

针对复杂多变的疫情形势,接下来,北京将持续发挥科技的重要作用,培育布局重组蛋白疫苗、mRNA疫苗、减毒流感病毒载体疫苗等多种技术路线疫苗研究,建立应对新冠病毒变异的快速分析评价技术体系,为应对新发突发传染病提供更多技术储备。

大战“硝烟”仍在,北京仍在展现作为首都的城市精神与城市担当,披荆斩棘,一往无前。

【科技战“疫”背后的首善之力】“最终 #战胜疫情# ,关键要靠科技。”面对疫情防控这场人民战争、总体战、阻击战,形势越严峻越要坚持向科学要答案、要方法

北京作为国际科技创新中心,资源所在就是责任所在。战疫之中,北京市发挥“政产学研”紧密联动机制,全力推动科研攻关,坚持以科学精神显必胜之决心

这一年多以来,科研人员广泛“揭榜挂帅”。检测试剂研发、诊断试剂科技攻关平台、全病程信息与样本资源平台、病毒载体平台等迅速启动,10个诊断试剂和设备获批上市,数量居全国第一,覆盖核酸、抗体、抗原等技术方法

北京市疫苗和中和抗体从技术创新到研制速度均处于国际第一梯队,两项灭活疫苗在全球90多个国家和地区获批上市或紧急使用,国内第一款附条件上市疫苗和紧急使用疫苗全部来自北京;全国获批临床的9个团队中和抗体项目,其中6个研发来自北京……

这一系列成绩是首都科研工作者的时代担当,也是北京作为全国科创中心的重大使命

来源:9月15日《新华每日电讯》

作者:新华每日电讯记者涂铭、盖博铭、林苗苗、陈旭

首都科技创新要素的一次集体迸发

今年4月,科兴中维第三条原液生产线在北京大兴建成并正式投产,让疫苗年产能提升到20亿剂。20亿剂,意味着10亿人将获得保护。从0剂到100万剂,再到1亿剂、3亿剂、10剂、20亿剂……在与新冠病毒鏖战中,这样的速度和质量是如何实现的?

时间回到一年前,2020年5月6日,中国医学科学院医学实验动物研究所、浙江疾控、科兴控股、中科院生物物理所等联合在《科学》杂志发表新冠疫苗动物实验研究结果并在杂志官网公布,分析来自中国、意大利、瑞士、英国、西班牙五个国家的11个毒株在灵长类动物中的免疫效果,一时间震惊中外。

“猪都不好运进城的时期,11个毒株怎么‘运进城’?”科兴控股董事长尹卫东半开玩笑地说,疫情初期社会运行按下“暂停键”,企业研发也遇到了难题。但令他欣慰的是,政府得知企业难处后,第一时间协调联防联控小组,从浙江杭州到北京,毒株运输一路“绿灯”。

“在科研成绩面前,各参与主体不会互相吃醋,而是齐心吃饺子。”作为北京市联防联控小组科技组组长,许强见证了疫苗研发全过程。

2020年1月,中国疾病预防控制中心第一时间确定新冠病毒基因序列并向全球发布。而后,在京各科研力量快速行动,军事医学研究院、中科院微生物所、北京生物、科兴中维……所有科研人员舍小家为大家,不计成本、日夜鏖战。

“在这场战役里,一个科学家能够攻关一个点,千万个科学家就能攻关千万个点。”许强说。

在北京科兴中维生物技术有限公司,一场代号为“克冠行动”的疫苗研发计划快速启动,并联推进以灭活疫苗技术路线为主的疫苗研制工作。

疫苗研发经费投入大、研发周期长,在科兴中维疫苗研制最艰难的起步阶段,北京市科学技术委员会启动应急机制,雪中送炭,一周内完成应急科研立项和经费下达,为企业开展疫苗研发提供了第一笔财政资助资金。

有了非典疫苗、甲型流感疫苗等临床研发的经验,尹卫东深知,对于新冠疫苗来讲,产业化与科研同等重要。为协助企业提前筹备生产保障,大兴区政府第一时间协调出7万平方米基地厂房,专门用于科兴中维新冠疫苗生产车间,并“特事特办”短时间内办理了各项开工手续。

回顾大兴基地建设历程,大兴区生物医药基地经理宋世明表示,疫情期间科兴找不到施工队,政府暂停自己项目建设,让出施工队;疫情期间办不了手续,政府直接上门办公,2天办结迁址和营业执照变更,25天完成前期工程施工手续审批,100天建成疫苗生产基地……

“这是北京科技创新要素的一次集体迸发。”北京科兴中维生物技术有限公司总经理高强说,北京举全市之力,各部门精准调度,全链条精心为疫苗研制“突击队”提供服务。

质量就是生命,疫苗尤其如此。2020年3月份,刚分装出第一批新冠疫苗,高强便主动接种第一针。当天,同批疫苗接种实验用恒河猴体内。4月份,研发费用吃紧,尹卫东拍着高强肩膀说,将公司账面现金全部投往研发。5月份,公司在海外多地开展Ⅲ期临床审批,面对国际临床试验的巨大风险,企业能承受吗?尹卫东向记者说:“完全能承受!”

“在国家面前,我们都是‘园丁’,如果我们‘倒下了’,会有更多人冲上去。”这就是北京疫苗研发工作者的群像,大是大非面前,责任永远先行于利益。

疫情袭来,北京市出台了加强新冠肺炎科技攻关的10条措施,组织动员优势力量开展协同攻关,分批部署应急项目,布局了模式动物、全病程信息与样本资源等一批关键技术平台,全力以赴为“阻击”疫情提供共性关键技术支撑。

各参与主体的齐心协力,让北京疫苗接种跑出“加速度”:1月1日起,北京首批新冠病毒疫苗开始接种。截至2021年7月29日,北京市累计报告接种新冠病毒疫苗3667.18万剂次,累计接种1890.97万人,其中1787.29万人完成全程接种。全市18岁及以上常住人口接种率为96.49%,全程接种率91.78%。

最难最紧迫的事就是我们要做的事

抗击疫情离不开各部门的鼎力相助,更离不开科技与科研工作的“硬核”支撑。在这场抗疫攻关战的另一条战线上,有这样一些科技企业、这样一群科学工作者依靠科技与智慧,从事临床救治探索、药物疫苗研发和产品开发等研究,争分夺秒、负重前行。

“人工智能节约出的时间,或许是生命的绿灯。”疫情期间患者人数剧增,影像科医生依靠传统方法肉眼读片不仅耗时,还很难保证病情筛查的准确性。人工智能医疗科技创新企业数坤科技紧贴临床需求,自主研发了一款能够以秒级完成精准定量分析的新冠肺炎AI+CT系统,辅助临床快速准确判断病情及疗效评估,有效节省了一线救援医生超负荷工作时间,也为患者抢夺了更宝贵的诊疗时间。

“打起十二分的精神,争分夺秒。”为有效遏制疫情扩散,对重点人群的新冠病毒核酸检测成为防控疫情的关键环节,检测试剂成为抗击疫情急需的应急物资之一。北京卓诚惠生生物科技股份有限公司在新冠病毒基因序列组公布后,仅用约一周时间便研发出了检测试剂盒,最终获批上市。该试剂盒仅需90分钟左右便可出结果,可用于疑似病例的诊断和高风险人群的筛查。

“发挥一技之长,站好疫情防控第一道岗。”体温筛查是防疫工作的第一道关口,为应对春节后的返程复工潮,北京格灵深瞳信息技术有限公司将测温和视频监控技术结合,仅用8天时间便研发出“双光源疫情检测设备”;北京旷视科技有限公司历经300多个小时攻坚开发出采用“人体识别+人像识别+红外/可见光双传感”技术方案的AI测温系统……“我们希望竭尽所能用技术改变这场原本只靠血肉之躯的人防之战。”北京旷视科技有限公司总裁付英波表示,智能测温系统实现了大人流非接触式精准测温,辅助工作人员快速定位体温异常者,筑牢了北京抗疫的安全防线。

5月上旬,世界卫生组织宣布,国药集团中国生物北京生物制品研究所研发的新冠疫苗正式通过紧急使用认证,纳入全球“紧急使用清单”。这是世卫组织批准的首个中国新冠疫苗紧急使用认证,也是第一个获得世卫组织批准的非西方国家的新冠疫苗,堪称“国货之光”。

“国货之光”的背后,有这样一支“六人小队”,专门从事北京生物制品研究所的疫苗研发。他们昼夜不停,大年初一拿出灭活疫苗研制方案,大年初二做课题汇报,随后前往实验室做研发,一待就是两个月。“一件事、一群人、一直干”是这支队伍的最佳写照,回顾疫苗研发的全过程,中国生物北京生物制品研究所所长、“小队”队长王辉这样说。

为保证疫苗研制的安全性,“六人小队”需在负压环境程度更强的P3实验室里做研发。负压环境下的高强度工作对身体的损耗很大,“从实验室出来就像脚踩一团棉花,因为缺氧脑子反应也慢了。”中国生物北京生物制品研究所疫苗六室副主任梁宏阳说。穿脱防护服要花不少时间,大家就尽量少吃少喝;为了不耽误实验进度,犯了痛风就吃大量止疼药……回想起当时的场景,平时总是笑眯眯的梁宏阳也好几次哽咽。

“我们是国民健康的守护者,我们在用自己的努力筑就一道道预防疾病的安全防线。”一场疫情攻坚战让梁宏阳对自己的职业有了新的体会。

“最难的事、最紧迫的事就是我们要做的事。”科学工作者的责任与担当是抗疫精神最好的诠释。在疫情至暗中,他们坚毅又明亮。

新型举国体制为科技战“疫”加足马力

科技战疫不是一个“线段工程”,它的经验、启示将成为方方面面的宝贵财富。抗疫需要科技的力量赋能,而科技背后体现的恰恰是制度,打破传统思维,活用科技,要从科技要支持,通过科技促进改革,探索建立支持科技创新的新型举国体制。

打科技抗疫攻坚战,不仅要吹响“冲锋号”,还要把急需的攻关项目张出榜,“揭榜挂帅”,调动优质资源组成科研攻关“特种部队”,为抗疫加足创新马力。

在近两年北京市举办的前沿科技创新大赛中,科技抗疫“赛道”成为亮点,包括病毒检测、生物医药、医疗器械等细分领域,定向服务疫情防控,调动了全社会科研力量的积极参与。

能够有效降低漏检率的新型冠状病毒精准核酸检测平台、以人工智能技术为依托的远程会诊和医疗机器人、对新型冠状病毒疑似病例快速分类与鉴别诊断的生物传感技术……英雄不论出处,最具活力的“民间队”创新主体也加入了抗疫“整体战”,进一步推动了科技抗疫关键核心技术的进步和储备,以及新冠肺炎疫情防护所面临技术问题的解决。

据统计,2020年北京市已立项支持10批42项抗疫攻关项目,并加快推进创新产品投入一线应用。

强化成果转化和基础科研同等重要,扁担两头“责任重”。北京通过政产学研协同机制,积极推动北京大学谢晓亮团队研究的中和抗体药物后期转化落地:在中关村生命科学园成立北京丹序生物制药有限公司,负责药物的研发和生产,与百济神州公司共同推进药物的国际临床研究及规模化生产。

诊断试剂的研发,特别是产品研发后期“注册检验、临床试验与注册申报”三个环节,需要大量的精力和时间投入。为此,北京成立诊断试剂专班,迅速摸清研发掣肘环节,组织“新冠肺炎诊断试剂科技攻关技术平台”,将各主体串联,提高各方联动性和主动性,助推卓诚惠生的诊断试剂产品获批上市,有效缩短了从研发到上市的周期。

动物模型是认识疾病的第一关,也是攻克疾病的试金石。没有这个工具,疫情的科技攻关成果就只能埋没于实验室,无法应用于临床。中国医学科学院医学实验动物研究所的科学家团队扛起这份重担,在高等级生物安全实验室里连续工作240余天,与科研仪器、病毒样本为伴,成功研制出世界第一个新冠病毒动物模型。动物模型的应用,揭示了病毒入侵受体、肺炎病理学以及免疫保护的规律,为药物和疫苗的研制提供了有力的科学依据。

“这是对大家心理、意志、体力以及专业技能极大的考验,”中国医学科学院医学实验动物研究所副所长刘江宁说,动物模型早成功一天,疫苗和药物就早成功一天。

一场疫情就是一本教科书。许强认为,在疫情防控过程中,北京有许多经验值得总结,也有一些深层次问题需要思考。比如,发挥大数据、基因测序、人工智能等新型科技作用;形成整体有效的科研攻关组织体系,让各主体在自己的位置上各司其职,不打乱仗;强化基础科研实力;完善新型举国体制等。

“新型举国体制不应该是应急性的,疫情一过就放弃了,而是需要持续推进,不断完善。”许强表示,要凝聚北京国际科技创新中心合力,进一步深化产政学研,集中协调配置资源。

针对复杂多变的疫情形势,接下来,北京将持续发挥科技的重要作用,培育布局重组蛋白疫苗、mRNA疫苗、减毒流感病毒载体疫苗等多种技术路线疫苗研究,建立应对新冠病毒变异的快速分析评价技术体系,为应对新发突发传染病提供更多技术储备。

大战“硝烟”仍在,北京仍在展现作为首都的城市精神与城市担当,披荆斩棘,一往无前。(新华网)

客户文献分享| IF=14.612,基于酶催化的Asp-Phe-Tyr三肽聚合反应癌症免疫疗

本期解读

题目:A Strategy Based on the Enzyme-Catalyzed Polymerization Reaction of Asp-Phe-Tyr Tripeptide for Cancer Immunotherapy
期刊:JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
影响因子:14.612/Q1
合作技术:iTRAQ定量蛋白组学

一、研究背景
释放免疫系统的力量被认为是治疗癌症的重要策略。尽管大多数癌症都表达肿瘤特异性抗原,但免疫疗法仍是保守的,反应低且不良反应频繁。一个主要原因是癌症已经获得了抑制抗原呈递的能力。约70-95%的人类癌细胞下调与抗原呈递相关的蛋白质的表达。这些蛋白质的系统性缺乏促使癌细胞逃脱免疫识别。激活免疫系统的努力主要集中在使用拮抗剂或抑制剂靶向某些蛋白质上。但是,单靶标药物的功效是有限的,而免疫疗法为癌症提供了一个有前景的治疗策略。然而,即使在高抗原负担的肿瘤中,全身抑制抗原提呈仍然极大地限制了免疫治疗的应用。在此,研究者构建了一种基于功能三肽Asp-Phe-Tyr (DFY)的肿瘤蛋白工程系统,该系统可以自动收集和传递靶向细胞的免疫肿瘤蛋白到免疫细胞中。通过酪氨酸酶催化聚合,DFY三肽选择性地聚集在酪氨酸酶高表达的黑色素瘤细胞中。然后将富含醌的中间体与肿瘤特异性蛋白通过Michael加成共价连接,形成携带肿瘤蛋白的微纤维,该微纤维可被抗原提呈细胞吞噬,并表现出肿瘤抗原特性以增强免疫效果。在抗原递呈不足的黑色素瘤细胞中,该系统可以成功地富集和运输含有肿瘤抗原的蛋白质到免疫细胞。此外,在小鼠黑色素瘤的体内研究中,DFY三肽经皮传递抑制肿瘤生长和术后复发。

二、技术路线
聚合肽筛选鉴定——聚合肽DFY作用机制解析——DFY作用下功能蛋白差异性分析——肿瘤蛋白交联pDFY的免疫激活机制解析——肿瘤模型DFY抗癌作用验证

三、实验结果
1. 酪氨酸酶催化聚合DFY。
首先,研究者筛选得到一种可被酪氨酸酶催化聚合的肽DFY(Asp-Phe-Tyr),并观察到在聚合过程中产生了不溶性黑色沉淀物,利用倒置显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察均表明是由DFY聚合成的微纤维(图1b和图1b)。然后,研究者研究了各种细胞系中酪氨酸酶基因(TYR)表达的差异,基于CCLE数据库(https://t.cn/Ev9rmGW)分析了TYR基因在740个细胞系中的表达水平,结果表明,与其他癌细胞分型相比,黑色素瘤细胞系表现出最高的TYR基因表达量(图1e)。此外,研究了酪氨酸酶过表达的黑色素瘤细胞中DFY的胞内聚合反应(图1f),结果表明DFY在黑素瘤细胞中的聚合是酪氨酸酶依赖性的。此外,研究者验证了DFY的聚合是否可以在体内原位诱导。将DFY和不可聚合肽(Asp-Phe-Phe,DFF)注射到小鼠癌旁组织中以观察其在肿瘤中的清除情况。如图1i所示,注射的DFY比DFF在肿瘤位置停留的时间更长,相比之下,大多数DFF在肿瘤中被快速清除了,因此推测DFY能在肿瘤组织中特异性聚合。

2. DFY的胞内蛋白捕获。
研究者通过MTT分析表明,DFY在33μM的浓度下可抑制小鼠B16细胞的增殖达57%(图2e),在与各种B16细胞抑制剂孵育后,发现单苯甲酮(酪氨酸酶抑制剂)和谷胱甘肽(GSH)均可将B16细胞从DFY聚合引起的细胞死亡过程中拯救出来(图2f)。Ac-DEVD-CHO(凋亡抑制剂),ferrostatin-1(促肥大症抑制剂),necrostatin-1(坏死性抑制剂),TBHQ和BHA(醌氧化还原酶诱导剂)却无法挽救DFY对细胞的伤害。得出的结论是,单苯甲酮和谷胱甘肽的解毒作用归因于GSH和DFY之间的迈克尔加成。通过荧光显微镜观察,发现长期培养后,微纤维从细胞中释放出来(图4Sd,e)。实验证明DFY收集靶细胞的胞内蛋白,并以类似于坏死的方式将它们转运出细胞,并伴随DFY聚合诱导的细胞死亡。因此,由pDFY携带的肿瘤蛋白的释放可能刺激随后的抗原触发的免疫反应。

3. 交联蛋白的蛋白质组学研究。
由于蛋白质的免疫原性因蛋白质而异,研究者研究了通过抗原工程系统收集的蛋白质类型,与金开瑞合作的串联质谱用于定量分析蛋白质含量。如图3a,b和S5所示,在DFY聚合后,确定了190个上调蛋白和346个下调蛋白(倍数变化1.5和P <0.05,超几何测试)。然后通过GO数据库富集分析了这些差异蛋白的功能。结果表明,这些蛋白质大多数与细胞代谢(氨基酸代谢,糖代谢),能量供应(糖酵解,有氧呼吸)和蛋白质合成(核糖体)相关(图3c)。发现这些蛋白质在功能上涵盖了细胞最重要的生物学功能(图3d)。差异蛋白主要来自核糖体,线粒体,细胞核和高尔基体。此外,通过STRING功能蛋白缔合网络研究了DFY聚合后减少的蛋白质之间的相互作用(图3e)。来自细胞器的蛋白质,特别是核糖体,线粒体和细胞核中的蛋白质,形成紧密的簇。该结果表明DFY可以特异性地交联来自这些细胞器的蛋白质,从而导致这些蛋白质的显着减少。另外,作为专业的产生黑色素的细胞器,还分析了在DFY处理的黑色素瘤细胞中黑色素体的蛋白质表达(图S5)。GO富集分析的结果表明,用DFY处理后,黑素体中的大多数相关蛋白也被下调。使用主成分分析(PCA)分析了Cys含量,理论等电点和差异蛋白质脂肪族指数三个指标(图3f),该结果表明被下调的蛋白质可以被DFY结构结合或化学交联。从实验上观察到,DFY处理可抑制线粒体功能,抑制蛋白质合成并损害细胞骨架形成(图S6)。这些实验结果与理论推测吻合良好。

4. 肿瘤蛋白交联pDFY的免疫激活。
为了研究B16细胞释放的纤维是否可以被APC吞噬,通过共聚焦荧光显微镜和流式细胞术检查了B16和APC(RAW264.7和DC)对DFY或pDFY的摄取(图4a,b)。荧光成像表明DFY在各种细胞中积累,但pDFY倾向于被APC吞噬。该观察证明,纤维携带的抗原蛋白更倾向于递送至APC。为了阐明pDFY携带的肿瘤蛋白是否能增强免疫反应,用流式细胞仪进一步分析了裂解物蛋白交联的pDFY在DCs成熟中的能力(图4c)。与裂解物组相比,裂解物+ pDFY在DC的成熟度上增加了2.3倍。此外,与裂解物+ pDFY相比,裂解物@pDFY诱导的DC成熟也更为显着(P = 0.0002)。然后将B16蛋白交联的经pDFY处理的B16细胞和脾细胞以1:10的比例共孵育,以研究智能抗原工程系统引发针对癌细胞的特异性免疫反应的能力(图4d),研究发现经裂解物@pDFY处理的脾细胞消除了59.3%的B16细胞。相反,裂解物或裂解物+ pDFY处理的脾细胞的混合物仅杀死了不到30%的B16细胞。携带肿瘤抗原蛋白的裂解物@ pDFY成功触发了针对B16细胞的特异性免疫杀伤。在此基础上,考虑到pDFY的佐剂作用和交联蛋白的强免疫原性,抗原工程系统可作为黑色素瘤治疗的免疫增强疫苗型材料。最后,经B16荷瘤小鼠皮下药物注射研究,证明了由于某些功能蛋白被裂解物@ pDFY富集,裂解物@ pDFY可以成功激活体内抗癌免疫反应。

5. DFY在不可切除黑色素瘤中的抗癌作用。
随后,研究者对抗原工程系统的肿瘤抑制能力进行了分析。抗PD1抗体(aPD1)或化学治疗药物已与基于DFY的抗原工程系统结合用于治疗B16荷瘤小鼠(图5a)实验结果表明DFY + aPD1的治疗抑制了91%的肿瘤生长。研究者还记录了各种治疗后小鼠的存活率(图5c)。在所有组中,用DFY + aPD1处理的小鼠的存活时间最长。该结果表明,肿瘤周围注射DFY不仅可以收集可能含有肿瘤抗原的肿瘤蛋白,而且可以将免疫原性肿瘤蛋白递送至APC并引起随后的CTL激活以抑制肿瘤进展。酶联免疫吸附试验(ELISA)显示,DFY + aPD1处理后,包括干扰素γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)在内的免疫激活标记物增加(图5f)。

6. DFY经皮给药治疗黑色素瘤。
研究者将凝胶状的DFY @ gel作为一种透皮治疗系统,粘附在皮肤上时释放DFY。如图6g所示,在相同深度下,用DFY @ gel治疗的肿瘤的平均荧光强度(MFI)高于DFY。使用V-C扩散池和荧光光谱仪研究了分离的猪皮中DFY @ gel的透皮吸收。与游离DFY相比,DFY @ gel的透皮渗透提高了1.5倍(图6h)。然后通过测量肿瘤体积评估DFY @ gel抑制肿瘤生长的能力(图6i)。在为期16天的实验中,DFY @ gel显示出与DFY(腹膜内注射)相似的治疗效果。IFN-α在临床上用于术后黑色素瘤的治疗。与临床方案相比,评估了DFY @ gel的治疗效果。IFN-α和经皮凝胶治疗均显着抑制了肿瘤的复发。该结果表明透皮DFY @ gel在预防黑素瘤复发方面具有与临床上使用的IFN-α几乎相同的治疗效果。

四、小结
在这项研究中,研究者设计了一种基于肽的肿瘤蛋白工程系统,该系统对黑素瘤治疗表现出强大的免疫原性。一旦进入恶性黑色素瘤细胞,该三肽进行酪氨酸酶催化的氧化聚合。同时,通过迈克尔加成反应还捕获了来自细胞核,线粒体和核糖体的高免疫原性功能蛋白,这引起了类似于坏死的快速细胞死亡。随后,肿瘤蛋白交联的pDFY从垂死和破裂的癌细胞中释放出来,形成的聚集纤维更易于被APC内吞。因此,设计的肿瘤蛋白质工程系统成功地收集了免疫原性蛋白质并将其递送至APC,并表现出辅助作用以增强免疫应答以消除肿瘤。DFY的经皮免疫疗法在小鼠和小型猪模型中也显示出高效率和高生物相容性,并显着延长了肿瘤小鼠的存活时间。在可切除的黑色素瘤中,发现DFY@gel具有与临床IFN-α治疗相似的复发预防效果。

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