计算机算法帮助消灭新冠病毒

最近在世界各国生产和制造的许多疫苗,为结束当前的新冠疫情带来了希望 (路透社)
最近在世界各国生产和制造的许多疫苗,为结束当前的新冠疫情带来了希望 (路透社)

自2019年12月新冠疫情爆发以来,全球范围内感染该病毒的人数已经超过了1.95亿,而且目前这个数字还在不断上升,因为该病毒还产生了许多传播更迅速的变异毒株。

新冠病毒导致的死亡人数目前已经超过了400万,当前约有1400万活跃病例,其中约85000例重症患者还面临着死亡威胁。

在缺乏能够有效消除疫情的治疗方法的情况下,新冠病毒可能仍是威胁着数十亿人生命的全球负担,此外,它还造成了重大的物质损失,并导致了全球的经济衰退。而让这种威胁进一步恶化的是,几乎可以肯定这种具有高度传染性的新冠病毒,由于能够不断发生变异,而将在未来几年内继续存在。

单靠疫苗无法解决问题

近期在世界多国制造的许多疫苗——例如美国的辉瑞疫苗、俄罗斯的“Sputnik-V”疫苗、英国的阿斯利康疫苗和中国国药疫苗等等,无论是已经制成的疫苗还是仍在研制中的疫苗,都为结束这场疫情带来了希望,但是,新的变异毒株的出现却使得出现新的抵抗所有疫苗的毒株成为可能,这也让世界各地的科学家都感到担忧,从而也使发现一种可以有效对抗新冠病毒的所有变体的新疗法,比以往任何时候都更加重要。

在这样的情况下,由加拿大多伦多大学药学院教授马修·沙比拉博士领导的美国化学学会的科学家与研究人员,使用了一种专门为此目的设计的算法,来分析新冠病毒的27 种突变毒株的病毒蛋白,此外,他们还从新冠肺炎患者身上收集了数千个样本,旨在生产和制造能够应对各种突变毒株的单一疗法,而无论其数量如何。该学会在其平台上发布了这项研究中最重要的成果。

科学家们发现,病毒蛋白中存在某些特殊的结合口袋,它们对蛋白质执行维持病毒生命的功能而言非常必要 (半岛电视台)

病毒口袋

药物和治疗通常能与病毒蛋白中存在的特殊口袋相结合,进而消灭这些生物体,其中,治疗破坏了能使病毒保持活性的蛋白质执行其功能。

科学家可以从病毒蛋白质的三维结构中识别出潜在的药物结合口袋,并干扰相关的蛋白质功能,但是随着时间的推移,病毒可能会使这些蛋白质口袋发生变异,从而使药物不再有效,而这就是科学家们在寻求针对新冠病毒的有效治疗方法的过程中所面临的最大困境。

为了解决这个问题,科学家们发现,病毒蛋白中存在的一些结合口袋对蛋白质发挥维持病毒生命的功能而言至关重要,而且这些保守的口袋是难以发生突变的,这也正是马修·沙比拉及其同事们一直在寻求的突破口,也就是从新冠肺炎患者身上收集到的样本中寻找到这种保守的口袋,以输送药物并实现它与药物之间的结合,以消灭具有各种突变形态的病毒。

计算机算法找出致命病毒的弱点

研究小组使用了为此目的而设计的计算机算法,以在15种SARS-CoV-2蛋白的三维结构中识别出药物结合口袋。随后,研究人员又在27种变异的新冠病毒中发现了相应的蛋白质,并对其药物结合口袋的序列进行了比较。他们所使用的算法在新冠病毒的RNA中发现了两个高度保守的蛋白质口袋,尽管该病毒产生了许多突变,但是这两个口袋几乎没有发生任何变化,科学家们将这两个口袋分别称为“nsp12”和“nsp13”。

这两种蛋白质都参与了病毒RNA的转录,科学家们发现,“nsp13”口袋是从新冠肺炎患者身上收集到的数千个样本中表现最稳定的口袋,没有出现任何突变。

研究人员表示,针对“nsp12”口袋的新型抗病毒药物目前正处于II期和III期的临床试验阶段,至于“nsp13”口袋,则是一项全新的发现,并将为在不久的将来最终消灭新冠病毒而研制药物和疗法的试验中成为重中之重。

来源 : 电子网站

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