百萬(wàn)整編師里“挑出”最強(qiáng)“狙擊手”

——清華大學(xué)張林琦教授領(lǐng)銜研發(fā)抗新冠病毒特效藥初步成果誕生記

學(xué)生記者 張同順

疫情當(dāng)前,，如果說(shuō)醫(yī)務(wù)人員在“戰(zhàn)場(chǎng)”在醫(yī)院，那么科研人員的“戰(zhàn)場(chǎng)”就在實(shí)驗(yàn)室。

4月1日,，在北京市新型冠狀病毒肺炎疫情防控工作新聞發(fā)布會(huì)上,，清華大學(xué)介紹了清華抗疫攻關(guān)情況，第一批8項(xiàng)抗疫應(yīng)急項(xiàng)目中,，張林琦教授領(lǐng)銜的單克隆抗體藥物5月底將進(jìn)行動(dòng)物安全性和有效性試驗(yàn),。

研發(fā)抗新冠病毒特效藥初戰(zhàn)告捷，離勝利更近了一步,。

讓我們走近張林琦教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì),，看看疫情發(fā)生以來(lái)他們分秒必爭(zhēng)的戰(zhàn)“疫”故事。

大年初一集結(jié)出征

2020年春節(jié),，是一個(gè)特別的春節(jié),。

1月11日，距離庚子鼠年春節(jié)還有半個(gè)月時(shí)間,，復(fù)旦大學(xué),、中科院、中國(guó)疾控中心等單位在開(kāi)放式病毒學(xué)網(wǎng)站向全世界公布了第一個(gè)新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）完整基因組序列,?；蛐蛄幸还迹⒓匆l(fā)了全球的關(guān)注,。

在北京,，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授張林琦繃起敏感的神經(jīng)，多年來(lái)他一直專注于HIV及SARS,、MERS等新發(fā)突發(fā)病毒的研究,，這種新型病毒與SARS基因序列的相似性，讓他本能地產(chǎn)生警惕,。

在同一座科研樓辦公的清華大學(xué)生命學(xué)院教授王新泉,，此時(shí)看到病毒基因，同樣敏感起來(lái),。

兩個(gè)人幾乎同時(shí)撥打了對(duì)方的電話,，達(dá)成共識(shí)：這個(gè)病毒非同小可，必須立即著手研究,。他們決定立即啟動(dòng)新冠表面蛋白基因序列的合成,。1月15日晚9時(shí)，張林琦和王新泉帶領(lǐng)兩個(gè)團(tuán)隊(duì)一同召開(kāi)了動(dòng)員會(huì),，對(duì)新冠病毒研究的整體布局和實(shí)施制定了周密的計(jì)劃,，并立即開(kāi)始行動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生們能不回家就不回家,，該退票的退票,。

接下來(lái)病毒傳播的進(jìn)展速度，證明了張林琦和王新泉二人的預(yù)判。1月23日,，臘月二十九,，武漢宣布封城。

研究需要加速,，但科研組需要的患者恢復(fù)期血液樣本還沒(méi)有著落,。

此刻在深圳，深圳市第三人民醫(yī)院的張政教授也同樣焦急萬(wàn)分——作為國(guó)家感染性疾病臨床研究重點(diǎn)單位和一線臨床單位,，深圳三院雖然有新冠病毒患者恢復(fù)期血液樣本,，但并不具備條件對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)和全面的分析。

1月24日的除夕,，張林琦和張政的心思都沒(méi)在春晚和節(jié)日的喜慶上,，各有所思。也許是心有靈犀,，0時(shí)40分,，新年的鐘聲剛過(guò)，張林琦正在刷微信上的聯(lián)系人時(shí),，一條春節(jié)祝福短信讓他眼前一亮,，這條短信正是來(lái)自深圳三院的張政。三院是新冠病毒患者定點(diǎn)收治單位,，他們肯定有恢復(fù)期患者的血液樣本,。而張政發(fā)微信也正有合作的意向，二人無(wú)巧不成書(shū),。

1月25日,，大年初一。張林琦,、王新泉,，兩位在SARS、MERS等病毒研究配合十余年的老同事,，張林琦,、張政，曾在HIV研究上有過(guò)合作的好朋友,。北京深圳,，三人兩地，正式帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)集結(jié)出征,。

張林琦教授（右一）,、王新泉教授（右二）和團(tuán)隊(duì)科研人員

張政教授

制作最精確“釣餌”

早在今年2月，國(guó)內(nèi)收治新冠肺炎病人的一些醫(yī)院就開(kāi)始采用“血漿療法”,。所謂的“血漿療法”,，其實(shí)真正能夠幫助病人的不僅僅是患者康復(fù)期的血漿，更重要的是存在于其中的新冠病毒特異性抗體,。

“實(shí)際上,，我們通常所說(shuō)的免疫力，其中很大程度就是指的是血液里流淌的抗體,，這些抗體是體內(nèi)百千萬(wàn)的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的,，數(shù)量非常之大，占血漿蛋白的20%,，給身體提供了強(qiáng)大的免疫能力,。”張林琦說(shuō),。

所以,，把產(chǎn)生新冠病毒抗體的B淋巴細(xì)胞里的抗體基因找出來(lái)是第一步。但是人體產(chǎn)生抗體的B細(xì)胞百千萬(wàn),，而且有的B細(xì)胞是產(chǎn)生針對(duì)其他病毒抗體的,，要真正找到抗新冠病毒的抗體就如“大海撈針”，必須制作一個(gè)“釣餌”,。這個(gè)“釣餌”是某種特定蛋白（類RBD蛋白）,，這種蛋白能和產(chǎn)生新冠病毒抗體的B細(xì)胞結(jié)合，從而將其“釣”出來(lái),。

張林琦表示,，這部分工作需要在具備制造條件的清華實(shí)驗(yàn)室展開(kāi)，而且做出來(lái)的這種蛋白和RBD蛋白與活病毒表面的相應(yīng)蛋白應(yīng)該具有極高的相似度,?！爸谱鬟@種蛋白就像配鑰匙，如果配出來(lái)的鑰匙與原裝的不符合,，形狀七扭八歪,，那‘釣’出來(lái)的B細(xì)胞也不會(huì)具有抗新冠病毒的能力，屬于不合格的B細(xì)胞,。既然是‘海釣’,，那魚(yú)兒最喜歡吃什么，我們就要喂它們最想吃的‘釣餌’,?！?/p>

“在這方面，在過(guò)去幾年里,，我和張林琦老師一起合作已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),。”王新泉說(shuō),，養(yǎng)兵千日用兵一時(shí),，春節(jié)的氣氛完全掩蓋在實(shí)驗(yàn)室緊張的節(jié)奏中,，在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的共同努力下，團(tuán)隊(duì)人員緊鑼密鼓制作出了這種蛋白,，而且結(jié)構(gòu)和純度非常高,。

1月31日，新鮮出爐的蛋白試劑被即刻發(fā)往深圳,。

蛋白試劑

“挑”出最強(qiáng)抗體

蛋白試劑到達(dá)深圳,，張政團(tuán)隊(duì)立即開(kāi)始工作。通過(guò)抗體分析,、分離和評(píng)估,，為了趕時(shí)間，除了吃飯睡覺(jué),，他們幾乎不出實(shí)驗(yàn)室,，成功從百千萬(wàn)B細(xì)胞中“釣”出206株抗新冠病毒單克隆抗體及其編碼基因。

2月9日,，這些單克隆抗體及其編碼基因發(fā)回北京,。

拿到基因后，張林琦和王新泉團(tuán)隊(duì)立即在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)這些基因進(jìn)行擴(kuò)增,，放在細(xì)胞里面產(chǎn)生抗體,，開(kāi)始評(píng)估這206株抗體的結(jié)構(gòu)功能，特別是阻斷病毒進(jìn)入細(xì)胞的能力,。

評(píng)估的過(guò)程也是爭(zhēng)分奪秒,，由于時(shí)間緊迫，實(shí)驗(yàn)室先對(duì)前20個(gè)抗體進(jìn)行了仔細(xì)評(píng)估,，評(píng)估到大約3-4個(gè)最強(qiáng)抗體,，占比10%-20%。

張林琦打了個(gè)比喻：人體中有數(shù)量達(dá)百千萬(wàn)的混合抗體,，它們的特性和功能都不一樣,，即使是抵抗同一種病毒的抗體，它們的抑制,、抗擊能力也是有差別的,。如果把綜合抗體群比喻成整編部隊(duì)的話，多克隆抗體就是各兵種部隊(duì),，單克隆抗體就是其中的一個(gè)個(gè)戰(zhàn)士,。每名戰(zhàn)士各有所長(zhǎng)，有的類似步兵,，有的類似騎兵,，有的類似狙擊手，它們所攜帶的武器和攻擊的目標(biāo)也各不相同,，有的擅長(zhǎng)襲擊病毒的胳膊,，有的擅長(zhǎng)襲擊病毒的腿,，有的擅長(zhǎng)襲擊病毒的心臟。其中,，具有心臟等關(guān)鍵部位攻擊能力的狙擊手能對(duì)病毒造成更大的殺傷力,，它們是整編部隊(duì)里最優(yōu)秀的戰(zhàn)士。

“我們的工作就從康復(fù)者血漿的B淋巴細(xì)胞中,，分離出抗新冠病毒的最優(yōu)單克隆抗體及其編碼基因,，也就是挑出其中殺傷力最強(qiáng)的戰(zhàn)士,，拿到這些戰(zhàn)士的基因,，并由此獲得大量復(fù)制最具殺傷力抗體的根本模板?！?張林琦說(shuō),，評(píng)估出來(lái)的這3-4個(gè)抗體，即是研發(fā)治療和預(yù)防新冠病毒高效單克隆抗體藥物的根本保障,。

真正搞懂“鑰匙和鎖”

篩選出這些抗體之后,，團(tuán)隊(duì)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到解析這些抗體是如何阻斷病毒進(jìn)入細(xì)胞的，真正搞懂其中的機(jī)制,，破解制作抗體特效藥的玄機(jī),。

對(duì)冠狀病毒研究多年的張林琦和王新泉，對(duì)病毒進(jìn)入人體的機(jī)制早已有所發(fā)現(xiàn),。病毒進(jìn)入人體后,，人體能否繼續(xù)保持健康，關(guān)鍵在于病毒是否會(huì)進(jìn)入細(xì)胞,，病毒進(jìn)入細(xì)胞是其能夠復(fù)制的條件,。很多抗體的作用靶點(diǎn)就是病毒表面的刺突蛋白，刺突蛋白上的RBD蛋白即是病毒進(jìn)入細(xì)胞的一把重要“鑰匙”,，病毒的RBD蛋白與受體的ACE2的結(jié)合,，即可打開(kāi)細(xì)胞的“鎖”進(jìn)入到人體，這即是“鑰匙和鎖”的關(guān)系,。

王新泉介紹,，幾個(gè)月來(lái)，他和張林琦通過(guò)晶體學(xué)方法解析了新冠病毒的這把“鑰匙”,，包括RBD蛋白和受體結(jié)合的高分辨率機(jī)體結(jié)構(gòu),，及其與受體相作用的過(guò)程。他們?cè)谑澜缟下氏冉馕隽俗罡叻直媛实摹€匙和鎖’之間的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),，為認(rèn)識(shí)病毒進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)奠定了基礎(chǔ),，同時(shí)，也對(duì)阻斷新冠病毒進(jìn)入人體的研發(fā)具有重要的指導(dǎo)作用（該文章3月30日在《自然》發(fā)表）,。

“現(xiàn)在,，我們就是要在體外制備大量的挑出來(lái)的最強(qiáng)抗體,，再讓這些‘優(yōu)秀戰(zhàn)士’進(jìn)入體內(nèi)特異識(shí)別病毒表面蛋白的關(guān)鍵靶位，阻斷病毒鑰匙打開(kāi)細(xì)胞鎖的關(guān)鍵一步,，以阻止病毒有效進(jìn)入人體細(xì)胞,，抑制病毒復(fù)制，這也是研制的特效藥的關(guān)鍵原理和邏輯,?！蓖跣氯f(shuō)，下一步,，他們還要深入了解這些抗體的其他作用位點(diǎn)和作用機(jī)制,，更好地利用這些抗體，甚至可以利用兩種和三種抗體的配伍,，增強(qiáng)病毒阻斷能力,。

分秒必爭(zhēng)，日夜兼程

這次應(yīng)急研發(fā)任務(wù),，從1月25日三個(gè)團(tuán)隊(duì)正式展開(kāi)工作,，到3月13日的初步成果《抗新冠病毒高效中和抗體的分離與研究》（Potent human neutralizing antibodies elicited 1 by SARS-CoV-2 infection）在預(yù)印本上發(fā)布。三個(gè)團(tuán)隊(duì)在七周時(shí)間里始終堅(jiān)持互助互補(bǔ),、無(wú)縫銜接,、日夜兼程的高效科研機(jī)制，可以說(shuō)是一支“神團(tuán)隊(duì)”,。

而這七周的時(shí)間里,，不管是指導(dǎo)協(xié)調(diào)的張林琦、王新泉,、張政三位教授,，還是從事基礎(chǔ)科研的年輕科研人員，大伙都憋著一股勁兒,，爭(zhēng)分奪秒為特效藥研制趕進(jìn)度,。

王新泉教授和他的助手葛繼灣博士在解析新冠病毒表面蛋白與細(xì)胞受體的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，形成的晶體要放到X光衍射機(jī)衍射,，通過(guò)衍射才能判斷晶體的結(jié)構(gòu),。衍射機(jī)只有上海有，但是當(dāng)時(shí)存在交通管制,，他們想方設(shè)法,，終于連夜把晶體送到上海。

深圳三院的鞠斌博士曾在中國(guó)疾控中心從事研究,，有深厚的技術(shù)基礎(chǔ),，對(duì)免疫學(xué)有獨(dú)到的理解，在獲得患者恢復(fù)期血樣后,，在很短的時(shí)間內(nèi)就篩選了可以結(jié)合新冠病毒RBD的抗體細(xì)胞,，成功分離出206株抗新冠病毒的單克隆抗體及其編碼基因,。

清華大學(xué)張林琦團(tuán)隊(duì)的張綺博士在獲得206株抗新冠病毒的單克隆抗體序列之后，迅速展開(kāi)合成,，開(kāi)展了一系列的生化實(shí)驗(yàn),，評(píng)估和驗(yàn)證抗體的結(jié)合能力、與受體ACE2的競(jìng)爭(zhēng)能力,、抗體之間的相互作用等,。此外還嘗試構(gòu)建和優(yōu)化不具有感染能力的“假病毒”，雖然過(guò)程并不順利,，但是在克服諸多困難后,，迅速對(duì)抗體中和能力開(kāi)展評(píng)估，14天找到最優(yōu)高效抗體,。

張林琦和年輕的科研人員在一起

其間最讓他們糾結(jié)的是,，受疫情交通管制的影響,，北京與深圳之間原來(lái)一兩天就能寄到的試劑,，2月的時(shí)候延遲非常嚴(yán)重，有一次竟然用了10天,，實(shí)驗(yàn)過(guò)程被打斷,，耽誤了很多時(shí)間。但是張綺和鞠斌等每晚電話會(huì)議堅(jiān)持推進(jìn),，做好實(shí)驗(yàn)思路的準(zhǔn)備,，盡量減少耽擱。

而最讓他們感動(dòng)的是習(xí)近平總書(shū)記在3月初來(lái)清華考察新冠肺炎防控科研攻關(guān)工作,，總書(shū)記平易近人的鼓勵(lì)讓他們更加信心百倍,，內(nèi)心更為篤定。

目前,，團(tuán)隊(duì)的各項(xiàng)工作依然在有序推進(jìn),。3月30日，《自然》期刊已經(jīng)正式發(fā)表團(tuán)隊(duì)的科技攻關(guān)成果《新冠病毒刺突蛋白受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域與受體ACE2復(fù)合物的結(jié)構(gòu)》（Structure of the SARS-CoV-2 spike receptorbinding domain bound to the ACE2 receptor）,。同時(shí),，在科技部、國(guó)家衛(wèi)健委,、教育部和北京市的支持和幫助下,，團(tuán)隊(duì)已啟動(dòng)了與騰盛博藥等企業(yè)的聯(lián)合攻關(guān)，以及與藥審中心的全面溝通,，打通了研發(fā),、生產(chǎn)、安評(píng)和臨床試驗(yàn)的全鏈條,，5月底高效抗體藥物可進(jìn)入動(dòng)物,，開(kāi)展安全性和有效性評(píng)估,。

編輯：高原 李華山

審核：程曦