在新冠肺炎的背景下,许多技术和工具首次有机会证明自己。三位研究基因疫苗、可穿戴诊断技术和药物发现的研究人员解释了他们的工作是如何应对大流行的挑战的,他们希望每一项技术现在都能继续在医学领域做出巨大改变。

基因疫苗

黛博拉富勒,华盛顿大学微生物学教授

30年前,研究人员首次注入小鼠的外来病原体的基因产生免疫应答。像许多新发现一样,这些第一批基因疫苗有起有落。早期的信使rna疫苗很难储存没有产生合适的免疫力。DNA疫苗更稳定但无法有效进入细胞核,所以他们未能提供足够的豁免权

研究人员慢慢地克服了稳定,获取基因指令他们应该在哪里,并使它们诱导更有效的免疫反应。到2019年,世界各地的学术实验室和生物技术公司已经有了数十种有望用于传染性疾病和癌症的mRNA和DNA疫苗,这些疫苗正在研发中第1阶段和第2期人类临床试验

当2019冠状病毒病(Covid-19)爆发时,mRNA疫苗尤其准备好接受现实世界的测试。的mRNA疫苗的有效性达到94%超过了卫生官员的最高预期

与传统疫苗相比,DNA和mRNA疫苗具有巨大的优势,因为它们只使用病原体的遗传密码,而不是整个病毒或细菌。传统疫苗的开发需要几个月甚至几年的时间。相反,一旦科学家获得了新病原体的基因序列,他们就可以在几天内设计出DNA或mRNA疫苗,在几周内确定临床试验的领先候选人,并拥有在几个月内生产了数百万剂。这基本上就是冠状病毒的情况。

基因疫苗也能产生精确而有效的免疫反应。它们不仅能刺激阻止感染的抗体,还能刺激强大的T细胞反应如果发生感染,立即清除。这使得这些疫苗能够更好地应对突变,这也意味着它们能够做到消除慢性感染或者癌细胞

希望基于基因的疫苗有一天可以为疟疾或艾滋病毒提供疫苗,治愈癌症,取代不那么有效的传统疫苗疫苗或者准备好在下一次大流行开始前阻止它不再是遥不可及的。事实上,许多DNAMRNA.针对各种传染病的疫苗,用于治疗慢性感染和癌症的治疗已经处于先进的阶段和临床试验。作为几十年来锻炼这些疫苗的人,我相信他们对Covid-19的验证效力将迎来一个新的疫苗学时代基因疫苗首当其冲

可穿戴技术和早期疾病检测

Albert H. Titus,布法罗大学生物医学工程教授

在大流行期间,研究人员充分利用了智能手表、智能戒指和其他可穿戴健康技术的扩散。这些设备可以测量一个人的温度,心率,水平的活动,和其他生物识别技术。有了这些信息,研究人员已经能够追踪和检测Covid-19感染甚至在人们注意到他们有任何症状。

作为可穿戴的使用和采用近年来有所增长在美国,研究人员开始研究这些设备的能力监测疾病。然而,虽然实时数据收集是可能的,但以前的工作主要集中在慢性病上。

但这次大流行既是一个镜头,让健康可穿戴设备领域的许多研究人员集中精力,也为他们提供了一个前所未有的实时研究机会传染性疾病检测。在同一时间内可能感染一种疾病的人数,给了研究人员一个庞大的人口基数,以供研究人员根据和检验各种假说。结合这个事实比以往更多的人正在使用具有健康监测功能的可穿戴设备,这些设备收集了大量有用的数据,研究人员能够尝试仅利用可穿戴设备的数据来诊断疾病,这是他们以前只能梦想的实验。

可穿戴设备可以检测Covid-19或其他疾病的症状在症状明显之前。尽管它们已被证明能够早期检测疾病,但可穿戴设备检测到的症状也是如此并非Covid-19所独有。这些症状可以预测许多潜在的疾病或其他健康变化,而且很难说出一个人得了什么病,而不是简单地说他得了什么病厌倦了一些东西

进入大流行后的世界,可能会有更多的人这样做把这套这些设备只会改善他们的生活。我希望,研究人员在大流行期间获得的关于如何使用可穿戴设备监测健康状况的知识,将成为如何应对未来疫情的起点,不仅是病毒大流行,还可能是其他事件,如食物中毒暴发和季节性流感暴发。但由于可穿戴技术主要集中在富人和年轻人群,作为一个整体,研究界和社会必须同时解决存在的差距。

发现药物的新方法

Nevan Krogan,细胞分子药理学教授,加州大学旧金山分校定量生物科学研究所主任

蛋白质是让你的细胞发挥功能的分子机器。当蛋白质发生故障或被病原体劫持时,你就会生病。大多数药物是通过干扰其中一种或几种药物的作用而起作用的失灵或劫持蛋白质。因此,寻找治疗特定疾病的新药的合理方法是研究直接受该疾病影响的单个基因和蛋白质。例如,研究人员知道BRCA基因(一种保护你的DNA不被破坏的基因)与乳腺癌和卵巢癌的发生密切相关。所以很多工作都集中在寻找能影响BRCA蛋白的功能

然而,单独工作的单一蛋白质通常不适合疾病。它们编码的基因和蛋白质是复杂网络的一部分;BRCA蛋白质与几十到几百相互作用帮助它完成细胞功能的其他蛋白质。我和我的同事是a的一部分小但增长领域的研究人员研究这些蛋白质之间的连接和相互作用,我们称之为蛋白质网络。

几年来,我和我的同事们一直在探索这些网络的潜力,以寻找更多的药物来改善疾病。当冠状病毒大流行袭来时,我们知道我们必须尝试这种方法,看看它能否被用来迅速找到一种治疗这种新出现的威胁的方法。我们立即开始绘制人类蛋白质的广泛网络非典- cov -2会劫持病毒进行复制。

一旦我们建立了这张地图,我们就在网络中找到了人类蛋白质药物很容易瞄准。我们发现69种化合物影响冠状病毒网络中的蛋白质其中29种已经被fda批准用于治疗其他疾病。1月25日,我们发表了一篇论文,表明目前用于治疗癌症的一种药物——阿plidin (Plitidepsin)是比瑞德西韦强27.5倍在治疗Covid-19,包括一个新的变种该药物已被批准在12个国家进行3期临床试验新冠状病毒治疗

但这种绘制疾病蛋白相互作用图以寻找新的药物靶点的想法不仅适用于冠状病毒。我们现在已经使用了这种方法其他病原体以及其他疾病,包括癌症、神经退行性精神病疾病

这些地图让我们能够把单一疾病看似完全不同的方面联系起来,并发现药物治疗它们的新方法。我们希望这种方法能让我们和其他医学领域的研究人员发现新的治疗策略,也能看看是否有旧药物可以重新用于治疗其他疾病。

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图片来源:Vektor KunstPixabay.

疫苗和抗病毒是用于对人类和新兴流行病中的病毒感染的主要策略。HIV-1,流感,最近,Zika和SARS-COV-2的出现,构成了重大挑战。对于HIV-1,受感染的个体含有大量的HIV-1变体,这是一种令人生畏的挑战,用于开发疫苗和疗法。相似地, ...

遵循黛博拉:

Albert H. Titus是纽约州立大学布法罗分校生物医学工程系的教授。在加入布法罗学院之前,他是罗切斯特理工学院的助理教授。他于1997年在佐治亚理工学院获得博士学位,并在布法罗大学获得理学学士和理学硕士学位。

遵循阿尔伯特·H。:

Krogan博士出生于加拿大萨斯喀彻温省Regina,并在Regina大学获得本科学位,在加拿大多伦多大学获得医学遗传学博士学位。作为一名研究生,他开创了酵母中大多数蛋白质的系统亲和标记、纯化和分析,导致了最全面的蛋白质-蛋白质交互作用。

遵循妮娃: