醫學科普：新冠肺炎推動的3項醫學創新


圖片來源：納米技術產品數據庫（Nanotechnology Products Database）
許多醫學技術和工具在新冠肺炎疫情的背景下，第一次有機會證明了自己的作用。三位專攻基因疫苗、可穿戴診斷設備及藥物研發的研究人員解釋了他們的研究成果是如何應對大流行病挑戰的，他們希望每項技術都能準備好繼續在醫學領域做出重大的改變。
基因疫苗
Deborah Fuller，華盛頓大學微生物學教授
三十年前，研究人員首次向小白鼠體內注入外來病原體的基因，使其身體產生免疫反應。就像許多其他新發現一樣，第一批基因疫苗的效果很不穩定。早期的mRNA疫苗很難儲存，也沒有產生正確的免疫反應。DNA疫苗更穩定，但無法有效進入細胞核，所以不能產生足夠的免疫力。
研究人員逐步克服了疫苗的穩定性問題，在指定位置獲取了基因指令，並誘導出了更有效的免疫反應。到2019年，世界各地的學術實驗室和生物科技公司已經有了幾十種有希望應用於傳染病治療的mRNA疫苗和DNA疫苗，以及正在研發或者處於一期和二期人類臨床試驗的mRNA和DNA癌症疫苗。當新冠疫情來襲，特別是mRNA疫苗，已經做好了接受現實世界測試的準備。其94%的有效率已超過了衛生官員的最大預期。
與傳統類型的疫苗相比，mRNA疫苗和DNA疫苗具有更大的優勢，因為它們隻使用病原體的遺傳物質，而不需要整個病毒或細菌。傳統疫苗需要數月乃至數年的時間來開發。相比之下，一旦科學家獲取了新病原體的基因序列，他們就可以在數日內設計出mRNA疫苗或DNA疫苗，在幾周內確認進行臨床試驗的候選疫苗，並在幾個月內生產出數百萬劑疫苗。針對新冠病毒的疫苗，基本上就是這樣研發出來的。
基因疫苗也能產生精確有效的免疫反應。它們不僅能刺激用於阻斷感染的抗體，也能激發強烈的T細胞反應，後者能在感染發生的時候清除感染。這使得這些疫苗能更好地應對病毒突變，也意味著這些疫苗可以消除慢性感染或癌細胞。
基因疫苗有一天將可以為瘧疾或艾滋病提供疫苗、治愈癌症、替代效果較差的傳統疫苗，或在下一次大流行病開始前就做好準備阻止疫情，這些希望已不再遙不可及。實際上，很多針對慢性感染疾病和癌症，以及抵禦大規模傳染病的mRNA疫苗和DNA疫苗已經進入末期或臨床試驗。作為從事疫苗研究已有數十年的人，我相信，這些疫苗對抗新冠肺炎病毒的有效性將開啟疫苗學的新時代，而基因疫苗將是最前沿的產品。
可穿戴技術和早期疾病檢測
Albert H. Titus，布法羅大學生物醫學工程學教授


圖片來源：Pixabay
疫情期間，研究人員充分利用了智能手表、智能手環和其他可穿戴健康技術的普及。這些設備可以測量人的體溫、心率、活動水平和其他生命體征。有了這些信息，研究人員甚至可以在患者自己感受到症狀之前，就能跟蹤和檢測新冠肺炎病毒的感染。
近年來，隨著可穿戴設備的使用和普及，研究人員開始研究這些設備監測疾病的水平。然而，盡管這些設備能夠收集實時數據，但之前的研究工作都集中在了慢性病上。
但是，大流行病既像透鏡一樣聚集了許多研究可穿戴健康設備的研究者，也為他們提供了不可多得的機會來研究實時傳染病監測。受新冠肺炎這樣一種單一疾病潛在影響的人數，一度為研究人員提供了大量的人口樣本，並對其進行假設檢驗。隨著越來越多的人使用有健康監測功能的可穿戴設備，以及這些設備收集了大量的有用數據，研究人員能夠試著僅使用設備收集的數據來診斷疾病——這是他們以前做夢都想不到的實驗。
可穿戴設備可以在患者症狀明顯前就檢測出新冠肺炎或其他疾病。雖然可穿戴設備被證實可以及早發現病症，但它們可以發現的疾病症狀並不僅限於新冠肺炎。這些症狀可能預示著許多潛在疾病或者其他健康變化，說一個人患有什麽疾病比簡單地說他們生病了要困難的多。
當全世界進入了後疫情期，可能會有更多的人在生活中使用可穿戴設備，而設備隻會進一步升級。我期待，研究人員在疫情期間獲得的關於使用可穿戴設備監測健康的星空体育官网入口网站，將成為應對未來流行病爆發的起點——不僅僅是針對病毒大流行，也包括類似於群體性食物中毒和季節性流感這樣的事件。然而，由於可穿戴技術的使用集中在富人和年輕人群體中，因此研究群體和社會作為一個整體必須同時解決分配不均的問題。
發現藥物的新方式
Nevan Krogan，加州大學舊金山分校細胞分子藥理學教授，定量生物科學研究所（QBI）主任


圖片來源：QBI新冠病毒研究組。CC BY-ND
蛋白質是讓你的細胞發揮功能的分子機器。當蛋白質功能失常或被病原體入侵時，你通常會生病。大多數藥物通過擾亂一個或多個功能失常或被入侵的蛋白質來發揮作用。因此，尋找治療特定疾病的新藥物的邏輯是，研究受該疾病直接影響的特定基因和蛋白質。例如，研究人員知道BRCA基因能保護你的DNA不受損傷，而這個基因與乳腺癌和卵巢癌的發生密切相關。因此，大量的研究工作都集中在尋找可以影響BRCA蛋白功能的藥物。
然而，單獨發揮功能的單個蛋白質通常不是疾病產生的唯一原因。基因及其編碼的蛋白質隻是機體複雜網絡的一部分——BRCA蛋白與數十種乃至上百種其他蛋白質相互作用，以發揮其在細胞中的功能。我和我的同事研究的正是蛋白質之間的這些聯係和相互作用——我們稱之為蛋白網絡。這個領域還比較小，但一直在快速發展。
這些年，我和我的同事一直在探索蛋白網絡的潛力，期待找到更多使用藥物減輕病痛的方法。當新冠疫情襲來，我們知道我們必須得嚐試這個辦法，看看能否運用蛋白網絡快速找到一個應對這個新威脅的治療辦法。我們立即開始繪製人體蛋白質的複雜網絡圖，SARS-CoV-2病毒會入侵這些蛋白質並進行複製。
一旦建立了這張圖，我們就能在圖中找到藥物容易錨定的蛋白質。我們發現了69種化合物，這些化合物能影響冠狀病毒侵襲網絡中的蛋白質。其中有29種已經經過美國FDA批準，用於治療其他疾病。我們在1月25日發表了一篇論文，表明目前用於治療癌症的藥物Aplidin (Plitidepsin)在治療新冠肺炎方麵的效果是瑞德西韋的27.5倍，這個結果也適用於新冠肺炎病毒的新變種。該藥物已經在12個國家獲得批準，針對新冠肺炎治療進行3期臨床實驗。
不過，繪製疾病的蛋白質相互作用網絡以尋找新的藥物靶點的觀點，不隻是適用於冠狀病毒。我們已將此方法應用於其他病原體感染，以及癌症、神經退行性病變和精神疾病。
這些蛋白網絡圖能幫我們將一個疾病的許多看似沒有關聯的方麵都聯係起來，並發現藥物治療的新方法。我們希望，這個方法能幫我們和其他醫學研究人員發現新的治療策略，並看看一些原有藥物是否能被用於治療其他疾病。
撰文：Deborah Fuller，華盛頓大學醫學院微生物學教授；Albert H. Titus，布法羅大學生物醫學工程教授；Nevan Krogan，加州大學舊金山分校格拉德斯通研究所高級研究員兼定量生物科學研究所主任和教授。
翻譯：魏書豪
審校：郭曉
引進來源：theconversation
引進鏈接：https://theconversation.com/3-medical-innovations-fueled-by-covid-19-that-will-outlast-the-pandemic-156464
本文來自：環球科學



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