從一名科學(xué)家的視角來(lái)看,盡管新冠病毒造成了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響,但它并不是最可怕的病毒之一。施一的雄心在于向日益頻繁的新發(fā)傳染病主動(dòng)出擊,“我們尤其要去做通用疫苗、廣譜藥物的研發(fā),未來(lái)可能再次發(fā)生疫情,我需要有相應(yīng)的儲(chǔ)備和應(yīng)對(duì)。”
在接受澎湃新聞(.thepaper)記者采訪之前,35歲的施一剛剛?cè)脒x《麻省理工科技評(píng)論》“35歲以下科技創(chuàng)新35人”2020年中國(guó)區(qū)榜單。
施一是中科院微生物研究所最年輕的研究員之一,30歲即晉升為研究員、博士生導(dǎo)師。其本科畢業(yè)于浙江大學(xué)生物科學(xué)專業(yè),2006年至2011年,施一跟隨現(xiàn)中國(guó)疾控中心主任、中科院院士高福在中科院微生物研究所進(jìn)行碩博連讀。博士畢業(yè)后,施一曾作為助理研究員、副研究員在中國(guó)科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院開(kāi)展研究,2016年回到中國(guó)科學(xué)院微生物研究所建立研究組。
用施一的話來(lái)說(shuō),從2011年博士畢業(yè)直至去年,他的重心仍在基礎(chǔ)研究,但新冠疫情“刺激”了他。
“從今年開(kāi)始,我才真正開(kāi)始做一些產(chǎn)業(yè)化往下推的事情?!薄按碳ぁ笔┮坏氖撬惺艿搅艘环N遠(yuǎn)水救不了近火的緊迫感,“如果真要去治病救人,不能光靠我的基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn),所以現(xiàn)在我更希望通過(guò)我前面的一些基礎(chǔ)積累,去做藥物、去做疫苗?!?/p>
“通過(guò)基礎(chǔ)研究去挖掘新的靶點(diǎn),我們才有先機(jī)做到新藥研發(fā),要不然你始終就是拾人牙慧,相當(dāng)于重復(fù)別人已有的概念和技術(shù)來(lái)做應(yīng)用,那么在創(chuàng)新性這一塊是相對(duì)薄弱的,需要更多的基礎(chǔ)研究去推動(dòng)。”
在新冠病毒之前,H5N1、H7N9、埃博拉病毒、寨卡病毒都是施一的老對(duì)手。在過(guò)去的幾年時(shí)間里,施一及其團(tuán)隊(duì)揭示了H5N1和H7N9等禽流感病毒跨種傳播的分子機(jī)制,并系統(tǒng)地歸納和總結(jié)了流感病毒跨種間傳播的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和傳播規(guī)律,該成果與其它相關(guān)重要成果一起入選2013年度中國(guó)十大科技進(jìn)展之一。
施一還揭示了埃博拉病毒入侵宿主細(xì)胞的分子機(jī)制,發(fā)現(xiàn)抗病毒抑制劑設(shè)計(jì)的全新靶點(diǎn),首次從分子水平證實(shí)了第五種病毒膜融合激發(fā)機(jī)制的存在,這是病毒學(xué)領(lǐng)域的一大突破,并入選2016年度中國(guó)生命科學(xué)領(lǐng)域十大進(jìn)展之一和中國(guó)科學(xué)院2016年度十二項(xiàng)重大科技成果“亮點(diǎn)”之一。
在上述這些研究過(guò)程中,施一整合了結(jié)構(gòu)生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等研究方法。施一在接受采訪時(shí)笑言,“經(jīng)常有人問(wèn)我跟施一公老師(編者注:著名結(jié)構(gòu)生物學(xué)家、現(xiàn)西湖大學(xué)校長(zhǎng))是什么關(guān)系,我只能說(shuō)我們?cè)谝恍┭芯考夹g(shù)上可能有相似性,然后共同去研究一些生命學(xué)的本質(zhì)現(xiàn)象。”
談及其科研追求,施一對(duì)澎湃新聞?dòng)浾弑硎?,“原?lái)做基礎(chǔ)研究時(shí)想的是選擇重大科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展研究,能夠有重大發(fā)現(xiàn),并把我們的發(fā)現(xiàn)形成論文在頂刊上發(fā)表,這是當(dāng)時(shí)的追求,現(xiàn)在我想的更多的是去追求實(shí)實(shí)在在地能拿到一些產(chǎn)品,然后這些產(chǎn)品能夠被社會(huì)所應(yīng)用?!笔┮煌瑫r(shí)強(qiáng)調(diào),只有當(dāng)基礎(chǔ)研究足夠扎實(shí)的時(shí)候,做產(chǎn)品才會(huì)成為一件“水到渠成的事情”。
“每次暴發(fā)疫情都會(huì)緊張”
一場(chǎng)疫情擾動(dòng)了整個(gè)2020年,施一的2020年更是如此。
盡管每隔幾年就會(huì)換一種病毒重點(diǎn)研究,但每次暴發(fā)疫情仍會(huì)給施一帶來(lái)緊張感,“去年大年三十那一天本來(lái)是決定回老家,然后臨時(shí)把票給取消掉了,從大年初一我們科學(xué)院就布局了攻關(guān)項(xiàng)目,大家就去做相關(guān)的研究。”
施一及其團(tuán)隊(duì)在這次疫情中主要從新冠病毒聚合酶入手,從而去了解病毒特性。“我們發(fā)現(xiàn),新冠病毒的聚合酶活性是比 SARS病毒低的,這個(gè)認(rèn)識(shí)進(jìn)一步支持了新冠病毒相對(duì)SARS病毒來(lái)說(shuō)其實(shí)有一個(gè)弱化的特性,這也使得它的傳播會(huì)比較廣,因?yàn)椴蝗菀妆徊煊X(jué),而感染SARS相對(duì)來(lái)說(shuō)就有比較明顯的表現(xiàn)?!?/p>
此前的5月30日,施一團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Cell Reports在線發(fā)表了題為“Structural and biochemical characterization of nsp12-nsp7-nsp8 core polymerase complex from COVID-19 virus”的研究論文,該研究描述了核心聚合酶復(fù)合物的近原子分辨率結(jié)構(gòu),該復(fù)合物由nsp12催化亞基和nsp7-nsp8輔助因子組成。
冠狀病毒的復(fù)制由其基因組中的開(kāi)放閱讀框1a(ORF1a)和ORF1ab編碼的一組非結(jié)構(gòu)蛋白(nsps)負(fù)責(zé),這些蛋白質(zhì)組裝成一個(gè)多亞基聚合酶復(fù)合體,以介導(dǎo)病毒基因組的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制。其中,nsp12是具有RNA依賴的RNA聚合酶(RdRp)活性的催化亞基。
施一團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,雖然nsp12本身能夠以極低的效率進(jìn)行聚合酶反應(yīng),而nsp7和nsp8輔助因子的存在會(huì)顯著促進(jìn)其聚合酶活性。因此,他們將nsp12-nsp7-nsp8亞復(fù)合體定義為介導(dǎo)冠狀病毒RNA合成的最小核心組件。
研究結(jié)果顯示,上述復(fù)合物結(jié)構(gòu)與SARS-CoV中相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)高度類似,具有典型的RNA依賴的RNA聚合酶的保守基序,并暗示了輔助因子激活的機(jī)制。生化研究則表明,與SARS-CoV病毒相比,SARS-CoV-2病毒核心聚合酶復(fù)合物的活性降低,單個(gè)亞基的熱穩(wěn)定性降低,提示其具有更好的人適應(yīng)性特征。
值得注意的是,由于宿主的免疫選擇,病毒的表面抗原蛋白易于發(fā)生“漂移”,與之相比,病毒聚合酶發(fā)生突變的概率較小,并且具有更高的進(jìn)化穩(wěn)定性,顯示出作為高效抗病毒藥物靶標(biāo)的巨大前景。施一等人認(rèn)為,了解SARS-CoV-2聚合酶復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和功能是開(kāi)發(fā)新型治療藥物的必要前提。
施一在接受采訪時(shí)還著重提到,“我們也從聚合酶的角度來(lái)去分析了一些具體的進(jìn)化細(xì)節(jié),新冠病毒應(yīng)該是動(dòng)物起源的,而不是說(shuō)是人為改造的?!?/p>
在上述的論文中,施一等人寫道,分子流行病學(xué)研究角度發(fā)現(xiàn)SARS-CoV和SARS-CoV-2可能都來(lái)源于蝙蝠,而此前的流行病學(xué)動(dòng)力學(xué)分析則顯示,SARS-CoV并沒(méi)有完全適應(yīng)果子貍和人這些宿主,SARS-CoV-2卻表現(xiàn)出在人群中高效的復(fù)制和傳播,并且迄今為止還沒(méi)找到確切的中間動(dòng)物宿主,提示這兩種病毒在進(jìn)化上存在較大差異。
另外,相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),人體體溫要低于蝙蝠體溫,在飛行時(shí)蝙蝠體溫可高達(dá)40攝氏度以上。施一等人此次研究發(fā)現(xiàn),SARS-CoV-2病毒核心聚合酶復(fù)合物亞基的熱穩(wěn)定性降低,這暗示了SARS-CoV-2病毒可能經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化,已經(jīng)比SARS-CoV病毒具有更好的人適應(yīng)性特征。
然而,對(duì)于新冠病毒究竟從哪里來(lái)?施一認(rèn)為這不是一個(gè)容易回答的問(wèn)題?!皩?shí)際上病毒溯源不僅僅簡(jiǎn)單的某方面研究,它需要結(jié)合流行病學(xué),而流行病學(xué)證據(jù)是會(huì)湮滅在歷史當(dāng)中,在某個(gè)階段可能會(huì)存在一些生物學(xué)的樣本證據(jù),過(guò)了半年或者更久之后,這個(gè)證據(jù)就不可能再繼續(xù)存在了?!?/p>
除了新冠相關(guān)的科研工作,施一在上半年還承擔(dān)了一些科普工作?!鞍狭艘慌嗄昕茖W(xué)家們,把相關(guān)的新冠知識(shí)告訴大眾、避免恐慌,能夠讓他們更好地了解新冠病毒。 ”
新藥研發(fā)不能“拾人牙慧”
施一還談到,其團(tuán)隊(duì)最近更多的工作則是圍繞上述聚合酶來(lái)開(kāi)發(fā)新的抗病毒藥物。目前大家熟知的針對(duì)聚合酶的藥物有瑞德西韋、法匹拉韋等,但在此次疫情中它們的臨床治療效果還有待改善。
“我們最近靶向新冠聚合酶的輔因子結(jié)合靶點(diǎn)開(kāi)展藥物篩選,發(fā)現(xiàn)有一些多肽藥物在細(xì)胞水平表現(xiàn)出不錯(cuò)的抗病毒效果,所以我們想繼續(xù)推動(dòng)這種新型的廣譜性抗病毒藥物的研發(fā)。”施一對(duì)澎湃新聞(.thepaper)記者表示,“廣譜藥物的研發(fā)需要考慮有效性和安全性之間的平衡,之所以現(xiàn)在廣譜藥它有存在安全性的問(wèn)題,是因?yàn)閺乃陌悬c(diǎn)選擇來(lái)講相對(duì)特異性低,容易產(chǎn)生副作用?!?/p>
施一認(rèn)為,科學(xué)家需要突破現(xiàn)有的靶點(diǎn)概念去找到病毒相對(duì)特異又保守的靶點(diǎn),去做相應(yīng)的藥物研發(fā),獲得有效性、安全性、廣譜性都兼具的藥物。
今年以來(lái),施一希望和產(chǎn)業(yè)界發(fā)生更為密切的聯(lián)系,用他自己的話說(shuō),這多少和疫情的“刺激”有關(guān)?!皬慕衲觊_(kāi)始,我才真正做一些產(chǎn)業(yè)化往下推的事情,以前都是在做一些基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn),是以基礎(chǔ)研究的論文形式為主,今年也是受到新冠疫情的刺激。”
施一回憶,“在上半年的時(shí)候,我就發(fā)現(xiàn)你要實(shí)際去救這些病人的話,你不是靠你的基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn),相當(dāng)于遠(yuǎn)水救不了近火,有這么一種急迫感?!彼绕湎胍龅氖菑V譜藥物和通用疫苗的研發(fā),“就是為了未來(lái)可能再次發(fā)生疫情,我們要做出相應(yīng)的前瞻性儲(chǔ)備和應(yīng)對(duì)?!?/p>
在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中,施一認(rèn)為必然要把企業(yè)納入進(jìn)來(lái),這樣才能夠更好落地?!敖衲甑男鹿谝咔?,使得我們意識(shí)到科研單位必須跟企業(yè)緊密聯(lián)合?!笔┮灰源舜蔚囊恍┮呙绾涂贵w開(kāi)發(fā)舉例,“前期跟公司就是有合作的,所以說(shuō)這一次在新冠當(dāng)中,我們能夠比較快地推進(jìn)。”
在科研工作之余,施一還擔(dān)任中國(guó)科學(xué)院青年促進(jìn)會(huì)理事長(zhǎng)、中國(guó)青年科技工作者協(xié)會(huì)理事?;谶@些職責(zé),他提到未來(lái)還想推動(dòng)青年科學(xué)家和青年企業(yè)家之間的對(duì)話,“現(xiàn)在也在推動(dòng)系列的活動(dòng),讓青年科學(xué)家去了解在市場(chǎng)、企業(yè)界有什么樣的實(shí)際需求;青年科學(xué)家也去展示我們能做什么樣的科學(xué)研究,我們有什么樣的科學(xué)能力去幫助解決企業(yè)的實(shí)際需求。”
對(duì)藥物研發(fā)這樣的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域來(lái)說(shuō),施一認(rèn)為這樣的交流不僅限于青年科學(xué)家和青年企業(yè)家之間,還需要納入醫(yī)院和醫(yī)生,“這三方之間必須形成一個(gè)密切的交流和配合,未來(lái)才能夠更好地去應(yīng)對(duì)我們所面臨的問(wèn)題?!?/p>
當(dāng)然推向產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)更是多年來(lái)基礎(chǔ)研究積累后的“水到渠成”?!捌鋵?shí)我前面的時(shí)間都以基礎(chǔ)研究為主,那時(shí)候主要是去挖掘一些可能的藥物靶點(diǎn)?!?/p>
新藥發(fā)現(xiàn)到底怎么做?在施一看來(lái),關(guān)鍵的一點(diǎn)就是通過(guò)基礎(chǔ)研究,“通過(guò)基礎(chǔ)研究去挖掘新的靶點(diǎn),我們才有先機(jī)做到新藥研發(fā),要不然你始終就是拾人牙慧,相當(dāng)于重復(fù)別人已有的概念和技術(shù)來(lái)做應(yīng)用,那么在創(chuàng)新性這一塊是相對(duì)薄弱的,需要更多的基礎(chǔ)研究去推動(dòng)?!?/p>
施一在接受澎湃新聞(.thepaper)記者采訪時(shí)還談到其對(duì)新冠疫苗的一些觀點(diǎn)?!敖衲暌呙绲耐苿?dòng)其實(shí)是非??斓?,比我們正常的疫苗推進(jìn)得快了很多,我們所擔(dān)心的就是它的一個(gè)安全性,會(huì)不會(huì)引來(lái)一些副作用?”
他提到的一點(diǎn)即為廣泛討論的抗體依賴增強(qiáng)作用(ADE)。ADE表現(xiàn)為在疫苗免疫一段時(shí)間后,病毒再次感染人體時(shí)病毒的復(fù)制不會(huì)被抑制反而會(huì)被促進(jìn),意味著一部分人在接種了疫苗之后,其自身產(chǎn)生的一些非保護(hù)性抗體會(huì)導(dǎo)致疾病的加重。在SARS時(shí)期,科學(xué)家曾在猴子身上做過(guò)SARS病毒疫苗測(cè)試,結(jié)果是存在ADE現(xiàn)象,但后來(lái)因?yàn)橐咔榈慕K止而中斷了相關(guān)疫苗的研發(fā)。
施一談到,針對(duì)新冠病毒的疫苗研發(fā)也有這方面的思考,而截至目前科學(xué)界也無(wú)法完全排除新冠疫苗會(huì)產(chǎn)生ADE的可能性。“我們還沒(méi)法判斷,因?yàn)锳DE的發(fā)生是你打完疫苗過(guò)了一年左右的時(shí)間,當(dāng)你的保護(hù)性抗體水平下降的時(shí)候才可能會(huì)產(chǎn)生的一個(gè)效應(yīng),那么現(xiàn)在我們的疫苗都還沒(méi)有到這個(gè)時(shí)間,所以我們現(xiàn)在還沒(méi)法去評(píng)估它是不是會(huì)產(chǎn)生ADE副作用?!?/p>
施一強(qiáng)調(diào),“我們沒(méi)法等待太多,因?yàn)楝F(xiàn)在很多國(guó)家已經(jīng)隔離了很長(zhǎng)一段時(shí)間了,國(guó)與國(guó)之間的交流基本也是斷的。”從這一角度考慮,他認(rèn)為還是要推動(dòng)一些疫苗具體往下走,如果未來(lái)保護(hù)性抗體水平發(fā)生下降,我們可以通過(guò)再次接種疫苗來(lái)加強(qiáng)免疫保護(hù)。
未來(lái)新冠疫苗仍需要長(zhǎng)期追蹤?!耙呙绲谋Wo(hù)性能夠持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間,這個(gè)是我們需要持續(xù)跟蹤的。當(dāng)疫苗接種完以后,在一年或者是更長(zhǎng)時(shí)間里頭,它有沒(méi)有可能會(huì)產(chǎn)生副作用,這也是我們需要思考的?!笔┮槐硎?。
針對(duì)目前多條路線下的在研疫苗,施一認(rèn)為各有優(yōu)缺點(diǎn),沒(méi)法去直接評(píng)判哪種疫苗最為合適。“只能說(shuō)哪一款疫苗最合適我們國(guó)家,我們就往下推。這里面不僅考慮它的有效性和安全性,甚至還要考慮它的可及性、生產(chǎn)能力等。”
踏入科研“無(wú)人區(qū)”:探索冰川凍土的古病毒
施一的研究也不全在“熱門”領(lǐng)域,他向澎湃新聞(.thepaper)記者介紹了他今年以來(lái)對(duì)一塊相對(duì)“冷門”的領(lǐng)域產(chǎn)生興趣。
“未來(lái)我還會(huì)研究更多的病毒,不局限于現(xiàn)在這種新發(fā)突發(fā)的病毒。”他提到目前其更關(guān)注的是古病毒。值得注意的是,近年來(lái)伴隨著氣候變化的一個(gè)現(xiàn)象是北極地區(qū)永久凍土的融化,而越來(lái)越多的科學(xué)家開(kāi)始擔(dān)憂,這會(huì)讓病毒的潘多拉盒子打開(kāi)。
“現(xiàn)在氣候發(fā)生變化、全球生態(tài)發(fā)生變化,其實(shí)在冰川和凍土這些極端環(huán)境里,它往往埋藏著一些史前的病原微生物,我們現(xiàn)在需要花比較大的力氣去了解這些病原微生物,包括病毒在內(nèi),去了解它的基本特性,做好前瞻性的防御?!?/p>
這項(xiàng)研究需要和地質(zhì)地理學(xué)家、古生物學(xué)家等跨學(xué)科交叉合作。談及未來(lái)的計(jì)劃,施一提到首先我們主要聚焦于采集樣本進(jìn)行分析,“然后我們?cè)偃ジ鶕?jù)樣本的信息去做一些實(shí)驗(yàn)室的判斷,它到底是不是具備致病特性和傳播可能性?!?/p>
施一在接受采訪時(shí)坦言,其本人并不排斥站在聚光燈下,“適當(dāng)?shù)钠毓饽軌蚴箓€(gè)人獲得更多的關(guān)注和支持?!钡麖?qiáng)調(diào),科學(xué)的本質(zhì)是需要靜下心來(lái)潛心研究,“科學(xué)家們更需要在某個(gè)領(lǐng)域自己去深耕,能夠坐得住‘冷板凳’,而且更多的是去探索一些‘無(wú)人區(qū)’。”
探索冰川凍土的古病毒,目前對(duì)施一而言就是一片“無(wú)人區(qū)”。
“它不見(jiàn)得能夠在短期內(nèi)產(chǎn)生很大的影響,但是我覺(jué)得需要有人去做這件事情,你要前瞻性地去做這件事,去深耕‘無(wú)人區(qū)’,把它做成我們所了解的一個(gè)領(lǐng)域?!?/p>
35歲的施一尚屬于青年科學(xué)家陣列,青年科學(xué)家眼下的環(huán)境如何?施一認(rèn)為,“總體而言,國(guó)家現(xiàn)在非常重視青年科學(xué)家,給予青年科學(xué)家更多的機(jī)會(huì),但在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中難免會(huì)出現(xiàn)一些可能不是完全公平的情況,但總的來(lái)說(shuō)是往好的方向在發(fā)展?!?/p>
在他看來(lái),積極主動(dòng)做事情是解決問(wèn)題的關(guān)鍵,“我的成長(zhǎng)過(guò)程當(dāng)中,得益于諸多前輩科學(xué)家的指導(dǎo)和影響。當(dāng)然你不能祈求整個(gè)世界都給你一個(gè)非常公平、非常友好的環(huán)境,逆境可能更能鍛煉你的能力,你通過(guò)自己的努力去改變現(xiàn)在自己的困境,讓它變成順境。”施一認(rèn)為這是青年科學(xué)家更需要培養(yǎng)的一種能力?!?/p>
澎湃新聞?dòng)浾?賀梨萍