美國喬治亞州立大學(xué)的研究人員為疫苗的生產(chǎn)商提供了一種新的工具。這種新工具使研究人員能設(shè)計(jì)出針對更多種類疾病甚至是目前很難預(yù)防的疾病的疫苗,。這項(xiàng)研究的結(jié)果公布在5月23日的《美國科學(xué)院院刊》上,。
研究的執(zhí)行者Robert J. Woods和同事描述了抗體如何精確地分別與兩種常見致病細(xì)菌——B群鏈球菌(Streptococcus Group B, SGB)和肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumoniae)相互作用。
研究組的3D模擬技術(shù)使研究人員能夠看到身體的抗體如何與細(xì)菌外衣上的糖鏈結(jié)合,。萬一抗體不能與這種糖鏈結(jié)合,，那么就不能引發(fā)針對細(xì)菌的免疫應(yīng)答。因此,，研究人員試圖通過對這種糖進(jìn)行化學(xué)修飾以使身體能夠?qū)⑦@種細(xì)菌識(shí)別為一種威脅并啟動(dòng)防御機(jī)制,。
Woods和同事之所以選擇研究B群鏈球菌和肺炎鏈球菌是由于它們的毒性以及它們有非常相似的外衣（outer coats）。從化學(xué)的角度來看,，這兩種細(xì)菌具有相同的分子骨干,。唯一的差別是肺炎鏈球菌14的這種側(cè)鏈中少了一個(gè)酸性糖分子。
免疫系統(tǒng)能夠針對這兩種細(xì)菌產(chǎn)生抗體,，但是盡管它們表面的糖鏈很相似,，但是針對其中一種細(xì)菌的抗體通常卻不能識(shí)別另外的那種細(xì)菌，因此無法預(yù)防另外一種細(xì)菌的感染,。
為了要弄清為何無法產(chǎn)生交互免疫力（cross-immunity）,，研究人員構(gòu)建了一種能夠預(yù)測長鏈糖中的原子如何與身體的抗體相互作用的計(jì)算機(jī)模型。這種模型考慮到了糖分子間不同的吸引力,、糖分子與水分子以及環(huán)繞著它們的離子之間的引力,、糖鏈運(yùn)動(dòng)和折疊模式等因素,。
通過在16臺(tái)電腦上進(jìn)行了700小時(shí)的模擬，終于觀察到這種酸性側(cè)鏈賦予了III型B群鏈球菌的表面糖骨架一種伸出的,、類螺旋形態(tài),。當(dāng)免疫系統(tǒng)“看到”這種螺旋形狀時(shí)，就會(huì)制造能夠識(shí)別這種形狀的抗體,。
另一方面,，肺炎鏈球菌14表面的糖缺少這種伸出的螺旋形狀，因此無法被III型B群鏈球菌的抗體所識(shí)別,。而肺炎鏈球菌14的抗體只能識(shí)別細(xì)菌表面糖鏈的一個(gè)短序列,。
此前，研究人員只能在理論上推測出這種關(guān)系,，但現(xiàn)在他們已經(jīng)能夠清晰地證明這些結(jié)合模式可用于研制光譜的新疫苗,。Woods的研究組雖然只對兩種細(xì)菌進(jìn)行了分析，但他們相信這種技術(shù)還可用于研究其他種類的細(xì)菌,。
目前,，該研究組正在分析腦脊髓膜炎雙球菌（Neisseria meningitidis）——一種引發(fā)腦膜炎的細(xì)菌。這種細(xì)菌進(jìn)化形成的一些菌株,，其外層攜帶與人類細(xì)胞相同的糖,。這些菌株就好比披著羊皮的狼一般逃過身體免疫系統(tǒng)的眼睛，即身體不能對它啟動(dòng)一個(gè)及時(shí),、強(qiáng)有力的免疫應(yīng)答,。一旦構(gòu)建了它的糖鏈的精確模型，人們就能對這些糖鏈進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，從而使身體能夠識(shí)別它,。
