【醫療生技】華裔高中生跨領域篩出可能的抗流感化合物,阻斷病毒蛋白質合成

作者 | 發布日期 2013 年 07 月 22 日 8:14 | 分類 生物科技 , 醫療科技
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電腦不只可選土豆,運用在科學研究上則能節省時間,提升正確性,還能找出流感新藥。Google Science Fair 2013 全球入圍 17-18 歲組的 Eric Chen,用電腦科技與生化實驗結合的方式,找出可能的抑制流感病毒的化合物,提供新藥開發方向。目前 Eric 也將結果申請專利。



在專案描述中,Eric 這麼說:

新興高致命性流感病毒出現像是 H5N1 和 N7N9,對世界是一大威脅。我的專案希望經由尋找新的流感核酸內切酶抑制劑,引領開發另一種抗病毒藥,能有效對抗流感病毒包括造成疫情的病毒株。而經由結合電腦模型還有生物研究,我辨識出一些新的潛在的核酸內切酶抑制劑。

Eric依據先前研究成果,針對新發現的流感病毒 RdRP (RNA-depend RNA polymerase) 的子單位 PA 具有核酸內切酶功能,找出能抑制核酸內切酶的化合物。Eric 用波斯頓大學 Sandor Vajda 和 Dima Kozakov 研究的軟體,以及網站伺服器 FTMAP,從資料庫篩選與 PA 高度親和的化合物官能基。最後搭配生化實驗,檢驗候選化合物是否真的減低核酸內切酶活性,將候選化合物減到只剩六個。藥理學測試,針對最後找出來的六個化合物做毒性測試,其中代號 C03 與 C09 的化合物由於具有低毒性,為理想的抑制劑。最後選出來這兩個具有新藥開發潛力的化合物。由於結果相當顯著,Eric 將篩選的結果申請專利。

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流感病毒的基因體有八個基因,轉譯八種蛋白質,分別與入侵、離開宿主細胞,複製病毒基因等功能。其中流感病毒的 RdRP 為三個子單位構成,由 PA、PB1、PB2 構成。其中 PA 與核酸內切酶功能的部分,在不同病毒株的基因序列相當一致。所以針對 PA 核酸內切酶部分的藥物,對不同流感病毒株都有效。

目前主要的抗流感藥物,阻斷病毒進入宿主細胞的機制,還有離開宿主細胞的機制。而 Eric 的研究依據先前研究成果,換不同的方向,透過抑制病毒 PA 蛋白質的核酸內切酶活性。透過核酸內切酶功能,病毒透過 5’-snatching 搶走宿主的蛋白質製造工廠-核糖體,轉而製作病毒所需的蛋白質。針對 PA 蛋白的好處是人類沒有RdRP,不會用 RNA 為模版複製 RNA,針對病毒的 RdRP 為標地,對人類的影響也小。

651px-Virus_Replication_large.svg▲By User:YK Times [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC-BY-SA-2.5-2.0-1.0], via Wikimedia Commons

Eric 他找出的化合物有朝一日能發展成新藥,減緩流感大流行時的疫情規模。他使用的篩選方式用在其他疾病也能加速尋找可能的新藥化合物。 

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