鄭州大學

鄭大故事:科研是一份熱愛、一份投入、一份執著——記生命科學學院教授王愛萍

發布時間:2022年07月10日 信息來源:黨委宣傳部 生命科學學院

鄭大故事:科研是一份熱愛、一份投入、一份執著——記生命科學學院教授王愛萍

2021年9月3日下午,我國生物醫藥行業的領軍企業、國務院國資委直屬央企、中國首款獲批附條件上市新冠病毒疫苗生產者——中國生物技術股份有限公司,與鄭州大學簽署新藥創制戰略合作框架協議,雙方共同開發由生命科學學院分子免疫學研究團隊研制出的新冠肺炎亞單位蛋白質疫苗。

由張改平院士指導、王愛萍教授團隊研制的疫苗,得到了國家權威部門的認可,這意味著其所在的實驗室進入到新冠疫苗研究水平的第一梯隊。和我國疫苗領軍企業的攜手,標志著研究成果向產業化邁出了堅實的一步,也意味著鄭州大學將在阻擊新冠肺炎疫情的戰場上為中國乃至人類社會的最終勝利增加一枚新的籌碼。

王愛萍教授是鄭州大學生命科學學院教授、博士生導師、河南省免疫生物學重點實驗室主任,主要從事分子免疫學及免疫學快速檢測技術和新型疫苗的研究,獲得國家科技進步二等獎1項、河南省科技進步獎6項,獲國家授權發明專利15件,發表SCI論文及核心期刊研究論文100余篇。

王愛萍對科研工作有著冷靜而深刻的認知,她告訴我們:“科研是一份熱愛、一份投入、一份執著!”在與我們對話過程中,她始終面帶微笑,對團隊的研究成果充滿自信,并用一系列國家權威部門的數據展示了疫苗優秀的效果:284萬的抗體水平,十萬以上的中和效價,同時覆蓋原始株、Delta、Gamma、Beta。

看著置物架上的藥品,我們不由得心生感慨:隨著這些藥品越來越多地與相關企業平臺合作,走向市場并實現產業化,未來,每一種藥品都可能是一個改變人類生存的故事,而王愛萍和她的團隊,就是觸發或開啟這些改變人類生存和生活故事的人。

理想疫苗,助力高效防疫

2021年下半年,德爾塔病毒大規模感染來襲,截至11月10日,本輪疫情波及20個省份,全國累計報告新增本土陽性病例達千例以上,伴之而來的是司空見慣的防控措施:全員核酸與全域封控。與上半年有所不同的是,在下半年的數次多地區感染事件中,民間對全員核酸檢測、新冠疫苗接種、加強針接種提出了很多問題。

顯然,在能夠治愈新冠的特效藥出現之前,疫苗將是承載無數人對恢復到2019年前“正常生活”期盼的最為重要的一個寄托——新冠作為一種傳染性極強的新型病毒,在特效藥出現前,多數病人需要專業醫護人員根據個體情況確定診療方案,這意味著,一旦疫情大規模爆發,將極大沖擊相關地區的醫療系統和社會穩定。所以,在無法滿足“與病毒共存”的安全條件之前,中國多數地區仍有很大可能會出現下一次全員核酸或全域封控。

“嚴格封控并不是應對疫情的最優方案,在抵御新冠的防線上,疫苗是最重要的組成部分,研發最為理想的疫苗并且進行大規模接種,有可能結束當前經常封控的局面。”王愛萍說。王愛萍介紹,“評估新冠疫苗有效性的重要指標之一是受試者體內抗體的含量,在我們看來,效價強度較高、能以微量藥物達到百分百防護效果的疫苗,才能是理想的疫苗”。

這種評價標準來自中國工程院院士、分子免疫學與抗體工程研究所的主持者張改平。2017年,他在文章中提到“免疫次數多、免疫劑量大,會使動物機體免疫系統承受壓力過大,從而導致免疫保護效果欠佳”。基于此,他決定研制“新概念疫苗”,又稱為“超級疫苗”,即“精確、微量、純化、安全、高效”的疫苗。

“所謂的‘超級精準’,就是人體需要什么樣的免疫,就利用疫苗去精準啟動。滅活病毒的表面會有數百種蛋白質,被注入人體后,人體就會對它們起反應,但是實際上可能只有一種免疫反應能夠對該病毒起殺滅作用,而其他反應則會導致人體出現副作用。我們研制的目的就是要讓藥物到達精確的結構位點,用最少量的抗原去靶向啟動免疫反應,有效啟動免疫應答不浪費免疫潛力,能夠應對病毒的變異,這就是張改平院士所說的‘力爭把特定疫苗做到最高境界’”,王愛萍說。

新冠疫情暴發后,這一概念被王愛萍及其團隊運用于疫苗研發中,現在,研究所研制的疫苗在動物免疫試驗中表現突出:三種抗原均可誘導高水平的中和抗體產生,效價強度可達到上百萬,甚至超過檢測上限,并均已完成實驗室藥效學評價和P3實驗室的動物攻毒保護實驗,在動物攻毒保護實驗中實現百分百保護的良好效果。

“我們相信我們的疫苗能夠為減輕國際防控壓力提供新的價值點。不僅僅是新冠疫苗,我們對多種病毒疫苗包括登革熱、SARS等都有研究,主要是作為技術儲備,以保證一旦有意外出現,能夠在短期內為國民的健康建立起防線,這是我們實驗室的工作目的之一”,王愛萍告訴我們。

疫苗研發,仍有很長的路要走

新冠病毒是高度糖基化(其糖基化位點是艾滋病毒的2倍以上,因此更容易產生突變)的一種RNA病毒,是除SARS和MERS外人類所遭遇的第三種可通過物種傳播而導致人類大規模感染的冠狀病毒,在其出現之前,并沒有成功上市的同類病毒疫苗。由于對病毒致病性、感染過程以及在人體內的應答過程較陌生,因此疫苗研發過程中也是困難重重。

世衛組織數據顯示,截至2021年1月,世界范圍內“處于臨床試驗階段的疫苗共有64種,處于臨床前研究階段的疫苗有173種”。這是一場人類與病毒之間的戰爭,疫苗是這場戰爭中的首要戰略物資。美國杜克大學全球健康創新中心在《The Launch and Scale Speedometer》中指出,“以2劑疫苗估算,大約需要110億劑新冠疫苗,才能使世界70%的人口接種新冠疫苗并達到實現群體免疫的門檻”,而考慮到目前國際上疫苗分配中所出現的諸多不平等因素,這一數據可能還會更高。可以說,無論是從防疫效果還是從現有產能來看,新冠疫苗的研發都還有較長的路要走。

王愛萍和她的團隊正在這條道路上探索,但她并不認為這條路是艱難的。理性地看待問題、以專業能力為導向是她對待科研工作的態度,這樣的態度也讓她在應對不確定的科研工作時有更加平和的心態。“以新冠疫苗開始,我們正在對常見的重大疫病疫苗進行系列升級,它是我們疫苗研發的一個突破口。這份工作在我們的能力范圍以內,我們就會去做。免疫學是一個體系,我們需要按部就班地向前走,沒有太多的特殊性。”她說。除了新冠疫苗的研發外,單克隆抗體藥物也是該研究所的重點研究領域,也是突破性相對更強的一個。

單克隆抗體藥物的作用機制是“當機體存在著某種抗原表達的時候,用一個靶向藥物來針對抗原表達,形成抗原、抗體結合,從而讓這種抗原失活”。抗體針對相對應的病毒抗原有高特異性和高親和性,使得相較于其它藥物,它的功效更為顯著,對治療惡性腫瘤、自身免疫疾病等有巨大療效。

這是一個與難以應付的對手搶奪生命的研究領域,因此潛藏著難以估量的價值。丁香學術認為抗體藥物“預計到2035年將會產生3000億美元的市場價值”。但困難同樣顯著。抗體分子的分子量較大,結構復雜,由于生物機制的復雜性,單抗藥物的制備涉及到細胞融合、雜交瘤抗體技術和靶標篩選等,其技術壁壘較高。目前,我國的抗體藥市場仍以進口品種為主,售價極為高昂。

在長期的研究中,王愛萍及其團隊在張改平院士的領導下已經構建了能高效分泌表達復雜蛋白的大腸桿菌表達菌株、抗PD-1抗體定向進化噬菌體展示庫和篩選全人源抗PD-1單克隆抗體。但實驗室里的成果只是萬丈高樓的第一層,這個領域的前方還存在無數的不確定和競爭對手。王愛萍對此也早有心理準備:“免疫學存在很多程式化的東西,但并不是說按部就班就一定能做出成果,科技創新是科研工作者不懈的追求!”她認為科學需要允許失敗,但一定不是放棄的方式!“科研,需要很多的積累和嘗試,才能逐漸向你的目標靠近。”她說。

成果轉化,開啟產業化新征程

2020年2月初期,研究所研制出一款新冠快速檢測試紙,能在1-3分鐘完成新冠的檢測,使用方便、成本低廉。鄭州大學、河南農業大學以及國內很多院校都曾使用該產品來保證師生的順利復學。數月后,研究所共研制出3種檢測試紙:IgG、IgM、IgM/IgG抗體檢測試紙和5種核酸檢測方法:普通PCR核酸擴增、Real time-PCR、雙引物Real time-PCR、 LAMP-CRP 核酸檢測試紙、RAA-CRP核酸檢測試紙。這些試紙基本上都是無償捐贈給高校、市地政府部門、醫院、上市公司等眾多單位,累計已有二十余萬份,在對疫情的診斷與治療、實時監控等大規模行動中作出了重要貢獻。

不到1分鐘的時間,無需任何試劑和設備就可完成檢測和診斷,像這樣的產品還有很多,都靜靜地躺在實驗室內的藥品架上。每一種藥物簡潔的包裝背后都代表著該研究所對某一類病毒所做的深入研究與攻克工作,如HPV、非洲豬瘟病毒、O型口蹄疫等。其中有許多產品都已經過實踐驗證,但它們中的大多數只是作為樣品被保存在這里,離產業化還有一定的距離。“之前我們更多是在學術上進行突破,很少會去考慮產業化的事情。”她說。

免疫學研究領域經常性被稱作“諾貝爾生理學和醫學獎最偏愛的領域”。病原菌與宿主之間的復雜關系里,隱藏著揭示生命活動規律和幫助人類對抗自身免疫系統疾病,如癌癥等可怕病魔的關鍵。這種特殊性讓免疫學的大多數前沿課題都具備與醫學產業的直接聯系,在促進生物健康方面有難以估量的價值。上世紀末,免疫學在國外已經如火如荼,王愛萍從倫敦大學歸來進入鄭州大學后,發現學院還沒有開設免疫學的課程,她便申請開設了免疫學和免疫學綜合實驗課程,至今近20年一直堅持在教學一線,免疫學團隊也在她的帶領下發展、壯大。

在多年的潛心研究下,王愛萍及其團隊已經站在免疫學研究的前沿,也為成果轉化找到了另一條路。與中國生物的合作是王愛萍及其團隊的新的開始,也是實驗成果可能走向市場的新開始。“我們開始考慮,通過企業去將我們的研究成果真正推入市場,來實現已經成熟的產品的產業化,服務產業和社會,這些產品在這里放著太可惜了!”王愛萍感嘆道。(文:馮嘉)

王愛萍教授和團隊成員

王愛萍教授團隊研發的試紙

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