大量的技术和工具有机会证明自己的上下文中首次COVID-19。三个研究人员基于基因疫苗,可穿戴的诊断和药物发现解释他们的工作如何应对挑战的大流行,以及他们希望每个技术是医学现在准备继续做大改变。

基因疫苗

华盛顿大学微生物学教授黛博拉·富勒

三十年前,研究人员首次注射小鼠基因从一个外国病原体产生免疫反应。像许多新发现,这些起伏首先基于基因疫苗。早期的信使核糖核酸疫苗是很难存储和没有产生正确的类型的免疫力。DNA疫苗是更稳定的但没有有效地进入细胞核,所以他们未能产生足够的免疫力。

研究者慢慢克服的问题稳定,得到的遗传指令他们需要在哪里并使它们诱导更有效的免疫反应。到2019年,世界各地的学术实验室和生物技术公司有几十个有前途的信使rna和DNA疫苗传染病,以及在开发或癌症阶段1和阶段2人体临床试验。

特别是COVID-19袭来时,信使核糖核酸疫苗准备要把一个真实的测试。的94%的信使核糖核酸疫苗的功效超越卫生官员的最高期望。

DNA和信使核糖核酸疫苗具有巨大的优势传统类型的疫苗,因为他们只使用从病原体遗传代码,而不是整个病毒或细菌。传统的疫苗需要数月时间,如果不是几年,来培养。相比之下,一旦科学家得到新病原体的基因序列,他们可以设计一个DNA或信使核糖核酸疫苗在天在数周内,确定临床试验的领先候选人和数以百万计的剂量在数月内制造。这基本上是与冠状病毒发生了什么。

基于基因疫苗也产生精确而有效的免疫反应。他们不仅刺激抗体阻止感染,但也是一个强大的T细胞反应如果发生感染。这使得这些疫苗能够更好地应对突变,这也意味着他们可能的能力消除慢性感染或癌细胞。

基于基因疫苗的希望有一天提供疟疾和艾滋病的疫苗,治愈癌症,取代传统有效疫苗或准备停止下一次大流行之前,开始不再遥不可及。事实上,许多DNA和信使核糖核酸疫苗广泛的传染病、慢性感染和癌症治疗已经在晚期和临床试验。人几十年来一直致力于这些疫苗,我相信他们对COVID-19证明有效性将开创一个新时代的疫苗基因疫苗在最前列。

可穿戴技术和疾病早期检测

阿尔伯特·h·提多,生物医学工程教授,纽约州立大学布法罗分校

在大流行期间,研究人员充分利用smartwatches扩散,智能环和其他可穿戴健康与保健技术。这些设备可以测量一个人的温度,心率,水平的活动和其他生物识别技术。根据这些信息,研究人员已经能够跟踪和检测COVID-19感染甚至在人注意到他们有任何症状。

可穿戴使用和采用近年来增长,研究人员开始研究这些设备的能力监测疾病。然而,尽管实时数据收集是可能的,之前的工作主要集中在慢性疾病。

但大流行作为透镜焦点领域的许多研究人员健康衣物和给他们提供了一个前所未有的机会来研究实时传染性疾病检测。通过一个单一的疾病的人数可能受到影响——COVID-19——一次给研究人员大量人口从测试假说。结合这一事实更多的人比以往任何时候都使用这套与健康监测功能,这些设备收集很多有用的数据,研究人员能够设法将疾病诊断仅仅利用这套数据——一个实验之前他们梦寐以求的。

这套可以检测COVID-19或其他疾病的症状在明显的症状前。虽然他们已被证明是能够检测疾病早期,症状这套检测不是COVID-19独有。这些症状可以预测一些潜在的疾病或其他健康变化,它是更难说什么疾病一个人而简单地说他们恶心的东西。

进入世界大流行后,很有可能更多的人会把这套融入他们的生活,设备只会提高。流感大流行期间我希望研究人员所获得的知识如何使用这套监控健康将形成一个起点如何处理未来的爆发——不仅仅是病毒大流行,但有可能食物中毒等事件的爆发和季节性流感发作。但由于可穿戴技术主要集中在富裕和口袋年轻人群,研究社区和社会作为一个整体必须同时解决存在的差距。

一个发现药物的新方法

妮娃Krogan,细胞分子药理学教授和主任定量生物科学研究所,加州大学,旧金山

蛋白质是细胞的分子机器的功能。蛋白质故障或被病原体时,你通常会得到疾病。大多数药物通过干扰一个或多个这些的作用故障或被劫持的蛋白质。一个合乎逻辑的方法寻找新的药物来治疗特定疾病研究单个基因和蛋白质所直接影响的疾病。例如,研究人员知道BRCA基因-基因保护DNA免受损坏,乳腺癌和卵巢癌的发展密切相关。所以很多工作都集中在发现影响的药物BRCA蛋白质的功能。

然而,单一的蛋白质在隔离工作通常不单独负责疾病。基因和蛋白质编码是复杂网络的一部分——BRCA蛋白质与数十到数百其他蛋白质,帮助它执行细胞功能。我和我的同事是一个的一部分小但增长领域的研究人员研究这些连接和蛋白质间的相互作用——我们称之为蛋白质网络。

了几年,我和我的同事们一直在寻找潜在的这些网络找到更多的药物可以改善疾病的方法。冠状病毒大流行时,我们知道我们必须尝试这种方法,看看它是否可以用来迅速找到一个治疗新出现的威胁。我们立即开始广泛的人类蛋白质网络的映射SARS-CoV-2劫持这可以复制。

一旦我们建立了这张地图,我们发现人类的蛋白质网络中药物很容易的目标。我们发现69种化合物影响冠状病毒的蛋白质网络。29已经fda批准的治疗其他疾病。1月25日,我们发表了一篇论文表明,药物之一,Aplidin (Plitidepsin),目前用于治疗癌症比remdesivir强的27.5倍在治疗COVID-19,包括一个新变种3期临床试验的药物已经批准在12个国家治疗新冠状病毒。

但这个想法映射疾病的蛋白质相互作用寻找新的药物靶点不适用的冠状病毒。我们已经使用这种方法其他病原体以及其他疾病等癌症、神经退行性精神疾病。

这些地图是允许我们连接这些点在许多看似单一疾病的不同方面和发现新的药物可以治疗他们的方法。我们希望这种方法将使我们医学和其他领域的研究人员也发现新的治疗策略和看到是否旧的药物可能是用来治疗其他疾病。

黛博拉·富勒微生物学教授,医学院的华盛顿大学;阿尔伯特·h·提多生物医学工程教授纽约州立大学布法罗分校,妮娃Krogan定量生物科学研究所教授、主任&格莱斯顿研究所的资深研究员,加州大学旧金山

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