科大研究團隊發現愛滋病病毒包膜蛋白的適存度
或有助開發對抗疫苗
07-02-2018
由香港科技大學(科大)科研人員領導的一支跨學科國際研究團隊,首次發現一個電腦方程式框架,能分析人類免疫力缺乏病毒(或愛滋病病毒)中一隻關鍵蛋白適宜存活的度數(適存度),或能為未來疫苗的設計鋪路,逼使該致命病毒變異成一種特定的形態,最終令其枯竭死亡。

雖然現今醫學昌明,近日亦陸續出現一些能破壞愛滋病病毒的抗體,但由於這種病毒可通過突變,逃避已知的抗體反應,因此至今仍未發現有效的愛滋病病毒疫苗,而病毒突變的特性,亦令尋找解決方案難上加難。

如今,科大的Matthew McKay教授與雷可業教授,夥拍麻省理工學院的Arup Chakraborty教授和其科研隊員,利用大數據分析,提出一個可行的解決方案。團隊運用一個電腦程式框架,計算組成愛滋病病毒尖刺上一種名為gp160多蛋白的適存度。適存度是從蛋白序列方式推算出來,有關病毒的健康狀況﹕即其正確組裝、複製和傳播感染的能力。掌握病毒的適存度,能為科學家提供重要線索,知悉針對病毒哪一部份的尖刺蛋白,便能逼使它變異成另一種型態,嚴重削弱其健康、複製及繁殖的能力。

McKay教授是科大電子及計算機工程學系化學及生物工程學系夏利萊博士副教授﹔雷教授則是電子及計算機工程學系的研究助理教授以及科大高等研究院的青年學人。是次研究成果剛於上月在國際權威科學期刊《美國國家科學院院刊》上發表。

雷教授表示:「是次研究需要估計的參數接近440萬個。如果沒有運用大數據,根本無法進行這樣的預測。」

McKay教授強調,他們的電腦方程式提供快速和準確的研究結果。他說:「是次研究結果可協助生物學家提出新的免疫原和疫苗接種方案,以逼使病毒為逃避免疫反應而變異至不健康的狀態,這也許能阻止或限制病毒感染。除了HIV-gp160的應用外,我們的方法還可用於識別其他多變病毒蛋白質的適存度,例如丙型肝炎病毒等。」

作為愛滋病病毒的包膜蛋白,要排列出gp160的適存度較排列該病毒的其他蛋白更具挑戰性,因為gp160的一級序列不但較其他蛋白長兩倍以上,變化幅度亦最大。研究團隊處理了來自1,918名愛滋病病毒帶菌者的815個蛋白殘基及20,043個蛋白序列樣本,並透過比較各種實驗測量值以驗證他們所推斷的適存度結果。

截至二零一七年九月,本港的愛滋病病毒感染呈報個案累積至8,952宗[1]; 於2016年,全球估計有約3,670萬人受愛滋病病毒感染[2]。

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[1] http://www.info.gov.hk/gia/general/201711/28/P2017112800223.htm?fontSize=2

[2] https://www.avert.org/global-hiv-and-aids-statistics

(左起) 科大電子及計算機工程學系主任施毅明教授、電子及計算機工程學系兼化學及生物工程學系夏利萊博士副教授Matthew McKay,以及是電子及計算機工程學系的研究助理教授以及科大高等研究院的青年學人雷可業

(左起) 科大電子及計算機工程學系主任施毅明教授、電子及計算機工程學系兼化學及生物工程學系夏利萊博士副教授Matthew McKay,以及是電子及計算機工程學系的研究助理教授以及科大高等研究院的青年學人雷可業

由科大工程師研發的電腦方程式框架,可計算出愛滋病病毒包膜蛋白的適存度

由科大工程師研發的電腦方程式框架,可計算出愛滋病病毒包膜蛋白的適存度

愛滋病病毒包膜蛋白gp160的一級序列不但較其他蛋白長兩倍以上,變化幅度亦最大

愛滋病病毒包膜蛋白gp160的一級序列不但較其他蛋白長兩倍以上,變化幅度亦最大

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