科大研究团队发现艾滋病病毒包膜蛋白的适存度 或有助开发对抗疫苗

07.02.2018  20:49
(左起) 科大电子及计算器工程学系主任施毅明教授、电子及计算器工程学系兼化学及生物工程学系夏利莱博士副教授Matthew McKay,以及是电子及计算器工程学系的研究助理教授以及科大高等研究院的青年学人雷可业 - 香港科技大学
由科大工程师研发的计算机方程式框架,可计算出艾滋病病毒包膜蛋白的适存度 - 香港科技大学
艾滋病病毒包膜蛋白gp160的一级序列不但较其他蛋白长两倍以上,变化幅度亦最大 - 香港科技大学
来源: www.ust.hk
由香港科技大学(科大)科研人员领导的一支跨学科国际研究团队,首次发现一个计算机方程式框架,能分析人类免疫力缺乏病毒(或艾滋病病毒)中一只关键蛋白适宜存活的度数(适存度),或能为未来疫苗的设计铺路,逼使该致命病毒变异成一种特定的形态,最终令其枯竭死亡。

虽然现今医学昌明,近日亦陆续出现一些能破坏艾滋病病毒的抗体,但由于这种病毒可通过突变,逃避已知的抗体反应,因此至今仍未发现有效的艾滋病病毒疫苗,而病毒突变的特性,亦令寻找解决方案难上加难。

如今,科大的Matthew McKay教授与雷可业教授,伙拍麻省理工学院的Arup Chakraborty教授和其科研队员,利用大数据分析,提出一个可行的解决方案。团队运用一个计算机程序框架,计算组成艾滋病病毒尖刺上一种名为gp160多蛋白的适存度。适存度是从蛋白序列方式推算出来,有关病毒的健康状况﹕即其正确组装、复制和传播感染的能力。掌握病毒的适存度,能为科学家提供重要线索,知悉针对病毒哪一部份的尖刺蛋白,便能逼使它变异成另一种型态,严重削弱其健康、复制及繁殖的能力。

McKay教授是科大 电子及计算器工程学系化学及生物工程学系 夏利莱博士副教授﹔雷教授则是电子及计算器工程学系的研究助理教授以及 科大高等研究院 的青年学人。是次研究成果刚于上月在国际权威科学期刊《美国国家科学院院刊》上发表。

雷教授表示:「是次研究需要估计的参数接近440万个。如果没有运用大数据,根本无法进行这样的预测。」

McKay教授强调,他们的计算机方程式提供快速和准确的研究结果。他说:「是次研究结果可协助生物学家提出新的免疫原和疫苗接种方案,以逼使病毒为逃避免疫反应而变异至不健康的状态,这也许能阻止或限制病毒感染。除了HIV-gp160的应用外,我们的方法还可用于识别其他多变病毒蛋白质的适存度,例如丙型肝炎病毒等。」

作为艾滋病病毒的包膜蛋白,要排列出gp160的适存度较排列该病毒的其他蛋白更具挑战性,因为gp160的一级序列不但较其他蛋白长两倍以上,变化幅度亦最大。研究团队处理了来自1,918名艾滋病病毒带菌者的815个蛋白残基及20,043个蛋白序列样本,并透过比较各种实验测量值以验证他们所推断的适存度结果。

截至二零一七年九月,本港的艾滋病病毒感染呈报个案累积至8,952宗[1]; 于2016年,全球估计有约3,670万人受艾滋病病毒感染[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) 科大电子及计算器工程学系主任施毅明教授、电子及计算器工程学系兼化学及生物工程学系夏利莱博士副教授Matthew McKay,以及是电子及计算器工程学系的研究助理教授以及科大高等研究院的青年学人雷可业

由科大工程师研发的计算机方程式框架,可计算出艾滋病病毒包膜蛋白的适存度

艾滋病病毒包膜蛋白gp160的一级序列不但较其他蛋白长两倍以上,变化幅度亦最大

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