由阿尔贡国家实验室的克里斯汀·马利·迪恩拍摄
先进光子源正在进行的关于新型冠状病毒变异的研究可能会带来更强的疫苗和更有效的治疗
信用:维亚切斯拉夫·洛帕廷/Shutterstock 来自高级光子源的超亮光继续揭示冠状病毒的奥秘，并塑造疫苗和治疗方法，保护我们免受变异病毒的影响
自从新冠肺炎第一次爆发以来，已经将近两年了
在那段时间里，先进的光子源，一个美国
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能源部科学办公室在能源部阿贡国家实验室的用户设施，已经被证明是抗击这种疾病不可或缺的一部分
在对类似病毒进行了十多年研究的基础上，科学家们利用APS的超亮X射线，在开发针对新型冠状病毒病毒(导致新冠肺炎的病毒)的疫苗和治疗方法方面发挥了重要作用
现在，研究已经转向病毒的变种，并确定批准的疫苗是否对它们有效
几乎所有的病毒，包括新型冠状病毒病毒，都试图通过变异来“逃脱”根除
其中一些变种消失得和出现的一样快
另一些则挥之不去，被归类为令人担忧的变种
当人类根除挥发性有机化合物的既定手段未能达到预期效果时，挥发性有机化合物就变得非常成问题
接种疫苗的人的免疫系统知道当它看到某些分子特征时会产生抗病毒抗体
然而，新型冠状病毒病毒的刺突蛋白分子APS帮助研究人员将其确定为当前疫苗的目标位点——已经能够轻微变异，并且仍然更容易或更紧密地附着在人类细胞上
根据突变的程度，抗体可能无法识别突变的病毒
新型冠状病毒的这种变异和突变总是被期待的，APS束线从很早就被用于研究它们
斯克里普斯研究所的科学家伊恩·威尔逊领导着一个实验室，其基于APS的工作增进了对该病毒主要和新兴变种的理解
威尔森实验室由博士后孟媛和尼古拉斯·吴(现为伊利诺伊大学香槟分校助理教授)领导，2020年2月，在新型冠状病毒的基因组发布后不久，他们首次在APS上观察了该实验室
他们特别缩小了刺突蛋白受体结合域(RBD)上的晶状体
RBD病毒是病毒的一部分，它附着并侵入细胞以增加感染
这一焦点帮助威尔逊实验室确定了许多与RBD结合的人类抗体的晶体结构，并准确地看到了抗体是如何靶向和中和病毒的
10个月后，当有报道称新型冠状病毒感染了丹麦养殖的水貂，并且变异病毒可传播给人类时，威尔逊实验室在这一初步研究的基础上研究了新出现的变异病毒
他们最初确定了病毒表面的易受攻击的部位，这些部位可能是中和抗体的目标
他们还发现了更保守的位点——病毒表面上突变较少的区域——当被抗体靶向时，可以有效中和病毒新出现的变异
事实证明，病毒表面的保守位点对研究至关重要，因为尽管病毒可能会无情地改变，但其刺突蛋白的某些区域无法适应突变，因为它们会失去基本的病毒功能和适应性
改变太多，病毒就不再是它自己了
抗体以这些位点和更易变的位点为目标，获得不同程度的成功
发表在《细胞宿主与微生物》杂志上的袁解释说:“从患者身上分离出的抗体中，只有一小部分能与相关的类非典病毒发生交叉反应。”
“有些可以中和这些不同的病毒，被称为交叉中和
我们的研究能够揭示这些不同病毒上的保守区域，这些区域可以被交叉中和抗体靶向
" 在另一项发表在《科学》杂志上的关于病毒逃逸机制的研究中，威尔逊实验室测试了一组17种中和抗体，这些抗体来自新冠肺炎患者，或来自旨在携带人类细胞或人类遗传和生理特性的小鼠
在这些测试中，RBD病毒的两个突变特别能够避开一些中和抗体
然而，当测试更保守的位点时，变异体表现不佳；抗体仍然能够瞄准变异体
使用束线数据分析与这些保守区域结合的抗体有助于研究人员确定更有效地抵抗变异的方法，并指导下一代疫苗和治疗设计
哈佛大学微生物学助理教授乔纳森·亚伯拉罕是另一位利用APS检测新型冠状病毒抗体反应的研究人员
当他参加一个关于当地一个感染新型冠状病毒的病人的临床报告时，他被埋在了一个不同的项目中，这个项目使用了美国儿科学会收集的数据
亚伯拉罕解释说:“(患者)感染了五个月之久，正在接受治疗，以治疗自身免疫性疾病。”
“我们的一位同事对病毒进行了测序，我记得看到了新型冠状病毒·RBD的序列，然后有一句‘啊哈！“时刻
" 正如在《细胞》中所详述的，亚伯拉罕研究了在感染期间不同时间从患者身上收集的病毒序列——从他们被诊断为新冠肺炎病后的152天
他发现，随着时间的推移，免疫功能低下的患者的病毒进化为获得RBD突变，这可能会欺骗抗体不再识别它
当抗体的x光晶体结构在APS中被检查时，很明显新型冠状病毒刺突蛋白可以建立对抗体的成熟抗性——科学家可以在分子水平上准确地看到它是在哪里做到的
亚伯拉罕说:“我们被迫进行实验，以更好地理解这些突变对受体和中和抗体结合的意义。”
“我们研究的许多RBD突变是因为它们出现在这个人身上，后来成为令人担忧的变异的一部分
" 威尔逊和亚伯拉罕赞扬了阿尔贡的那些人，他们努力使APS束线用于新型冠状病毒研究
他们的敬业精神、专业精神和快速反应至关重要
亚伯拉罕说:“APS的工作人员已经在许多场合下帮助我们获得研究新型冠状病毒抗体和刺突蛋白片段的射束时间。”
“在束线方面工作的阿尔贡技术人员和科学家非常出色，他们经常为在我们实验室领导新型冠状病毒研究项目的研究生提供培训和指导
" 威尔逊说:“时间是对抗这种病毒的关键。”
“我们非常感谢APS在整个疫情为与COVID相关的实验保持开放
"
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