病毒学标志性成果！中国科学家揭开非洲猪瘟病毒的神秘面纱
对吃肉群众来说，“非洲猪瘟”是一种熟悉又陌生的病毒。说它熟悉，因为近一年来，我们经常能在各种“吃不起猪肉”的报道上见到它；说它陌生，是因为人们对它的了解依然很少，因此防控也就成了一大难题，截至目前，包括中国在内的全世界各国还没有一个批准上市销售使用的非洲猪瘟疫苗。
现在，科学家终于知道这个家伙长啥样了!中国科学院生物物理研究所饶子和/王祥喜团队和哈尔滨兽医研究所步志高团队联合上海科技大学、清华大学、微生物所、武汉病毒所、南开大学等单位联合攻关研究，在不到1年的时间里解析了非洲猪瘟病毒精细结构，为开发效果佳、安全性高的新型疫苗奠定了坚实基础。10月18日凌晨（北京时间），相关论文《Science》上发表。
新闻发布会现场（图片来源：张文韬摄制）
《Architecture of African Swine Fever Virus and implications for viral assembly（非洲猪瘟病毒结构及装配机制）》（图片来源：https://science.sciencemag.org/content/early/2019/10/16/science.aaz1439.full）
非洲猪瘟为啥是世界性难题？
非洲猪瘟是家猪和野猪中发生的一种急性、热性、高度接触性动物传染病，所有品种和年龄的猪均可感染，发病率和死亡率高可达100%，自1921年在肯尼亚被发现以来，迄今已成为全球性的猪养殖防治难题。世界动物卫生组织将其列为法定报告动物疫病，我国也将其列为一类动物疫病。
2010年8月26日，俄罗斯罗斯托夫地区，当地农场将患有非洲猪瘟的病猪屠宰后进行焚烧。总计大约1.45万头疫猪被宰杀。（图片来源：腾讯大秦网）
1.它有近百年流行史，难以控制。非洲猪瘟病毒（African swine fever virus，简称ASFV）从非洲传播至欧洲、南美洲、亚洲等多个国家。
2.近一年来，非洲猪瘟病毒传播速度明显加快。据国际动物健康组织通报数据显示，2019年1月至2019年10月期间，曾爆发或者正在爆发非洲猪瘟疫情的国家有26个,包含13个欧洲国家、10个亚洲国家和3个非洲国家，其中亚洲几个国家的疫情尤为严重。
3.病毒的传播能力和感染能力很强，而且结构稳定，在常温下可以存活4个月。还有独特的宿主和生态循环：野猪——软蜱——家猪。加大了防空的难度。
4.科学家对非洲猪瘟病毒的了解非常匮乏，可以说还处于混沌的状态：病毒与蛋白结构不明，病毒的生命周期未知，机体免疫应答机制不清，共进化规律未解，
知己知彼，百战不殆，要想彻底解决这个世界性的大难题，就需要对非洲猪瘟病毒有更深入的了解，首先要知道病毒长什么样。
解析目前最大病毒颗粒的结构
解析非洲猪瘟病毒结构，科学家采用的是冷冻电镜重构方法，简单地说就是“冷冻分子样品——电镜二维成像——软件三维重构”。
但是这项工作的难度在于，非洲猪瘟病毒实在是太大了…
2013年以来研究团队解析了四类三十余种全病毒原子分辨率的结构，从结构比较中可以看到非洲猪瘟病毒（ASFV）是一个十分巨大、复杂的病原体（图片来源：研究团队）
由于病毒颗粒大，研究团队需要克服三个难题：在病毒纯化时，病毒太大容易产生形变；数据收集是一个特别巨大的挑战，每次镜头只能容下1到2个完整病毒颗粒，需要通过精挑细选才能获得理想的电镜图片；三维重建时需要优化算法，逐级放大。
经过联合攻关，研究团队成功分离出了国内正在爆发的非洲猪瘟病毒流行株，在电镜平台上连续进行了四个月高质量的数据收集，获得了超过100 T的海量数据，采用单颗粒三维重构的方法首次解析了非洲猪瘟病毒全颗粒的三维结构，阐明了非洲猪瘟病毒独有的5层结构特征，病毒颗粒包含3万余个蛋白亚基，组装成直径约为260纳米的球形颗粒，是目前解析近原子分辨率结构的最大病毒颗粒。病毒的结构达到了8.8 Å（长度单位：埃，1^10-10 m）的整体分辨率，其中点分辨率为0.1 Å，边分辨率为4.7 Å，面分辨率为4.8 Å。
非洲猪瘟病毒的真面目
ASFV是一种多层包被结构，具双链DNA的大型正二十面体病毒，直径约260 纳米， 有独特的5层（外膜、衣壳、双层内膜、核心壳层和基因组）结构特征。其结构之精巧，正像是一个“俄罗斯套娃”，即像俄罗斯套娃一样层层嵌套，外层衣壳保护着内层蛋白和核酸结构。
非洲猪瘟病毒多层结构信息（图片来源：研究团队）
该研究新鉴定出非洲猪瘟病毒多种结构蛋白，搭建了主要衣壳蛋白p72等原子模型，揭示了非洲猪瘟病毒多种潜在的保护性抗原和关键抗原表位信息。
比如：p72蛋白三聚体是代表性的表面蛋白之一，也是主要的保护性抗原位点，它由四个蛋白亚基ER1-ER4组成，这可能作为未来疫苗的开发靶点。p72的四个亚基在病毒表面的排列方式有所不同，具体有头对头、头对尾、尾对尾三种结合方式，以适应不同条件下的需求。
图注：非洲猪瘟病毒主要衣壳蛋白p72的三维结构（图片来源：https://science.sciencemag.org/content/early/2019/10/16/science.aaz1439.full）
研究还阐述了结构蛋白复杂的排列方式和相互作用模式，提出了非洲猪瘟病毒可能的组装机制，正如王祥喜研究员所说：“解析了病毒结构，不是对这个病毒认识的结束，而是有了一个新的开始。”
p72、p17和M1249L等蛋白组装成完整的病毒（图片来源：https://science.sciencemag.org/content/early/2019/10/16/science.aaz1439.full）
抗击非洲猪瘟，科学家一直在路上
我们离战胜非洲猪瘟还有多远？步志高研究员表示：“从这个精细的结构上目前已经获得一些线索，可以推动非洲猪瘟防控的相关技术和新型疫苗的研发。”的确，破译病毒结构之后，科学家有望揭开非洲猪瘟具有特殊稳定性的奥秘，更有效地杀灭病毒；寻找到病毒的受体，开发相应的药物和疫苗……
在发布会的现场，大院er听到了研究团队中的许多小故事：纯化病毒时P4实验室的24小时工作制、电镜团队没休完婚假的年轻人、大年三十还在收集数据的坚守……饶子和院士把这些总结为：家国情怀。
我国是全世界最大的猪肉生产和消费国，生猪产业在国民经济发展和人民群众生活中具有不可替代的重要作用，做好非洲猪瘟病毒的基础研究，做好非洲猪瘟的防控工作是我国传染病相关领域科学家的一份责任与义务。解析了非洲猪瘟病毒精细结构，这是基础研究领域的重大研究成果，也是饶子和院士领导的研究团队继2003年SARS后，又一次在关键时刻为国家疾病防控贡献知识力量，更是基础研究面向国家重大战略需求的一个成功的范例。
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