在Ho实验室进行实验的研究员

哥伦比亚大学的科学家正在寻求新的COVID疗法和测试

哥伦比亚大学的研究人员一直在研究从单克隆抗体到紫外线的几个领域,并在检测病毒、防止传播和治疗COVID患者的新方法方面取得进展。

CUIMC新闻请了几位调查人员向我们汇报他们的进展。


正在开发中的单克隆抗体

大流行开始后不久,何大伟(David Ho)的实验室开始寻找能产生特别强大的抗体、能够中和SARS-CoV-2病毒的COVID-19患者。

这种抗体一旦在患者体内发现,制药公司就可以大量生产,用于治疗患者,特别是在感染早期或预防老年人和其他弱势群体感染。美国食品药品管理局最近批准了来自礼来公司的抗体,而用于治疗特朗普总统的Regeneron公司的抗体可能是下一个。

两种不同的SARS-CoV-2抗体附着在病毒刺突蛋白上的图像
低温电镜重建显示了两种不同的抗体(蓝色)如何与SARS-CoV-2病毒的刺突蛋白结合。图片来源:David Ho /哥伦比亚大学欧文医学中心。

Ho的实验室已经分离出了各种各样的中和抗体报道其中两种已经获得商业合作伙伴的许可,作为潜在的治疗和/或预防产品进行临床开发。在比尔和梅琳达·盖茨基金会的资助下,另外两种中和抗体正在内部研发。

Ho的团队还研制出了一些更有效地中和SARS-CoV-2的工程抗体。哥伦比亚大学已经提交了许多这些抗体的专利申请。

即使在获得有效疫苗和疫苗接种广泛普及之后,抗体也可能在预防和治疗中发挥作用。Ho说,疫苗可能对老年人不起作用,在这种情况下,抗体可能在保护中发挥关键作用。


康复期血浆试验完成登记

康复期血浆(从COVID-19幸存者身上获得的液体血液部分)富含抗体,可用于预防暴露于SARS-CoV-2的人患病或治疗患者。但是,在我们知道康复期血浆是否有益、有害或没有影响之前,必须进行严格的测试。

220名重症COVID-19患者的恢复期血浆与正常血浆的随机对照试验已经完成登记。这项试验由亚马逊赞助,开始于哥伦比亚大学欧文医学中心,但在美国食品和药物管理局(FDA)批准紧急输血后,在当地招募患者变得困难,且纽约大都会地区COVID-19的发病率下降后,该试验被转移到里约热内卢里约热内卢。由斯科尔基金会(Skoll Foundation)赞助的在150名轻度疾病患者中进行的第二次试验将于11月底在里约热内卢启动。

新冠肺炎幸存者戴安娜·贝伦特正在接受恢复期血浆筛查
在COVID-19大流行早期康复后,戴安娜·贝伦特(Diana Berrent)是纽约第一个接受筛查成为康复期血浆捐赠者的人。照片由Diana Berrent提供。

与单克隆抗体相比,恢复期血浆的一个优势是,恢复期血浆中的抗体针对广泛的病毒靶点;因此,病毒突变不太可能损害其效用。此外,在资源有限的环境中,许多地方都能够收集血浆,这使得在这些地区,康复期血浆可能比单克隆抗体更容易获得。另一方面,单克隆抗体的制造标准是一致的,而每个恢复期血浆单位是不同的。

哥伦比亚大学恢复期血浆小组的成员包括瓦格洛斯内科和外科医学院和梅尔曼公共卫生学院的教员:马克斯·奥唐纳医学博士;Jessica Justman博士;安德鲁·艾森伯格博士;史蒂文Spitalnik博士;托马斯•布莱士博士;马里兰州Eldad煤斗;巴西团队由菲奥克鲁兹医学博士比阿特丽斯·格林斯泰恩(Beatriz Grinsztejn)领导。

今天的大流行和下一个冠状病毒的抗病毒药物

今年的大流行是过去20年里的第三次重大冠状病毒爆发,未来可能还会有更多。数百种冠状病毒在动物中活跃传播,其中许多有可能感染人类。

亚历杭德罗·查韦斯医学博士在病理和细胞生物学部门的实验室一直在努力寻找潜在的抗病毒药物,不仅可以对抗SARS-CoV-2,还可以广泛地对抗其他冠状病毒,包括那些可能在未来出现的病毒。

抑制病毒蛋白酶的药物对艾滋病毒和丙型肝炎有效,因此该实验室一直致力于寻找针对冠状病毒蛋白酶(病毒需要复制这种蛋白酶)的类似药物。

中描述的《纽约客》今年4月,查韦斯的实验室设计了一种廉价的方法,可以快速筛选针对广泛蛋白酶的潜在抑制剂。查韦斯说:“通常化合物一次只针对一个目标进行筛选,但这只能给你一个答案。”“我们意识到,我们需要改变药物筛选的方式。”

经过几个月的完善,该实验室现在正在筛选数千种潜在化合物,并已经确定了新的抑制剂,可以对抗来自许多不同冠状病毒的3CL蛋白酶。

该实验室还与医学系的David Ho医学博士和化学与生物科学系的Brent Stockwell博士合作,设计更好的抑制剂。

查维斯说:“我们已经发现了一些比已公布的最有效的蛋白酶抑制剂更好的化合物,我们有希望继续开发这些分子,使其成为最好的化合物。”

有关查韦斯如何加强毒品筛查的更多细节,请观看他在哥伦比亚COVID研讨会或者读一个面试在陶博研究所的网站上

远uvc光的功率

在大流行开始时,由大卫·布伦纳博士领导的放射学研究中心的一个小组已经研究了好几年,研究一种用窄波长的紫外线安全地杀灭空气传播的病毒的技术。

物理学表明,远紫外线(波长约222纳米)可以灭活空气中漂浮的病毒,但不能触及或损害我们皮肤或眼睛中的任何活细胞。这意味着,发射远UVC光的设备——不像辐射254nm的杀菌UVC设备,如果人们直接暴露在紫外线下,会导致皮肤和眼睛问题——可以持续为周围有人的房间消毒。

布伦纳说:“加上口罩和保持社交距离,远紫外线有可能显著降低病毒在室内人际传播的风险。”

该研究小组已经在组织培养和小鼠实验中发现,短期暴露于远紫外线下是安全的,不会损害皮肤或眼睛细胞,证实了物理学的预测。

远紫外线照射下的无毛老鼠
每天八小时暴露在远紫外线下长达15个月的无毛老鼠现在正在接受眼睛和皮肤检查,以寻找损伤,尽管目前还没有发现。这是大卫·布伦纳实验室的照片。

一项长期暴露在老鼠身上的研究刚刚结束;无毛小鼠每天暴露在远紫外线下8小时,持续15个月,目前正在进行眼睛和皮肤测试,以寻找任何损伤,尽管到目前为止还没有发现。

根据实验室实验和其他人对SARS-CoV-2对紫外线敏感性的测量,在目前的监管限制下,远uvc可能在大约8分钟内灭活空气中90%的冠状病毒。基于布伦纳的团队的测量,其他研究人员模拟了室内空间中远紫外线的影响,并得出结论,远紫外线可以提供与N95口罩或社交距离相同的保护水平。

自疫情开始以来,越来越多的公司开始销售远紫外线灯和灯具,餐馆和其他企业也开始安装它们。

布伦纳的远uvc团队现在正准备测量远uvc装置在这些现实环境中的工作情况,并已开始对纽约市的几个地点进行取样,以测量空气中哪些病毒最流行。

COVID-19测试

哥伦比亚大学研究人员开发的用于检测SARS-CoV-2的PCR检测已经获得许可SummerBio这家公司利用自动化和机器人技术来提高分子诊断的效率并降低成本。SummerBio正在为加州大学洛杉矶分校和洛杉矶联合学区进行COVID-19检测报道11月中旬被该公司收购。

三联体CII-SARS-CoV-2 rt - pcr检测是由Nischay Mishra博士开发的免疫与感染中心在梅尔曼学校。该公司还批准了包括甲型流感、乙型流感和SARS-CoV-2在内的呼吸系统鉴别诊断检测。

该中心的Ian Lipkin医学博士和Thomas Briese博士以及工程学院的Ken Shepard博士也正在建立用于检测SARS-CoV-2和其他呼吸道病毒的即时检测。这些测试使用单链大羊驼抗体和电子电路,将是廉价和快速的,并可能允许开放观众活动、旅行和学校所需的筛选。