单思思：新冠疫苗攻关200天

何澍之 黄沐瑶 丁莉莎

2020年3月2日，习近平总书记到清华考察新冠肺炎防控科研攻关工作，在单思思所在的医学科学楼A206实验室，她作为代表为总书记做新冠抗体的酶联免疫吸附实验（ELISA）演示。

为习总书记做“三明治”

单思思读博期间主要进行传染病与免疫相关研究，包括病毒入侵机制的研究，以及病毒抗体和疫苗的研发。单思思的导师张林琦教授，在新发突发传染病研究领域深耕已30余年，新冠肺炎疫情在武汉暴发后，“我们立刻決定，要以最快速度、尽最大努力应对这种病毒！”张教授坚毅地说。

2020年1月15日，张林琦教授迅速组建攻关团队，刚放假回到家才一天的单思思主动请缨，第一个报名参加。

与父母告别后，她踏上列车回校。“回学校后，各种实验安排得很满，”单思思说，“大家都拿出了百米冲刺的劲头，也做好了跑马拉松的准备。”大年三十晚上，捧着师姐送来的饺子，单思思和父母简短通话后，又争分夺秒地投入研究，直至凌晨。

2020年3月2日，习近平总书记到清华考察新冠肺炎防控科研攻关工作，在单思思所在的医学科学楼A206实验室，她作为代表为总书记做新冠抗体的酶联免疫吸附实验（ELISA）演示。这个实验可以检测抗体是否能和病毒蛋白很好地结合，从而检验抗体是否有良好效果。

“这个实验就像是做三明治。”单思思解释，新冠病毒的抗体，就好比三明治中间的“肉片”，新冠病毒的蛋白和能结合新冠病毒抗体的抗体（即第二抗体，简称二抗）就是“面包片”，“制作三明治”的过程是这样的：首先，将“面包片”取出，放到“砧板”上，也就是将新冠病毒的蛋白包被（即结合）在酶标板中。然后，将“肉片”放到“面包片”上。这两步是在总书记来的前一天进行的。第二天，将不同浓度的抗体加到里面和病毒蛋白反应，把多余的“肉片”切掉。最后，把未结合的抗体洗掉，盖上“面包片”，加入二抗与抗体进行反应。

二抗上携带的酶，能在加入底物（即可以与特异的酶结合的物质）后产生有颜色的产物，颜色的深浅反映了与抗体结合的二抗数量的多少，也间接反映了与病毒蛋白结合的抗体数量的多少。“由于加入的抗体存在浓度梯度，呈现的黄色也会有梯度的深浅变化，颜色越深，就表示抗体与新冠病毒蛋白的结合数量越多，结合能力越强，更可能有较好的效果。”单思思解释道。

“这个实验过程很复杂，需要持续5个多小时，给总书记展示的是最后的显色部分，时间大概有3～5分钟，”单思思回忆，“刚开始，我很紧张，心跳加速。但是当板子显出颜色时，我就放心了。”

奋战200天，疫苗让病毒的“钥匙”开不了“锁”

冠状病毒（coronavirus）的表面有一圈钉子一样的突起，在电子显微镜下看起来像皇冠，病毒的名字也由此而来。这些钉子样的突起被称为棘突，棘突蛋白（Spike Protein，下文简称S蛋白）如果与细胞表面的血管紧张素转化酶2（ACE2）受体结合，就会促进病毒膜和细胞膜的融合，从而入侵人体。

“这个实验过程很复杂，需要持续5个多小时，给总书记展示的是最后的显色部分，时间大概有3～5分钟”

如果把新冠病毒的S蛋白比喻成“钥匙”，把人体的ACE2受体比喻成“锁”，那么病毒进入人体细胞的过程，就是用“钥匙”打开人体ACE2的“锁”。进入细胞后，病毒就开始大量复制，对人体造成伤害。解析“钥匙”与“锁”的具体关系，对于阐述病毒入侵机制、疫苗的理性设计、分离强效新冠抗体具有指导意义。

3月30日，经过多日奋战，单思思作为共同第一作者的论文在《自然》（Nature）杂志上发表，该研究解析了新冠病毒表面刺突糖蛋白受体结合区（receptor-binding domain，RBD）与人受体ACE2蛋白复合物的晶体结构，准确定位出二者的相互作用位点，阐明了新冠病毒刺突糖蛋白介导细胞侵染的结构基础及分子机制。

基于这一理论成果，在经历无数次的失败后，单思思所在团队已从新冠肺炎恢复期患者的体内，成功分离出200余株具有高效中和能力的抗新冠病毒单克隆抗体及其编码基因。其中，两株抗体已经进入临床试验并显示出良好的保护效果。单思思所在团队也对新冠病毒刺突蛋白的受体结合区进行结构改造和优化，并采用黑猩猩腺病毒作为载体研发了新冠疫苗。

如果能把S蛋白这个“钥匙”的基因拎出来，搭载到改造后的腺病毒载体上，该病毒载体入靶细胞后病毒不能复制。当这个载体将S蛋白运进人体细胞后，人体免疫系统就会迅速组装出专门针对这个S蛋白的专用杀伤武器——新冠病毒抗体。等到新冠病毒来的时候，人体的专用武器已经严阵以待，就可以把病毒消灭在人体细胞之外，实现针对新冠病毒的免疫保护。而腺病毒载体被改造为单程车，完成运送S蛋白的任务后就自行解体了，不会在人体内复制作乱。

如今，团队参与研发的黑猩猩腺病毒载体新冠疫苗，已在北京大兴建设了产业化基地，进入临床二期阶段。

相较于其他疫苗技术路线而言，腺病毒疫苗有其独到之处。目前大规模接种的灭活病毒疫苗，其优点是安全性高，但将整个病毒灭活打到体内会分散免疫活性，疫苗的有效时间也会相对较短。而腺病毒疫苗能够引起强而持续的抗体反应，并调动细胞免疫，达到长期的免疫效果。

针对各种新冠病毒突变株层出不穷的现状，单思思表示，团队已经在研发多款针对突变株的广谱新冠抗体，效果良好。在疫苗方面，虽然基于腺病毒载体的新冠疫苗对突变株的效果会有所下降，但仍有一定的保护作用。而且团队的第二代疫苗已经在研发和生产中了，他们针对突变株的S蛋白，通过研究人体内产生的抗体是否有不受突变株影响的保守表位（即在突变株或原始株中基本没有变化的序列和结构），进行疫苗的正向、反向设计，提高疫苗的保护能力。

“我想让更多的科研成果走出实验室”

单思思认为，科学工作者另外一项重要使命，就是要把前沿的科学知识传播给大众。学业之余，她担任了医疗健康等课程的助教，走访地方疾控中心了解艾滋病患者的生活，参加SDG挑战赛等。

单思思在清华大学“科学企业家”课程项目建立之初，便积极加入到第一批博士团助教中，跟老师一起设计课程框架、撰写行研报告和进行课程小结。此课程是针对企业家们开设的，旨在打造全球前沿科技与中国金融资本的深度对话平台，助力学员把握科技时代脉搏，塑造面向未来的新一代科学企业家。

单思思认为，科学工作者另外一项重要使命，就是要把前沿的科学知识传播给大众。

单思思参加以联合国可持续发展目标为主题的开放创新马拉松挑战赛时，她框定了HIV预防的主题。挑战赛的老师笑着说：“这太难了，不要做这个。”单思思很不服气，决心在艾滋病方面找到一个务实的、可实施的项目。

艾滋病最初被发现时属于不治之症，鸡尾酒疗法问世后，艾滋病患者的寿命得以大幅延长，但因为需要吃各种药物来控制病毒，这种疗法副作用较大。治疗中，因为药物多，艾滋病患者按照治疗计划进行服药的執行程度较差，这导致极易产生耐药性，给患者的治疗带来较大影响。

于是，单思思将主题定为“艾滋病治疗中的用药依从性”，她设计了便携的智能药盒hivecteor（HIV+vector），作为患者、医生乃至药厂的集合交流平台，患者能够收到按时吃药的提醒，医生能够收到患者的服药记录，并进行复诊交流，药厂能够了解药物本身的服用情况。她带领团队在24小时内完成了这个从无到有的项目，并最终斩获了“清华——日内瓦大学社会创新交换项目奖学金”。巧合的是，他们答辩的日子正是12月1日——世界艾滋病日。

单思思说：“科研成果不应该是实验室中冷冰冰的数据和论文，而应该成为改善生活质量、提高生活水平的有力工具，我想让更多的研究成果走出实验室，我还要为这个目标继续奋斗！”

目前，单思思已博士研究生毕业，她以博士后的身份继续在清华大学全球健康与传染病研究中心进行科学研究。单思思立志要把论文写在祖国大地上，作为一名科研攻关的“战士”，她正致力于研究新冠病毒突变株对抗体的影响，研发对突变株具有广谱中和活性的保护性抗体，也在进行一些其他的课题。谈及未来，她表示，自己将继续踏踏实实做科研，做有意义、能够惠及大众的研究。

责任编辑：丁莉莎