在過去的15年里,結構生物學家已經使用越來越復雜的工具呈現出艾滋病病毒(HIV)表面蛋白的奇特細節視圖。美國《國家科學院院刊》(PNAS)日前在線發表了有史以來最高分辨率的該蛋白分子結構的最精致圖像,它來自于一個杰出的研究團隊,如果正確的話,它也許可以指導之后很多年的HIV疫苗設計。
杰作問世
一些有名望的HIV/艾滋病(AIDS)研究人員正著迷于這項工作。但是其他學者,特別是結構生物學家則斷言,該論文“太好了”以至于并不現實,更可能是奇妙的幻想。“該論文完全是垃圾。”英國醫學研究委員會(MRC)分子生物學實驗室的電子顯微鏡學先鋒Richard Henderson指責道,“它沒有任何可取之處。”
考慮到該研究工作來自美國波士頓Dana-Farber癌癥研究所病毒學家Joseph Sodroski的實驗室,這些激烈的評價顯得尤其驚人。Sodroski已經發表了將近400篇論文,其中有超過36篇發表在《科學》、《自然》和《細胞》雜志上。在過去的一年里,《科學》雜志得知,這3個頂級期刊和至少一個其他期刊拒絕發表Sodroski實驗室的各種迭代結果。其實驗室的研究使用了一種被稱為冷凍電子顯微鏡(低溫—EM)的技術,可以顯示出在液氮溫度下快速凍結的單個蛋白。Henderson表示,他撰寫了其中兩篇論文的批評性評論,他是一批反對PNAS發表該技術研究成果的結構生物學家的領軍人物。
Sodroski和第一作者Youdong Mao(Sodroski實驗室的博士后)沒有絲毫讓步。在給《科學》雜志的電子郵件中,他們寫道:“我們支持我們發表的研究工作。如果任何人對我們的方法、結果和解釋有具體的科學問題,他們應該在特定的科學論壇上表達憂慮。我們將會在經過同行評審的科學文獻中回應這些擔憂。”
發表在PNAS上的論文展示了HIV表面蛋白gp120和gp41的6埃視圖(編者注:埃為光譜線波長單位),這兩種蛋白彼此連接,并會三個成團出現,被稱為三聚體。與老式的電子顯微方法相比,低溫—EM技術允許在不進行扭曲形狀著色的前提下,完成三聚體的可視化。若結果真實,那么Sodroski、Mao和合作研究人員所獲得的就是三聚體的最清晰圖像。這可能會帶來抗體如何能夠阻止HIV與病毒綁定的新見解。
問題聚集
《科學》雜志稱,其采訪的大多數結構生物學家和HIV/AIDS研究人員,包括一些評論者,并不想談論這一成果,因為他們與Sodroski的關系密切或者害怕被看做是競爭者在抱怨——其中一些人確實是競爭者。批評言論主要分為兩類。結構生物學家認為,由于技術原因,Sodroski的團隊不可能通過其使用的顯微鏡獲得6埃的分辨率結構。第二種質疑更令人不安:他們獲得的是一個幽靈分子的結構,而不是三聚體的結構。“在溶液中準備可以產生高分辨率膜蛋白結構的低溫—EM樣本很有挑戰性。”馬里蘭州國家癌癥研究所的低溫—EM專家、結構生物學家SriramSubramaniam如是說,他曾發表過HIV三聚體的9埃圖像。和Henderson及其他結構生物學家一樣,Subramaniam懷疑Sodroski團隊的樣品中是否有HIV顆粒。
他們認為,關鍵的問題是Sodroski和Mao將其三聚體和以前發表的低分辨率圖像“排列”在一起,試圖改進已有的成果。這是一種流行的低溫—EM技術,但是要求具有顆粒存在的證據,以及需要嚴格測試以保證任何改進都是真實的。“他們應該做大量的對照試驗,但他們并沒有。”Subramaniam稱。一個經常被引用的實驗是將1000臺計算機產生的白噪聲圖像與一張愛因斯坦吐舌頭的照片放在一起,最終的圖像仍然清晰地顯示出這位著名的物理學家。“你從無到有得到一張愛因斯坦的好看照片。”Henderson說,“這就像Sodroski和Mao所做的事。他們拿出一個之前發表過的結構,將原子放到其中的孔里。”而Sodroski和Mao拒絕回應對其研究的批評。
賓夕法尼亞大學的病毒學家、國家科學院成員Beatrice Hahn擔任PNAS論文的編輯,這意味著她作為一名裁判監督了評議過程。“這是我在30年的職業生涯中遇到的最受熱議的課題。”Hahn如是說,她因其HIV起源研究而著名。“在過去將近2年的時間里,我看到了一些批評和回應,雙方的理由當然都很合理。”Hahn決定是時候介入其中了。“當某個研究存在一個潛在的飛躍時,或者完全錯誤,或者完全正確,那么其信息應該(在期刊上)公開。所有人可以對其進行觀察,并產生自己的看法。”
各方意見
Hahn表示,她并不精通復雜的低溫—EM技術,進而“真正評判”批評聲是否合理。她稱,Sodroski告訴她,Mao以前使用低溫—EM技術研究石墨,并經常拼湊出最優的圖像,以此幫助解釋他如何比那些只研究生物樣本的專家獲得更高的分辨率。她堅持認為,該論文得到了PNAS善意的同行評審,并提醒人們記住Sodroski擁有一個曾完成可靠工作的記錄。“我的直覺告訴我,Joe是正確的。”
新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的免疫學家Bette Korber使用HIV三聚體協助設計疫苗,他很贊賞Sodroski處理批評言論的方式。“他有條不紊地解決評論中或者該領域其他科學家在談話中提到的觀點。”Korber稱,“Joe是個非常正直的人,對于他將會繼續解決其他人所擔憂的問題,我持樂觀態度。”
2012年3月,Sodroski在逆轉錄病毒和機會感染會議上首次展示其研究成果,使很多HIV/AIDS研究人員印象深刻。當時,該研究已經引起關于低溫—EM技術的質疑。當他首次在論文中公布2.6埃結構時——接近原子水平,Henderson便是質疑其研究的科學家之一。“如果是真的,世界上的幾個同步加速器和低溫—EM專家就都失業了。”他表示。
去年8月,Sodroski的團隊在《自然—結構與分子生物學》雜志上在線發表過11埃的三聚體圖像,這一分辨率在Henderson和其他人看來更為合理。不過當Henderson被問及對一篇描述6埃三聚體的論文進行評定時,他表達了廣泛的批評。他稱,發表在PNAS上的這篇論文只是通過對以前的版本稍微修正而得到的。“我震驚了。”Henderson稱,“他們完全無視我長達5頁的批評。”
Hahn稱,她還沒有看到有實驗可以證明Sodroski和Mao犯了錯誤,“最終,生物學將會決定孰對孰錯”。