研究：诱饵纳米粒子可在新冠病毒进化过程中骗过病毒

诱饵纳米粒子会模仿普通细胞，就像海绵一样吸收病毒，会抑制它们感染身体的其他部分。

在一项新研究中，来自西北大学的合成生物学家着手阐明使诱饵纳米粒子有效和抵抗病毒逃逸所需的设计规则。在设计和测试了各种迭代之后，研究人员确定了一套广泛的诱饵--所有的诱饵都可以用不同的方法制造--对原始病毒和突变体都有难以置信的效果。

事实上，跟传统的、基于蛋白质的抑制剂药物相比，诱饵纳米颗粒对自然发生的病毒变异体的抑制效果高达50倍。当对旨在抵抗此类治疗的病毒突变体进行测试时，诱饵纳米粒子在抑制感染方面的效果高达1500倍。

尽管还需要更多的研究和临床评估，但研究人员相信，诱饵纳米粒子输液有朝一日有可能被用来治疗严重或长期的病毒感染患者。

这项研究的论文最近发表在《Small》上。据了解，在这篇论文中，研究小组在细胞培养中对诱饵纳米颗粒针对母体SARS-CoV-2病毒和五个变种（包括β、δ、δ-plus和λ）进行了测试。

该研究的共同第一作者、西北大学的Joshua Leonard表示：“我们发现，诱饵纳米颗粒是所有这些不同病毒变种的有效抑制剂。即使是逃避其他药物的变体也没有逃避我们的诱饵纳米颗粒。”

“在我们进行研究时，不同的变体不断在世界各地出现，”西北大学的Neha Kamat，该研究的共同第一作者补充道，”我们不断地测试我们的诱饵以对抗新的变体，它们则只是不断地工作。这非常有效。”

据了解，Leonard是西北大学麦考密克工程学院的化学和生物工程副教授。Kamat是麦考密克学院生物医学工程的助理教授。两人都是西北大学合成生物学中心的主要成员。

病毒进化过程中遭遇的困难

随着SARS-CoV-2病毒的变异而产生新的变种，一些治疗方法在对抗不断演变的病毒方面变得不那么有效。就在上个月，美国食品和药物管理局暂停了几种单克隆抗体治疗方法。

但即使在治疗失败的情况下，新研究中的诱饵纳米粒子也从未失去效力。Leonard指出，这是因为诱饵将SARS-CoV-2置于进化的岩石和硬地方之间。

SARS-CoV-2通过将其刺突蛋白跟人类血管紧张素转换酶2(ACE2)受体结合来感染人类细胞。ACE2是细胞表面的一种蛋白质，这为病毒提供了一个入口。

为了设计诱饵纳米颗粒，西北大学的团队使用了从所有细胞类型中自然释放的纳米级颗粒。他们设计了产生这些颗粒的细胞从而使其过度表达ACE2的基因，这能让颗粒表面出现许多ACE2受体。当病毒跟诱饵接触时，它跟这些受体而不是与真正的细胞紧密结合，这使病毒无法感染细胞。

Leonard说道：“病毒要想进入细胞就必须跟ACE2受体结合。诱饵纳米颗粒对SARS-CoV-2来说是一个进化上的挑战。该病毒必须想出一种完全不同的方式进入细胞以避免使用ACE2受体的需要。没有发现明显的进化逃逸路线。”

未来的好处

除了对抗药性病毒有效之外，诱饵纳米颗粒还具有其他一些好处。由于它们是生物而非合成材料，所以纳米粒子不太可能引起免疫反应。我们这回到，免疫反应会导致炎症并可能干扰药物的疗效。此外，它们还表现出低毒性，这使得它们特别适合用于治疗重病患者的持续或重复给药。

当COVID-19大流行开始时，研究人员和临床医生在发现该病毒和开发治疗该病毒的新药物之间出现了令人不安的差距。对于下一次大流行，诱饵纳米粒子可以在疫苗开发之前提供一种快速、有效的治疗。

“诱饵策略是你可以尝试的最直接的东西之一。只要你知道病毒使用的受体你就可以开始用这些受体构建诱饵粒子。我们有可能快速采用这样的方法以在未来病毒大流行的关键早期阶段减少严重疾病和死亡，”Leonard说道。

推荐阅读