科學家創造模仿肺細胞的噬菌體衣殼以對抗流感
據外媒報導,如當前的COVID-19疫情所示,病毒是主要的健康風險。但是,如果我們可以使用其他病毒來對抗它們呢?柏林的科學家創造了能模仿流感病毒鎖存在體內目標細胞的病毒殼,從而防止它們“被抓住”並引起感染。
噬菌體是會捕食其他微生物(通常是細菌)的病毒類型。它們已被嘗試用於替代抗生素,並且可能以多種形式出現,例如可吸入的肺炎治療,傷口癒合時使用的敷料,抗菌食品包裝或可飲用的藥汁來治療食物中毒。
對於這項新研究,研究人員將噬菌體與其他病毒進行了對比。噬菌體並沒有殺死入侵的病毒,反而發揮了一種陷阱的作用。該團隊設計了一個噬菌體來模仿流感病毒結合的肺細胞結構,使其無效。
流感病毒的表面被稱為血凝素蛋白的受體覆蓋,該受體鎖存在肺細胞表面的糖分子上。就像鎖中的鑰匙一樣,這是一個非常精確的匹配,需要以正確的間隔間隔開正確數量的鍵。因此,研究小組著手設計一種“誘餌”,使流感與肺細胞結合而不是與肺細胞結合。
研究人員從一種名為Q-beta的無害腸噬菌體開始,這種噬菌體已經具有與所需結構相似的結構。該團隊使用合成化學方法,為空的Q-beta殼配備了完全正確排列的糖分子。最終結果稱為噬菌體衣殼。
該研究的第一作者丹尼爾·勞斯特(Daniel Lauster)說:“我們的多價支架分子沒有傳染性,它包含180個相同的蛋白質,它們的間隔與病毒表面血凝素的三價受體完全一樣。因此,它具有欺騙流感病毒的理想起始條件,或者更確切地說,具有完美的空間適應性。換句話說,我們使用噬菌體病毒來禁用流感病毒!”
通過數學模型和低溫電子顯微鏡研究,該團隊能夠確定噬菌體衣殼完全包裹了該病毒,並且對包括禽流感病毒在內的多種流感病毒株均有效。動物模型和細胞培養物中的測試表明,噬菌體衣殼能夠中和人肺組織中的流感,從而阻止其繁殖。
該研究的通訊作者克里斯蒂安•哈肯伯格說:“臨床前試驗表明,我們可以使用化學修飾的噬菌體外殼使季節性流感病毒和禽流感病毒無害。這是一項重大成功,為創新抗病毒藥物的開發提供了全新的視角。”
結果令人著迷,研究小組說,在這種新型治療方法可用之前,仍有大量工作要做。一些重要的問題仍未得到解答,例如噬菌體是否會在人體內引發免疫反應–如果是,該反應是否有助於或阻礙治療。流感還會對噬菌體產生抵抗力,從而削弱其有效性。那就是它是否對人類完全有效。
該小組計劃繼續努力解決這些問題,也希望該技術能夠為開發預防冠狀病毒感染的藥物帶來希望。即使開發了這種藥物,它也可能不會很快幫助當前的大流行,但可能為將來的任何冠狀病毒爆發提供潛在的武器。
該研究發表在《自然納米技術》雜誌上。