科學家創造出類似肽的分子Peptoids 可用於治療疾病
據外媒報導,抗菌肽可以對抗病毒性疾病,但結構上的缺陷使其難以作為藥物使用。一個巧妙的分子修復可以創造出合成“Peptoids”來治療疾病。在人類免疫系統的強大生化物質中,肽是最好的一種。
最常見的是在微生物喜歡“紮根”的地方–眼、口、鼻和肺的粘膜–它們被認為可以殺死各種微小的入侵者,如病毒、細菌和真菌。
鑑於它們的力量,人們可能會認為肽將代表著有希望的藥物治療,甚至可能是治愈許多傳染病。但是,可惜的是,它們從根本上來說是有缺陷的。它們很容易受到無數酶的影響,這些酶的工作是迅速分解它們,使它們失去治療特性。
“由於它們容易被酶分解,肽不是理想的藥物。”斯坦福大學工程學院生物工程副教授Annelise Barron說:“它們的生產成本很高,但它們必須以大劑量給藥,因為它們分解得太快了。”
但是,正如Barron在《藥品》雜誌上所描述的那樣,她和一個合作者團隊現在已經創造了類似肽的分子–她稱之為”Peptoids”–可以規避肽的缺點,並將這些新分子變成一類新興抗病毒藥物的基礎,可以治療從皰疹和COVID-19到普通感冒的所有疾病。儘管Barron警告說,在這些以肽為基礎的藥物進入市場之前,還需要進行多年的開發和測試,但迄今的結果是非常令人鼓舞的。
Peptoids屬於被稱為”仿生學”的一類生物化學製品–模仿生物分子行為的分子,但具有某些關鍵優勢。它們在現實世界中的對應物,即肽,是由一系列具有生物活性的氨基酸組成的,稱為側鏈,以特定的序列與一個長鏈支架(稱為肽骨架)結合。不幸的是,將所有重要的分子固定住的鍵在體內太容易被稱為蛋白酶的酶所溶解,這些酶可以消化蛋白質。當肽被溶解時,它們的力量就消失了。
然而,Peptoids的設計是為了耐用。它們的力量來自於它們的結構,它與肽的結構相似,但又有根本的不同。通過改變底層骨架和加強固定的鍵,Barron的團隊已經為這些抗病毒劑創造了一種方法,以保持肽在被蛋白酶降解時失去的力量。
Barron說:“我們很興奮,我們的肽顯示出作為新型抗病毒藥物的巨大潛力。”
在他們的研究中,Barron和團隊選擇將重點放在皰疹病毒上,這種病毒最顯著的特點是導致口腔周圍的唇皰疹、性傳播感染,甚至是某些形式的失明。如果在生命的後期感染,皰疹可能對其宿主造成特別大的破壞。皰疹病毒的腦部感染也與阿爾茨海默病有關,這是一個活躍的研究領域。
該小組審查了一些潛在的蛋白酶,從120個分子結構的資料庫開始–當時只是一頁上的化學符號。在初步實驗的基礎上,他們將這些分子結構縮小到10個有希望的候選分子,她的團隊合成了這些分子。Barron隨後與Gill Diamond教授(路易斯維爾大學)合作,不僅測試了她新造的分子對皰疹病毒的有效性,還測試了它們對口腔外表面的健康人類細胞–即口腔上皮細胞的影響。
正如預期的那樣,一些peptoids類化合物對病毒沒有顯示出任何效果。另一些則具有活性,但對健康宿主細胞有害。但是,五種珍貴的peptoids中的一小部分被證明值得進一步研究。最後,有兩種藥物被發現可在不傷害上皮細胞的情況下解除皰疹病毒的危害。事實上,其中一種候選藥物顯示出對病毒的”完全”有效性,這讓Barron對治療皰疹的可能性感到興奮,也許還有更多。
Peptoids類藥物通過破壞病毒的包裹性外膜而發揮作用。這種保護性的氣泡是任何病毒侵入健康組織並將其有害的DNA分佈到人體細胞中,導致感染的關鍵。“Peptoids類藥物不僅破壞皰疹的膜,而且也破壞其他病毒的膜。”Barron說:“這應該使它們具有廣泛的適用性,也許甚至可以對付某些目前無法治癒的致命的病毒感染。”
此後,Barron向世界各地的傳染病實驗室發送了peptoids的樣本,要求他們對這些新結構進行測試,以對抗大量的毒株,最明顯的是導致COVID-19的SARS-CoV-2病毒,但也有更熟悉的病毒,如流感和鼻病毒,這是普通感冒的罪魁禍首。
Barron說:“我的合作者的早期報告是非常令人鼓舞的。因為我們的蛋白酶模擬了一種非常特殊的人類廣譜抗病毒肽–cathelicidin LL-37–我們對它們的作用並不感到驚訝,但看到來自世界各地的這些結果還是絕對高興。”