微小的诱饵“海绵”吸引冠状病毒远离肺细胞
微小的诱饵“海绵”吸引冠状病毒远离肺细胞
在波士顿大学NEIDL测试的新纳米技术可以阻止SARS-CoV-2感染细胞和复制
在波士顿大学国家新兴传染病实验室的细胞培养澳门威尼斯人注册网站研究中，含有肺细胞膜碎片的纳米海绵与导致COVID-19感染的SARS-CoV-2病毒吸引并融合，防止冠状病毒感染活肺细胞。图片由格里菲斯实验室/BU NEIDL提供
想象一下，如果科学家仅仅通过将其注意力从活的肺细胞上转移开，就能阻止冠状病毒的感染？波士顿大学国家新兴传染病实验室（NEIDL）和加州大学圣地亚哥分校的澳门威尼斯人注册网站研究人员在《纳米快报》上发表了一项新的治疗对策，他们在波士顿的NEIDL进行的实验中似乎做到了这一点。
这项突破性的技术可能对对抗SARS-CoV-2病毒产生重大影响，该病毒导致全球大流行，已经夺去了近45万人的生命，感染了800多万人。但是，也许更重要的是，它有可能被用于对抗几乎任何病毒，比如流感甚至埃博拉病毒。
该澳门威尼斯人注册网站研究的第一作者之一、NEIDL微生物学家安娜·洪科（Anna Honko）说：“一开始我持怀疑态度，因为它似乎好得令人难以置信。”“但当我在实验室看到第一组结果时，我感到非常惊讶。”
这项技术包括非常小的纳米级聚合物滴——本质上是柔软的生物友好塑料——覆盖在活肺细胞和免疫细胞膜的碎片上。
“它看起来就像包裹在细胞膜上的纳米颗粒，”Honko说。“这种小聚合物[液滴]模仿了一个周围有膜的细胞。”
SARS-CoV-2病毒寻找肺细胞膜的独特特征并锁定在它们上面。当这种情况发生在人体内时，冠状病毒感染就会发生，SARS-CoV-2病毒会劫持肺细胞复制自己的遗传物质。但在NEIDL的实验中，波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员观察到，满载肺细胞膜碎片的聚合物液滴比活肺细胞更能吸引SARS-CoV-2病毒。
通过比活细胞更好地与SARS-CoV-2病毒融合，纳米技术似乎是一种有效的应对冠状病毒感染的对策，可以阻止SARS-CoV-2攻击细胞。
“我们的猜测是，它就像一个诱饵，它与细胞争夺病毒，”NEIDL微生物学家安东尼·格里菲斯（Anthony Griffiths）说，他是该澳门威尼斯人注册网站研究的共同通讯作者。“它们是一小块塑料，只包含细胞的外部部分，没有活细胞内部的细胞机制。从概念上讲，这是一个非常简单的想法。它像海绵一样清除病毒。”
这就是为什么加州大学圣地亚哥分校和波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究小组称这项技术为“纳米海绵”的原因。一旦SARS-CoV-2与纳米海绵液滴内的细胞碎片结合——每个纳米海绵液滴比人类头发的宽度小1000倍——冠状病毒就会死亡。尽管最初的结果是基于在细胞培养皿中进行的实验，但澳门威尼斯人注册网站研究人员认为，在人体内，可生物降解的纳米海绵和困在其中的SARS-CoV-2病毒可以被人体的免疫系统处理掉。免疫系统通常会分解并清除由感染或正常细胞生命周期引起的死细胞碎片。
纳米海绵在冠状病毒感染的背景下还有另一个重要作用。Honko说，含有免疫细胞碎片的纳米海绵可以吸收细胞信号，从而增加炎症。由肺部炎症级联引起的急性呼吸窘迫是冠状病毒感染最致命的方面，患者会被送入重症监护室接受氧气或呼吸机支持，以帮助他们呼吸。
但纳米海绵可以吸引炎症分子，使免疫系统进入危险的过度驱动状态，可以帮助抑制这种反应，Honko说。她说，通过使用两种纳米海绵，一些含有肺细胞碎片，一些含有免疫细胞碎片，有可能“攻击冠状病毒和（身体的）反应”，导致疾病和最终的肺衰竭。
对人类来说，它可能是鼻腔喷雾剂之类的东西。
在NEIDL， Honko和Griffiths现在正计划进行更多的实验，以观察纳米海绵在动物模型中预防冠状病毒感染的效果。他们计划与加州大学圣地亚哥分校的工程师团队密切合作，该团队在十多年前首次开发出纳米海绵，以定制最终安全有效地用于人类的技术。
根据加州大学圣地亚哥分校的新闻稿，加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师和加州团队的负责人张良芳说：“传统上，传染病的药物开发人员会深入澳门威尼斯人注册网站研究病原体的细节，以找到可药物的目标。”“我们的方法是不同的。我们只需要知道目标细胞是什么。然后我们的目标是通过制造仿生诱饵来保护目标。”
当新型冠状病毒首次出现时，使用纳米海绵对抗感染的想法几乎立即出现在张的脑海中。他向NEIDL寻求帮助。展望未来，波士顿大学和加州大学圣地亚哥分校的合作者相信纳米海绵可以很容易地转化为一种非侵入性治疗方法。
Griffiths说：“我们应该能够把它直接扔进鼻子里。”“对人类来说，它可能是一种类似鼻腔喷雾剂的东西。”
Honko对此表示赞同：“这将是一种简单而安全的给药方法，应该针对适当的[呼吸]组织。如果你想治疗已经插管的病人，你可以直接把它输送到肺部。”
Griffiths和Honko对纳米海绵作为治疗所有类型病毒感染的新平台特别感兴趣。Griffiths说：“这种广谱的方法非常吸引人。”澳门威尼斯人注册网站研究人员说，纳米海绵可以很容易地适应其他病毒喜欢的其他类型的细胞膜，为使用这项技术对抗其他难以治疗的感染创造了许多新的机会，比如流感，甚至是由埃博拉病毒、马尔堡病毒或拉沙病毒引起的致命出血热。
“我很想看看我们能把这项技术推进多远，”Honko说。
这项工作得到了国防威胁减少局化学和生物防御联合科学技术办公室的支持。
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