“纳米陷阱”旨在捕捉和清除冠状病毒

芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的研究人员设计了一种全新的COVID-19潜在治疗方法:纳米颗粒可以捕获体内的SARS-CoV-2病毒，然后利用人体自身的免疫系统将其摧毁。

这些“纳米陷阱”通过模仿病毒感染的目标细胞来吸引病毒。当病毒与纳米陷阱结合时，纳米陷阱将病毒从其他细胞中隔离出来，并将其定位为免疫系统的破坏目标。

理论上，这些纳米陷阱也可以用于病毒的变体，从而为抑制病毒的发展提供了一种潜在的新方法。尽管这种疗法仍处于早期测试阶段，但研究人员设想，它可以通过鼻腔喷雾剂来治疗COVID-19。

研究结果发表在4月19日的杂志上事．

“自大流行开始以来，我们的研究团队一直在开发这种治疗COVID-19的新方法，”助理教授黄军说，他的实验室领导了这项研究。“我们已经进行了严格的测试，以证明这些纳米陷阱是有效的，我们对它们的潜力感到兴奋。”

设计完美的陷阱

为了设计纳米陷阱，由博士后学者Min Chen和研究生Jill Rosenberg领导的研究团队研究了SARS-CoV-2与细胞结合的机制:其表面的一种刺状蛋白质与人类细胞的ACE2受体蛋白结合。

为了制造一个陷阱，以同样的方式与病毒结合，他们设计了表面含有高密度ACE2蛋白的纳米颗粒。类似地，他们设计了其他表面带有中和抗体的纳米颗粒。(当有人被感染时，这些抗体会在体内产生，并以各种方式附着在冠状病毒上)。

ACE2蛋白和中和抗体都已用于治疗COVID-19，但通过将它们附着在纳米颗粒上，研究人员创建了一个更强大的系统来捕获和消除病毒。

这种纳米颗粒由fda批准的聚合物和磷脂制成，直径约为500纳米，比一个细胞小得多。这意味着纳米陷阱可以到达体内更多的区域，更有效地捕获病毒。

研究人员在小鼠模型上测试了该系统的安全性，发现没有毒性。然后，他们在组织培养板中的人类肺细胞中测试了纳米陷阱与假病毒(一种不复制的低效力病毒模型)的对抗，发现它们完全阻止了进入细胞。

一旦假病毒与纳米颗粒结合——在注射后大约10分钟的测试中——纳米颗粒就会使用一种叫做人体巨噬细胞的分子来吞噬和降解纳米陷阱。巨噬细胞通常会吃掉体内的纳米颗粒，但纳米陷阱分子加速了这一过程。纳米颗粒在48小时内被清除和降解。

研究人员还在离体肺灌注系统中用假病毒测试了纳米颗粒——一对捐赠的肺，用呼吸机维持生命——发现它们完全阻止了肺部感染。

他们还与阿贡国家实验室的研究人员合作，在体外系统中用活病毒(而不是假病毒)测试纳米陷阱。他们发现，他们的系统对病毒的抑制效果是中和抗体或可溶性ACE2的10倍。

这是一种未来治疗COVID-19及其他疾病的潜在方法

接下来，研究人员希望进一步测试该系统，包括使用活病毒和多种病毒变体进行更多测试。

“这就是纳米陷阱的强大之处，”罗森伯格说。“它很容易调节。我们可以根据我们对新变体的需求，切换出不同的抗体或蛋白质，或针对不同的免疫细胞。”

纳米陷阱可以储存在一个标准的冰箱中，最终可以通过鼻内喷雾给药，这将直接将它们放入呼吸系统，使其最有效。

研究人员说，通过优化纳米陷阱的配方，它也有可能作为疫苗，为病毒创造一个最终的治疗系统。

“这是起点，”黄说。“我们想做点什么来帮助这个世界。”

这项研究涉及了跨部门的合作者，包括化学、生物和医学。

参考:陈敏，Rosenberg J，蔡旭，等。用于遏制和清除SARS-CoV-2的纳米阱。事．2021.doi:10.1016 / j.matt.2021.04.005

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