在家里呆了18个月之后，“隔离”这个词可能会让你脊背发凉。不要害怕——在慕尼黑工业大学(TUM)的一项新研究中，看起来即将进入封锁状态的不是我们人类，而是病毒。
在TUM，的实验室亨德里克·迪茨教授物理系的研究人员探索了使用不同材料(包括DNA)在纳米尺度上构建分子器件的可能性。该小组的最新研究发表在自然材料，证明了他们成功地构建了可以利用DNA“捕获”病毒病原体的二十面体外壳。“我们提出了一种平台技术，可以考虑捕获整个病毒颗粒新创设计大分子外壳来抑制病毒和宿主细胞之间的分子相互作用，”作者说写．
使用DNA外壳来对抗病毒病原体可能听起来有点未来感，但它解决了一个非常现实和相关的问题。在抗击SARS-CoV-2的斗争中，最大的挑战之一是确定可以有效治疗COVID-19症状的新型或重新用途的药物。不幸的是，这些抗病毒努力取得的成功微乎其微，这并不是冠状病毒家族独有的问题。百分之七十世界卫生组织列出的所有病毒中，没有有效的治疗方法。
Dietz和他的同事们的新研究有助于研究VIROFIGHT财团。virrofight正在寻找对抗病毒的新替代品，其中包括迪茨实验室制造的纳米壳——或“病毒陷阱”。
188金宝搏备用采访了迪茨研究小组成员、这项新研究的第一作者克里斯蒂安·西格尔。我们想知道病毒陷阱是如何产生的，它们是如何在预防的同时发挥作用的而且一种治疗方法，以及为什么这种方法可以成为未来对抗传染病爆发的方法。
莫莉·坎贝尔(主持人):你提出了一种技术，可以考虑将整个病毒颗粒困在里面新创大分子的壳。你能描述一下这个想法是怎么来的吗?
克里斯蒂安·西格尔(CS):最初，我们研究了病毒的结构，以指导我们人造纳米壳的设计和构建。在这项研究中，我们意识到适应性免疫系统的某些方面通过阻断病毒和细胞之间的相互作用来对抗病毒。因为我们的纳米壳具有与病毒相似大小的空腔，并形成非常厚的壳，我们认为壳可以通过阻断与细胞的相互作用来中和病毒。因此，我们设计了带孔的外壳，可以捕获整个病毒颗粒。这导致了一种通用的抗病毒平台的创建，可以应用于许多不同的病毒。
MC:你能解释一下病毒吞噬纳米壳的概念是如何运作的吗?这是预防病毒感染还是治疗病毒感染?
CS:病毒生命周期中的一个重要步骤是病毒与细胞的结合。通过将病毒困在我们的DNA纳米容器中，它们就不能再与细胞结合，从而中和病毒并抑制病毒感染。
我们设想用这种贝壳来预防和治疗。特别是，这种外壳可以在进入濒危地区之前，给那些处于病毒感染高风险的人使用，比如医生。如果他们接触到病毒，病毒就会被困在外壳内，不再能感染人。同时，纳米壳可以施用于已经感染的个体，以减少病毒载量，帮助减轻病毒性疾病．
MC:在这项研究中，您描述了一种用于二十面体壳体自组装的可编程二十面体画布。你能描述一下你是如何设计这个研究中的画布和贝壳的吗?
CS:我们的设计理念依赖于病毒的结构。我们用DNA构建了三角形，其大小比人类头发小一千倍。这些三角形是人造外壳的组成部分。这些三角形的边缘具有类似乐高的图案，使多个三角形能够相互绑定并构建外壳。通过改变三角形的形状和类似乐高的图案，我们可以设计不同大小的贝壳，最多包含180个三角形。此外，由于三角形的合理设计，我们制作了带有用户自定义开口的外壳，这是捕获病毒所需要的。
主持人:您创建的外壳的大小与一般病毒的大小相比如何?
CS:人造DNA壳的大小与病毒的大小相当。许多人类病毒的大小在20纳米到200纳米之间。我们的外壳具有从40纳米到300纳米的空腔。因此，大多数人类病毒都能装进我们制造的壳型变异中。
主持人:在在这项研究中，你能够吞噬乙肝病毒，抑制其相互作用，并中和暴露在人类细胞中的传染性腺相关病毒。你能解释一下这些结果，以及它们在证明该方法的稳健性方面意味着什么吗?
CS:乙型肝炎和腺相关病毒属于不同的病毒科。两枚炮弹都被成功困住并中和在炮弹内。这表明，我们的壳的病毒捕获概念并不局限于特定类型的病毒，而是可以应用于各种病毒病原体。
壳体的特征腔尺寸从40纳米到300纳米不等。此外，我们可以很容易地交换壳内部的病毒结合分子。因此，相同的外壳平台可以用于许多不同的病毒。据我们所知，没有一种抗病毒药物可以针对多种不同的病毒。
MC:从理论上讲，被包裹的病毒一旦被包裹，将如何被处理或排出体外?
CS:因为我们还没有把壳应用到活生物体上，所以我的答案主要是推测性的。我们考虑了多种方法。一个是纳米壳对免疫系统的激活。我们也可以把不同的分子装在壳的里面和外面。例如，我们可以用分子修饰外壳，触发免疫细胞的激活，随后将外壳与病毒一起中和。它也可能已经足以将病毒颗粒困在壳内，以减少病毒载量，即使病毒颗粒最终逃离壳。这种诱捕可以延缓病毒的增殖，并在产生大量新病毒之前给免疫系统时间来建立针对病毒病原体的免疫反应。
主持人:除了封装病毒之外，纳米陷阱还有其他潜在的应用吗?
CS:除了捕获病毒，我们目前正在研究壳的其他一些潜在应用，包括用作疫苗接种的抗原载体或药物传递载体:
i)我们的纳米壳与许多病毒具有相似的大小和相同的对称性。通过在外壳外放置抗原，它们可以作为疫苗接种的病毒模拟物。
ii)壳具有大腔，因此可以作为各种大小分子的载体。例如，它们可以用于基因治疗或其他大分子药物的基因递送。
MC:在您看来，这种方法是处理传染病的未来吗?
CS:我们的外壳平台提供了一种新型的通用抗病毒平台。通过微小的设计更改，我们可以快速调整外壳以针对不同的病毒，包括新出现的病毒或病毒株。因此，外壳可以为现有的病毒提供一种有前途的抗病毒方法，而没有有效的治疗方法和未来的病毒爆发。
MC:你想强调的作品有什么局限性吗?
CS:我们还没有在活体中测试我们的纳米壳。可能会有不良反应。因此，下一个关键步骤是在小鼠身上测试纳米壳的病毒中和性。
MC:你们在这个研究领域的下一步是什么?
CS:在我们的工作中，我们测试并证明了我们的壳在细胞培养中的病毒中和能力。下一步，我们将在活体中测试我们的壳，特别是小鼠。此外，我们还打算测试更多不同的病毒，包括导致人类严重疾病且缺乏有效抗病毒药物的病毒。
克里斯蒂安·西格尔接受了科学作家莫莉·坎贝尔的采访188金宝搏备用技术网络。
