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华人科学家颠覆标准病毒药物靶向方法 用纳米颗粒“诱饵”来阻断艾滋病毒

2020-04-27 10:38 前瞻网   

 

华人科学家颠覆标准病毒药物靶向方法 用纳米颗粒“诱饵”来阻断艾滋病毒

加州大学圣地亚哥分校的工程师颠覆了标准的病毒药物靶向方法,开发出了一种有前途的新“纳米海绵”方法,可防止艾滋病毒在体内扩散:辅助T细胞的细胞膜包裹聚合物纳米颗粒,并将之转化成诱饵拦截病毒粒子,阻止它们结合并侵入人体免疫细胞。

这项由纳米工程教授张良方(Liangfang Zhang)领导的纳米材料和纳米医学实验室开发的技术,可以应用于许多不同种类的病毒,为对抗难以对付的病毒的新疗法打开了新大门。张良方是加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院纳米工程系的教授。

这项研究首次发表在2018年11月的《先进材料》杂志上,题为“模拟T细胞的纳米颗粒可以中和艾滋病毒的传染性”。研究正在进行中。

加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院张良方实验室的化学工程师兼项目副科学家Weiwei Gao说:“这里的关键创新是,我们正站在艾滋病这个大问题的另一边。”“传统的药物开发方法要求我们找出如何阻断病毒中的关键蛋白质或信号通路,使其不能攻击人体。问题是在这些病毒中有这么多的途径,很难找到一个真正关键的途径。

“我们的方法来自另一个方面:观察病毒目标。”他继续说,“纳米颗粒被病毒攻击的细胞膜包裹着。因此,它们可以作为细胞的诱饵来拦截病毒的攻击。”

HIV病毒的典型目标是CD4+ T细胞;这些细胞也被称为辅助T细胞,在健康的身体中,这些细胞帮助检测外来病原体并将其作为攻击和清除的目标。艾滋病毒利用CD4受体发现并与这些T细胞表面结合,然后将它们的遗传物质注入T细胞,利用T细胞机制进行自我复制。最终,在制造了足够多的新HIV病毒后,病毒颗粒冲出细胞,寻找其他T细胞进行攻击。

艾滋病毒之所以具有如此大的破坏性,部分原因在于攻击和杀死T细胞会严重损害免疫系统,使身体更难抵御继发性感染。而且这种病毒变异迅速,改变了它的遗传密码,使得传统的抗病毒和药物发现方法难以靶向目标。

在2018年的研究中,研究人员用分离的CD4+ T细胞细胞膜包裹纳米颗粒。当这些纳米颗粒被添加到培养皿中的T细胞中并暴露于病毒中时,这些被称为TNPs的纳米颗粒就像一种海绵,吸收病毒并保护T细胞不受感染。他们发现,HIV病毒与TNP结合的可能性与T细胞结合的可能性是一样的——但由于这些纳米颗粒内部没有细胞机制,因此病毒不能注射或复制自身,因此它是无害的。

就像CD4+ T细胞一样,纳米颗粒通过病毒表面的gp120蛋白与HIV病毒结合。当TNPs以3mg/mL的浓度加入到T细胞混合物中时,与未使用TNPs处理的细胞相比,该团队发现感染减少了80%以上。他们认为这是一个颇有希望的证据,这些纳米颗粒可以被注入患者的血液中,吸收艾滋病病毒感染,降低感染水平,最终将其清除出系统。

“使用TNPs治疗艾滋病还有另一个潜在的应用。体内的免疫细胞感染了艾滋病毒,但并没有产生新的病毒,而是变成了病毒的宿主。”“找到摧毁这些病毒库的方法是艾滋病研究人员面临的主要挑战。但是这些储存细胞也可能表达gp120,所以TNPs可以作为精确地将抗病毒药物输送到这些细胞并杀死它们的载体。”

这项工作的灵感来自于张良方实验室早期的红细胞研究项目。Gao说,这种方法可能适用于各种各样的病原体。“许多细菌也喜欢攻击红细胞。”他说,“因此,这些纳米颗粒可能会作为诱饵,阻止细菌释放毒素。或者它们可以作为诱饵对其它毒素做出反应,比如针对红细胞的神经毒剂。”

在这些TNPs用于人类患者之前,它们的道路上仍然有许多障碍。例如,他们还没有能够在活体动物模型中测试TNPs。

“因为艾滋病毒是一种人类疾病,很难在动物模型中复制它。” Gao说,“因此,我们正与加州大学圣地亚哥分校卫生部门的儿科传染病科主任斯蒂芬·斯佩克特博士就这个问题进行密切合作,以找出在体内测试的最佳方法。”

根据公开资料,张良方1996年考入清华大学化学工程系高分子科学与工程专业,分别于2000年与2002年获得学士学位和硕士学位。2002年进入美国伊利诺伊大学香槟分校化工系,在Steve Granick教授的指导下攻读博士学位。2006-2008年加入麻省理工学院化工系,在Robert Langer教授的研究组进行博士后工作。2008年7月,加入加州大学圣地亚哥分校纳米工程系任助理教授,于2012年3月晋升为终身副教授,2014年7月晋升为终身正教授。2013年被《麻省理工学院技术商评》杂志评为“2013年度世界最杰出青年创新专家”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:https://phys.org/news/2020-04-decoy-nanoparticles-block-hiv-infection.html

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