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发布日期:2023/8/15 16:34:00

SARS-CoV-2病毒的全球肆虐带来了开发抗病毒药物和治疗方案的迫切需求。目前的抗病毒策略集中于抗体、疫苗、小分子等传统技术手段,而RNA包膜病毒的高频突变特性往往会促使原有技术方法的失效。

 

细胞器动力学是指细胞器生物发生、运动、融合、裂变和降解的过程。RNA包膜病毒的辅助和传播依赖于对宿主细胞细胞器的劫持,例如,病毒通过涉及各种细胞器(例如质膜、内体、溶酶体或高尔基体)的不同途径进入宿主细胞。病毒还会劫持细胞骨架和运动蛋白,以促进其在细胞内运输并递送至复制位点。例如,微管和动力蛋白介导病毒从质膜到细胞核或其他细胞器的逆行运输。因此,针对亚细胞结构稳态可能是一种有前途的抗病毒策略。

 

 

生物惰性金纳米颗粒具有在诱导亚细胞稳态的可逆变化方面的潜力和优势。基于此,研发团队比较了不同表面电荷的金纳米颗粒对不同细胞器动力学的影响,发现表面带正电荷的金纳米颗粒可以引起更显著的亚细胞结构紊乱,同时,与小分子抑制剂相比,这种影响是可逆的。研究人员进一步用两种不同的RNA 包膜病毒评估了表面正电荷金纳米颗粒的抗病毒效果,结果表明,表面正电荷金纳米颗粒对慢病毒和 HCoV-OC43 均有明显抑制作用。

 

金纳米颗粒由于可控性的形态和高度的生物安全性,已被用于FDA批准用于临床诊断和临床试验。靶向细胞器动力学有可能干扰病毒感染和复制,但这一策略需要仔细评估其抗病毒效率以及对正常细胞功能可能产生的副作用。纳米颗粒的表面电荷特性是影响其生物效应的一个重要特征,研究不同表面电荷特性的生物效应有助于我们理解纳米颗粒与生物系统之间的相互作用模式。在本研究中,研究人员比较了具有不同表面电荷特性的50 nm金颗粒的亚细胞效应。结果表明,表面带正电金纳米颗粒对溶酶体和细胞骨架的动力学有更大的影响。

 

图1. 细胞器动力学的可逆调控

 

最后,研究团队在慢病毒及HCoV-43病毒模型中评价了表面正电荷金颗粒的抗病毒效应,发现纳摩尔级的正电荷金纳米颗粒可以显著抑制两种病毒活性,而无明显副作用。

 

图2.表面正电荷金纳米颗粒的抗病毒能力(a,b)及生物安全性考察(c,d,e,f)

 

文章结论与讨论,启发与展望
本文报道了一种通过金纳米颗粒(AuNPs)可逆影响细胞器动力学对抗病毒感染的新策略。作者发现 AuNPs 可以干扰病毒与溶酶体和细胞骨架等宿主细胞器之间的相互作用,从而抑制病毒复制和感染。他们证明了 AuNPs 针对两种RNA 包膜病毒的抗病毒潜力:慢病毒和人冠状病毒 OC43(HCoV-OC43)。AuNPs 具有良好的生物相容性,易于合成,并可通过修饰各种配体来增强其靶向性和递送能力,它们还可与其他抗病毒药物(如 RNA 干扰或基因编辑)结合使用,以实现协同效应。同时,靶向细胞器动力学将不受病毒突变影响。因此,AuNPs 及细胞器动力学可逆调控未来可能为预防和治疗病毒感染提供一种新的有效方法。
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