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疾病与药物研究

Science:利用经过基因改造的人ACE受体作为诱饵引诱新冠病毒,阻断感染

2020年08月07日 浏览量: 评论(0) 来源:生物谷 作者: 责任编辑:admin
摘要:来自美国伊利诺伊大学香槟分校等研究机构的研究人员指出利用诱饵受体(decoy receptor)---一种经过改造的自由漂浮的受体蛋白---引诱SARS-CoV-2,这样这种诱饵受体就可结合这种病毒并阻止感染。

新型冠状病毒SARS-CoV-2导致2019年冠状病毒病(COVID-19),如今正在全球肆虐。随着COVID-19疫情持续蔓延,科学家和医疗服务提供者正在寻找方法,以防止这种冠状病毒暴露后感染组织。


在一项新的研究中,来自美国伊利诺伊大学香槟分校等研究机构的研究人员指出利用诱饵受体(decoy receptor)---一种经过改造的自由漂浮的受体蛋白---引诱SARS-CoV-2,这样这种诱饵受体就可结合这种病毒并阻止感染。相关研究结果于2020年8月4日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Engineering human ACE2 to optimize binding to the spike protein of SARS coronavirus 2”。论文通讯作者为伊利诺伊大学香槟分校的的生物化学教授Erik Procko博士。

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SARS-CoV-2刺突蛋白(S蛋白)的受体结合结构域(RBD)对ACE2较强结合的ACE2氨基酸序列偏好性,图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.abc0870。

要感染人类细胞,病毒必须首先与细胞表面的受体蛋白结合。SARS-CoV-2是导致COVID-19的冠状病毒,它与一种名为ACE2的受体结合。ACE2在调节血压、血容量和炎症方面发挥着多种作用。它存在于全身组织中,特别是在肺部、心脏、动脉、肾脏和肠道中。科学家们推测,与COVID-19相关的一系列症状可能源于这种冠状病毒与ACE2结合并使得后者无法执行它的正常功能。


Procko说,“给予基于ACE2的诱饵受体可能不仅可以中和感染,而且还可能具有拯救失去的ACE2活性和直接治疗COVID-19方面的额外好处。”


作为一种潜在的治疗剂,诱饵受体比其他药物有优势:为了躲避它,病毒必须以某种方式变异,这就使得它的传染性得以降低。


Procko说,“诱饵受体的一个好处是,它与天然受体非常相似。因此,病毒在不丧失与天然受体结合能力的情形下,不能轻易地适应以逃避中和。这意味着病毒获得抵抗力的能力有限。”


虽然ACE2与SARS-CoV-2结合,但它并没有为此进行优化,这意味着这种受体的微小突变可能会使得这种结合变得更强。Procko说,这使得它成为诱饵受体的理想候选物。


Procko检查了2000多个ACE2突变,并产生了表面携带ACE2突变受体的细胞。通过分析这些细胞与SARS-CoV-2的相互作用,他发现了三种突变的组合使得这种受体与这种冠状病毒的结合强度提高了50倍,这使得携带这三种突变的ACE2受体成为这种冠状病毒的更具吸引力的靶标。


随后,Procko构建出一种可溶性的基因改造受体。在从细胞上脱离下来后,这种可溶性受体悬浮在溶液中,作为诱饵受体与SARS-CoV-2自由互动。


Procko将他的发现发布到预印本服务器后,一位同事将他与美国陆军传染病医学研究所联系起来。Procko说,那里的研究人员与伊利诺伊大学生物化学教授David Kranz的实验室一起,验证了SARS-CoV-2病毒与这种诱饵受体之间的强亲和力,可与迄今为止确定的最佳抗体相媲美。此外,他们还发现,这种诱饵受体不仅能在活组织培养物中与SARS-CoV-2结合,还能有效中和这种冠状病毒,防止细胞被感染。


还需要开展进一步的研究来确定这种诱饵受体是否可以成为COVID-19的有效治疗药物或预防剂。


Procko说,“我们正在测试这种诱饵受体在小鼠身上是否安全稳定,如果成功的话,我们就希望在动物身上显示出治疗疾病的效果。我们希望这些数据能够促进在人体身上开展临床试验。”他还在探索这种诱饵受体如何与其他冠状病毒结合,如果这些冠状病毒从蝙蝠传播给人类,有可能成为未来的大流行病。


参考资料:

1.Kui K. Chan et al. Engineering human ACE2 to optimize binding to the spike protein of SARS coronavirus 2. Science, 2020, doi:10.1126/science.abc0870.

2.Decoy receptor neutralizes coronavirus in cell cultures

https://medicalxpress.com/news/2020-08-decoy-receptor-neutralizes-coronavirus-cell.html

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