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让“寄生虫”DI颗粒干扰新冠病毒复制能力

作者:转载 日期:2020-07-06 11:25:00 点击数:

目前新冠病毒在全球愈演愈烈,面对这种新型病毒虽然还有很多未知,但全世界的科学家们都在积极寻找各种“武器”,如特效药物、疫苗等来阻击病毒的蔓延。

日前阿根廷布宜诺斯艾利斯经济新闻网报道的一条消息引起人们的关注,报道称,西班牙的研究人员正在研发一种抗病毒药物,其研究重点是缺损性干扰颗粒——一种常见于RNA病毒的“分子寄生虫”,自身并没有感染能力,但有望阻断感染并消灭这种疾病。

“寄生虫”病毒抢夺母体病毒资源

“报道中提到的‘分子寄生虫’并不是真的寄生虫,只是一个概念,所指的就是‘缺损性干扰颗粒’。它们就像‘寄生虫’一样,需要仰赖宿主提供必要的‘零件’, 来长期或暂时地寄生于宿主身上,获取营养,赖以生存。”湖北大学生命科学学院及省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室教授、博士生导师陈纯琪介绍,在病毒领域,这种寄生现象还是有不少存在的。比如丁肝病毒,我们很多人体内都有,但是并不影响我们的健康,只有丁肝病毒和乙肝病毒感染了同一个细胞,才能进行大量复制,丁肝病毒外壳使用了乙肝病毒的外壳。

“缺损性干扰颗粒简称DI颗粒,是指那些因基因组不完整或者因基因某一点突变而产生的不能正常进行复制的病毒,也称缺陷病毒。缺陷病毒虽然自身不能复制,却可能达到干扰同源的正常病毒的生活周期,这也是称其为干扰颗粒的原因。”

对于DI颗粒的诞生,陈纯琪用了一个“病毒工厂生产残次品”的比喻。当病毒进入人体细胞后,细胞就变成了一个病毒工厂,病毒在工厂里完成RNA的复制以及蛋白质合成装配,复制生产出一个个完整的病毒颗粒。这些病毒颗粒被制造出来后,释放出厂再去感染其他细胞。

“然而病毒复制的过程太快了,RNA又不是非常稳定,因此在生产的过程中难免会出现各种奇怪的突变、重组,其中有一定概率会发生亚基因组的缺失突变体,也就是生产出残次品,这种残次品就是DI颗粒。这种小颗粒因为只有部分RNA,缺少遗传信息等材料,因此当它独自存在于细胞工厂的时候,无法完成复制生产。”陈纯琪介绍,某些DI颗粒厉害的地方在于,当它们和完整的病毒同时存在于一间细胞工厂的时候,就会争抢正常病毒复制中的组件和材料来完成自我复制。

“而且DI颗粒比正常病毒小,所以它复制起来可能要比正常的病毒更快。但工厂里病毒复制的资源是有限的,这就使得正常的病毒复制变得很困难。随着DI颗粒不断地与正常病毒争抢资源进行复制,最终变相地终止了正常病毒的复制过程。”陈纯琪说,这就是DI颗粒为什么能导致病毒因无法自我复制而消亡的原因。

分子克隆让DI颗粒变得更强大

科研人员早在4、50年前就发现了病毒复制的这个bug,不过近二十年来才开始应用研究,不过目前还都停留在研究阶段,没有真正的应用案例。

“可以说,DI颗粒不是人类创造出来的,是人类发现的现象。”陈纯琪介绍,目前很多病毒都发现有这种缺损性干扰颗粒,比如流感病毒。病毒复制很快,难免有残次品产生。有的残次品可能就不能活下来,而有的像DI颗粒就能活下来,并且能大量复制,但不致病。基于这种发现,可以继续深入研究,甚至可以调整DI颗粒的内容物,让它复制性更强,让它抢夺完整病毒更多的物质。

“获得DI颗粒并不难,运用病毒学、细胞学的技术,通过培养病毒细胞,每次一发现DI颗粒就筛选出来,而后继续培养继续筛选,就能获得很多这种小颗粒。”陈纯琪介绍,不过DI颗粒也是有一定形状和大小,太大或者太小可能都不行,这时就需要分离。分离大小需要不同孔径的过滤膜,可以使用电镜,能看到大小不一的颗粒,然后把它分离出来。不过一般会使用物理方法,通过颗粒的重量差异进行分离。

“大自然工厂比人类厉害很多,因此我们想获得DI颗粒,一般通过以上方法进行分离和筛选就可以了。不过如果想给DI颗粒增加‘武器’或者‘通信工具’,那就需要分子克隆技术了。”陈纯琪举例,比如把这种技术应用于对抗疾病或者肿瘤,可能就需要分子克隆技术改造DI颗粒,让其带有治疗性或者毒杀能力的基因, 来治疗疾病或者杀伤肿瘤细胞。

“对于一项技术,理论上对人体无害的才会拿来应用。但是当人体本身感染一种病毒的时候,再给人体注入另外一种病毒,风险还是比较大的。”陈纯琪表示,虽然目前没有在人体中试验过这种技术,但是在针对流感病毒的实验中,曾经完成过流感病毒DI颗粒的动物实验,效果还很不错。

DI颗粒为战胜新冠病毒提供新思路

此次报道指出,研究人员将探索在新冠病毒等冠状病毒(例如一些与人类紧密相关但不会引起人类严重疾病的冠状病毒)感染过程中是否存在DI颗粒。同时,他们将验证这种颗粒是否具有干扰并消灭存在于感染细胞中的新冠病毒的能力。

研究人员表示,当将这种颗粒嵌在病毒包膜当中时,它与整个病毒没有区别,能够像病毒一样,在细胞之间或患者之间传播。如果健康人仅感染了这种颗粒,那么它们将无法复制并且不会出现任何症状。如果人体感染了这种颗粒和完整病毒的混合物,那么病毒将发生自身复制,同时也将复制这种颗粒,因此病毒与颗粒二者之间的竞争循环将重新启动,并最终导致该病毒消亡。基于这种思路,就可以“人传人”。

对此陈纯琪表示,和疫苗技术有很多临床经验可以参考相比,这项技术之前没有应用的先例,因此一切都需要进行摸索着前进。很多未知的东西还需要进一步评估。

“目前这项技术应用于新冠病毒的治疗可能会存在几个问题。”陈纯琪解释,第一、DI颗粒合成蛋白装配的外壳和新冠病毒一样,因此人体自身免疫力也会对它进行攻击,所以健康人体内进入新冠病毒的DI颗粒,会不会产生一样的炎性风暴,这个还需要评估;第二,理论上DI颗粒可以很好抢夺新冠病毒的资源,但是它们大量存在于正常细胞里,会不会造成不良影响?同时DI颗粒是否能长久的存在于正常细胞里,多久被人体代谢掉,这些也是未知数;第三、就算DI颗粒没有致病性,但是大量的生产会不会破坏“生产线”,也就是细胞被破坏了怎么办;第四、新冠病毒作为RNA病毒非常容易变异,DI颗粒会不会发生复杂的改变,这也需要长期观察。

“不过,DI颗粒作为一种全新的思路,为人类在寻找战胜新冠病毒方法的道路上,又增加了一件‘武器’。这是人类向大自然学会的一种方法,通过抓住病毒的bug,而后再利用这个bug去攻击消灭病毒。”陈纯琪最后感慨地说,在目前没有更好的对付新冠病毒方法的时候,应该多方面去尝试各种治疗手段,不放弃任何的可能性。




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