新冠病毒利用硫酸肝素进入细胞内部 2种方法可将感染能力降低90%

2020-09-17    70
摘要:加州大学圣地亚哥医学院的研究人员发现,没有一种叫做硫酸肝素的碳水化合物时,SARS-CoV-2无法吸附ACE2,这种碳水化合物也存在于肺细胞表面,作为病毒进入的协同受体。

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一种被称为ACE2的分子就像一个门把手一样,位于肺部细胞的外表面。自2020年1月以来,研究人员已经知道,导致COVID-19的新型冠状病毒SARS-CoV-2主要使用ACE2进入这些细胞并造成呼吸道感染。找到一种方法来锁定病毒和门把手之间的相互作用,当做一种治疗感染的手段,已经成为许多研究的目标。

现在,加州大学圣地亚哥医学院的研究人员发现,没有一种叫做硫酸肝素的碳水化合物时,SARS-CoV-2无法吸附ACE2,这种碳水化合物也存在于肺细胞表面,作为病毒进入的协同受体。

“ACE2只是这个故事的一部分。”加州大学圣地亚哥医学院细胞和分子医学杰出教授、糖生物学研究和培训中心副主任杰弗里·埃斯科(Jeffrey Esko,)博士说。“但这不是全部。”

埃斯科的研究发表在9月14日的《细胞》杂志上,介绍了一种预防和治疗COVID-19的潜在新方法。

研究小组展示了两种方法,可以将SARS-CoV-2感染实验室培养的人类细胞的能力降低约80%至90%:1)用酶去除硫酸肝素;2)用肝素作为诱饵引诱和结合新冠病毒远离人类细胞。肝素是硫酸肝素的一种,它已经被广泛用于预防和治疗血栓,这意味着一种已获得美国食品和药物管理局批准的药物可能会被用于减少病毒感染。

据报道,埃斯科的团队长期以来一直在研究硫酸肝素及其在健康和疾病中的作用。他领导了这项研究,其他人员还有访问学者托马斯·曼德尔·克劳森,博士后研究员丹尼尔·桑多瓦尔。虽然埃斯科实验室并不关注病毒,克劳森曾研究疟原虫是如何与人体细胞上的相关碳水化合物相互作用的,桑多瓦尔还是本科生时就对病毒感兴趣了,到现在仍对最新病毒学研究保持乐趣。

2020年3月的一个周五下午,克劳森感到很累,于是推迟了实验。作为放松也好,或者转换一种心情,他仔细阅读了最新的关于SARS-CoV-2的研究。当时,他注意到了一项初步研究,该研究表明新冠病毒的刺突蛋白(病毒用来抓住ACE2门把手的“手”)与另一种与硫酸肝素有关的碳水化合物之间存在相互作用。

克劳森也是丹麦哥本哈根大学的副教授,他说:“我跑去找丹尼尔,让他看看这项研究,当然,他也在想同样的事情。”

一周之内,研究小组在实验室测试了他们的理论。他们发现SARS-CoV-2刺突蛋白与肝素结合。研究小组还深入挖掘了SARS-CoV-2刺突蛋白与肝素相互作用的确切部分——受体结合区域。当肝素结合时,受体结合区域打开并增加与ACE2的结合。他们发现,新冠病毒必须结合细胞表面的硫酸肝素和ACE2,才能进入在实验室培养皿中生长的人类肺细胞。

随着病毒进入机制的建立,研究人员下一步开始试图破坏它。他们发现,从细胞表面去除硫酸肝素的酶可以阻止SARS-CoV-2进入细胞。同样,肝素治疗也能阻止感染。即使研究人员去掉了肝素蛋白的抗凝区——这部分负责防止血凝块,按照目前给病人的剂量,肝素治疗也能起到抗病毒的作用。

埃斯科说,不过,这些发现距离COVID-19的治疗还有很长的路要走。研究人员将需要在SARS-CoV-2感染的动物模型中测试肝素和硫酸肝素抑制剂。在一项相关的研究中,加州大学圣地亚哥分校的科学家们也在探索人类的微生物群,包括生活在体内的细菌,在改变硫酸肝素从而影响人们对COVID-19的易感性方面所起的作用。 

埃斯科说:“这是我职业生涯中最激动人心的时期之一。多年来,我们对硫酸肝素的了解以及我们开发的资源都汇集了来自多个机构的各种专家,他们很快就进行了合作并分享了想法。”“如果这次大流行还有一线希望的话,我希望科学界能像这样继续迅速合作,解决其他问题。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:

https://phys.org/news/2020-09-covid-virus-heparan-sulfate-cells.html

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867420312307


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