讓「寄生蟲」DI顆粒幹擾新冠病毒複製能力

2020-11-29 中國創新網

  目前新冠病毒在全球愈演愈烈,面對這種新型病毒雖然還有很多未知,但全世界的科學家們都在積極尋找各種「武器」,如特效藥物、疫苗等來阻擊病毒的蔓延。

  日前阿根廷布宜諾斯艾利斯經濟新聞網報導的一條消息引起人們的關注,報導稱,西班牙的研究人員正在研發一種抗病毒藥物,其研究重點是缺損性幹擾顆粒——一種常見於RNA病毒的「分子寄生蟲」,自身並沒有感染能力,但有望阻斷感染並消滅這種疾病。

  「寄生蟲」病毒搶奪母體病毒資源

  「報導中提到的『分子寄生蟲』並不是真的寄生蟲,只是一個概念,所指的就是『缺損性幹擾顆粒』。它們就像『寄生蟲』一樣,需要仰賴宿主提供必要的『零件』, 來長期或暫時地寄生於宿主身上,獲取營養,賴以生存。」湖北大學生命科學學院及省部共建生物催化與酶工程國家重點實驗室教授、博士生導師陳純琪介紹,在病毒領域,這種寄生現象還是有不少存在的。比如丁肝病毒,我們很多人體內都有,但是並不影響我們的健康,只有丁肝病毒和B肝病毒感染了同一個細胞,才能進行大量複製,丁肝病毒外殼使用了B肝病毒的外殼。

  「缺損性幹擾顆粒簡稱DI顆粒,是指那些因基因組不完整或者因基因某一點突變而產生的不能正常進行複製的病毒,也稱缺陷病毒。缺陷病毒雖然自身不能複製,卻可能達到幹擾同源的正常病毒的生活周期,這也是稱其為幹擾顆粒的原因。」

  對於DI顆粒的誕生,陳純琪用了一個「病毒工廠生產殘次品」的比喻。當病毒進入人體細胞後,細胞就變成了一個病毒工廠,病毒在工廠裡完成RNA的複製以及蛋白質合成裝配,複製生產出一個個完整的病毒顆粒。這些病毒顆粒被製造出來後,釋放出廠再去感染其他細胞。

  「然而病毒複製的過程太快了,RNA又不是非常穩定,因此在生產的過程中難免會出現各種奇怪的突變、重組,其中有一定概率會發生亞基因組的缺失突變體,也就是生產出殘次品,這種殘次品就是DI顆粒。這種小顆粒因為只有部分RNA,缺少遺傳信息等材料,因此當它獨自存在於細胞工廠的時候,無法完成複製生產。」陳純琪介紹,某些DI顆粒厲害的地方在於,當它們和完整的病毒同時存在於一間細胞工廠的時候,就會爭搶正常病毒複製中的組件和材料來完成自我複製。

  「而且DI顆粒比正常病毒小,所以它複製起來可能要比正常的病毒更快。但工廠裡病毒複製的資源是有限的,這就使得正常的病毒複製變得很困難。隨著DI顆粒不斷地與正常病毒爭搶資源進行複製,最終變相地終止了正常病毒的複製過程。」陳純琪說,這就是DI顆粒為什麼能導致病毒因無法自我複製而消亡的原因。

  分子克隆讓DI顆粒變得更強大

  科研人員早在4、50年前就發現了病毒複製的這個bug,不過近二十年來才開始應用研究,不過目前還都停留在研究階段,沒有真正的應用案例。

  「可以說,DI顆粒不是人類創造出來的,是人類發現的現象。」陳純琪介紹,目前很多病毒都發現有這種缺損性幹擾顆粒,比如流感病毒。病毒複製很快,難免有殘次品產生。有的殘次品可能就不能活下來,而有的像DI顆粒就能活下來,並且能大量複製,但不致病。基於這種發現,可以繼續深入研究,甚至可以調整DI顆粒的內容物,讓它複製性更強,讓它搶奪完整病毒更多的物質。

  「獲得DI顆粒並不難,運用病毒學、細胞學的技術,通過培養病毒細胞,每次一發現DI顆粒就篩選出來,而後繼續培養繼續篩選,就能獲得很多這種小顆粒。」陳純琪介紹,不過DI顆粒也是有一定形狀和大小,太大或者太小可能都不行,這時就需要分離。分離大小需要不同孔徑的過濾膜,可以使用電鏡,能看到大小不一的顆粒,然後把它分離出來。不過一般會使用物理方法,通過顆粒的重量差異進行分離。

  「大自然工廠比人類厲害很多,因此我們想獲得DI顆粒,一般通過以上方法進行分離和篩選就可以了。不過如果想給DI顆粒增加『武器』或者『通信工具』,那就需要分子克隆技術了。」陳純琪舉例,比如把這種技術應用於對抗疾病或者腫瘤,可能就需要分子克隆技術改造DI顆粒,讓其帶有治療性或者毒殺能力的基因, 來治療疾病或者殺傷腫瘤細胞。

  「對於一項技術,理論上對人體無害的才會拿來應用。但是當人體本身感染一種病毒的時候,再給人體注入另外一種病毒,風險還是比較大的。」陳純琪表示,雖然目前沒有在人體中試驗過這種技術,但是在針對流感病毒的實驗中,曾經完成過流感病毒DI顆粒的動物實驗,效果還很不錯。

  DI顆粒為戰勝新冠病毒提供新思路

  此次報導指出,研究人員將探索在新冠病毒等冠狀病毒(例如一些與人類緊密相關但不會引起人類嚴重疾病的冠狀病毒)感染過程中是否存在DI顆粒。同時,他們將驗證這種顆粒是否具有幹擾並消滅存在於感染細胞中的新冠病毒的能力。

  研究人員表示,當將這種顆粒嵌在病毒包膜當中時,它與整個病毒沒有區別,能夠像病毒一樣,在細胞之間或患者之間傳播。如果健康人僅感染了這種顆粒,那麼它們將無法複製並且不會出現任何症狀。如果人體感染了這種顆粒和完整病毒的混合物,那麼病毒將發生自身複製,同時也將複製這種顆粒,因此病毒與顆粒二者之間的競爭循環將重新啟動,並最終導致該病毒消亡。基於這種思路,就可以「人傳人」。

  對此陳純琪表示,和疫苗技術有很多臨床經驗可以參考相比,這項技術之前沒有應用的先例,因此一切都需要進行摸索著前進。很多未知的東西還需要進一步評估。

  「目前這項技術應用於新冠病毒的治療可能會存在幾個問題。」陳純琪解釋,第一、DI顆粒合成蛋白裝配的外殼和新冠病毒一樣,因此人體自身免疫力也會對它進行攻擊,所以健康人體內進入新冠病毒的DI顆粒,會不會產生一樣的炎性風暴,這個還需要評估;第二,理論上DI顆粒可以很好搶奪新冠病毒的資源,但是它們大量存在於正常細胞裡,會不會造成不良影響?同時DI顆粒是否能長久的存在於正常細胞裡,多久被人體代謝掉,這些也是未知數;第三、就算DI顆粒沒有致病性,但是大量的生產會不會破壞「生產線」,也就是細胞被破壞了怎麼辦;第四、新冠病毒作為RNA病毒非常容易變異,DI顆粒會不會發生複雜的改變,這也需要長期觀察。

  「不過,DI顆粒作為一種全新的思路,為人類在尋找戰勝新冠病毒方法的道路上,又增加了一件『武器』。這是人類向大自然學會的一種方法,通過抓住病毒的bug,而後再利用這個bug去攻擊消滅病毒。」陳純琪最後感慨地說,在目前沒有更好的對付新冠病毒方法的時候,應該多方面去嘗試各種治療手段,不放棄任何的可能性。

(責任編輯:韓夢晨)

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