Malin Edvardsson Jun 13, ’16 < 20200413

用表面科学的方法抗击病毒的爆发

某些传染病诸如寨卡,登革热和Covid-19等,是通过包膜病毒(即病毒外层有蛋白质衣壳外包覆的)进行传播。在新加坡南洋理工大学Nam-Joon Cho教授的实验室中,他们从表面科学的角度,提出抗击这些疾病的新方法。他们已经在寨卡病毒的治疗中看到了令人鼓舞的结果。我们与Nam-Joon Cho教授进行了讨论,以了解其团队在这个领域研究的更多信息。

寻找与传染病作斗争的新方法

Nam-Joon Cho教授说,一些传染病如埃博拉、登革热和寨卡病毒暴发会反复发生,而且很可能将持续下去。这就是为什么我们认为寻找与传染病作斗争的新方法是一项重要的工作。

在工程学背景下,Nam-Joon Cho教授及其研究小组——“转化科学工程”,从表面科学的角度来解决人类全球健康的挑战。他们使用抗病毒和抗微生物策略进行研究,其目标是找出新的方法来治疗传染疾病。他们还致力于开发检测循环肿瘤细胞的方法,并且希望未来能够解决我们面临的另一个主要的人类健康的挑战,即抗生素耐药性。

使用表面科学方法锁定包膜病毒的致命弱点

Nam-Joon Cho教授说,许多病毒例如黄病毒,都含有脂质包膜。脂质包膜就是这些病毒的病毒壁。

病毒可以分为包膜病毒和无包膜病毒两大类。在包膜病毒的类别中,我们发现上面提及的黄病毒是蚊子作为媒介进行传播的。类似的还有寨卡病毒,登革热,TBE和黄热病。甚至包膜病毒中,我们还发现了冠状病毒,例如SARS,MERS和Covid-19。

Nam-Joon Cho教授说,首先我们需要定义问题,然后我们设计一个基于表面科学的平台来解决这个问题。

在Nam-Joon Cho教授的团队中,他们使用模拟实际情况的模型系统进行工作。例如,在寨卡病毒项目中,他们设计了代表病毒包膜的模型系统。然后使用模型系统(即病毒包膜模拟物)来进行研究,比如模型系统如何与不同的分子相互作用以及它对周围环境的变化做出何种反应。

病毒包膜是所有包膜病毒的共同特征。确定针对这种病毒薄膜的抗病毒策略,将意味着该策略可能具有广谱功能,即它不仅针对寨卡病毒,而且对其他包膜病毒也有效。

治疗寨卡病毒和其他蚊媒病毒的有效成果

Nam-Joon Cho教授说,我们找到了一种可以检测脂质包膜的多肽,并且可以选择性的裂解尺寸在100或120纳米以下的病毒。

在寨卡病毒项目中,Nam-Joon Cho教授及其团队发现,他们设计的一种多肽可用于破坏病毒包膜模拟物。他们提出了抗病毒包膜脂质破坏(LEAD)的概念。Nam-Joon Cho教授使用扎气球进行了类比。如果这种破裂真正发生在病毒上,那么该病毒将被灭活,感染者体内的病毒数量将减少。

工程改造的多肽选择性地作用于直径小于120 nm的脂质包膜。这意味着,除了寨卡病毒以外,该疗法还可以有效治疗具有相似病毒包膜尺寸的病毒,例如登革热,黄热病和丙型肝炎。

QSense石英晶体微天平在病毒研究中的具体应用实例

Nam-Joon Cho教授团队采用QSense旗下的耗散型石英晶体微天平(QCM-D)为实验平台,依托该平台构建了脂质体囊泡来模拟包膜病毒,建立了模拟实际情况的模型系统。进而对具有抗病毒活性的多肽药物进行高通量自动化的筛选。

几篇相关领域的发表文章如下:

1.Therapeutic treatment of Zika virus infection using a brain-penetrating  antiviral peptide. Nature Materials (2018),
DOI: 10.1038/s41563-018-0194-22.Detection of Amphipathic Viral Peptide on Screen – Printed Electrodes by Liposome Rupture Impact Voltammetry. Analytical Chemistry (2017),
DOI: 10.1021/acs.analchem.7b033053.Model Membrane Platforms for Biomedicine: Case Study on Antiviral Drug Development. Biointerphases (2012),
DOI: 10.1007/s13758-011-0018-2
4.Plasmonic Nanohole Sensor for Capturing Single Virus-Like Particles toward  Virucidal Drug Evaluation. Small (2016),
DOI: 10.1002/smll.201501914
5.Probing the influence of tether density on tethered bilayer lipid membrane (tBLM)-peptide interactions. Applied Materials Today (2020),
DOI: 10.1016/j.apmt.2019.100527

表面科学–见微知著

在此播客中,收听Nam-Joon Cho教授的完整采访,了解有关他和他的团队如何使用表面科学方法进行抗病毒药物开发的更多信息。

收听播客:表面科学方法能否重塑全球健康

 

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