新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)的全球大流行已對(duì)人類健康和世界經(jīng)濟(jì)造成了巨大打擊。隨著新型變異株病毒接連出現(xiàn),研發(fā)高效且廣譜抗新冠突變病毒藥物迫在眉睫。中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心、中國科學(xué)院高能物理研究所、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院和中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所等單位科研人員基于新冠病毒的宿主侵染機(jī)制和“納米蛋白冠”的原理和性質(zhì),合作研發(fā)了銅銦磷硫二維納米材料(CIPS),該納米材料可選擇性高效結(jié)合新冠病毒以及4種VOC變異株(Alpha、Beta、Delta、Omicron)的刺突蛋白(S蛋白),進(jìn)而阻斷新冠病毒S蛋白與宿主細(xì)胞受體蛋白ACE2的識(shí)別和結(jié)合,從而高效地抑制病毒侵染宿主細(xì)胞。在細(xì)胞、類器官和小鼠動(dòng)物模型上,證實(shí)了CIPS抗新冠病毒效果,即CIPS能高效抑制病毒對(duì)宿主侵染、有效緩解感染引起的小鼠肺部炎癥、促進(jìn)宿主清除病毒。
CIPS作為外源物質(zhì),在肺部能被巨噬細(xì)胞識(shí)別、捕獲并降解。同時(shí),CIPS作為一種可降解二維納米材料,能夠充當(dāng)“膠水”或“陷阱”,特異性粘附新冠病毒表面的刺突蛋白,捕獲并附著病毒顆粒形成病毒-CIPS復(fù)合物,引起巨噬細(xì)胞對(duì)病毒-CIPS復(fù)合物的攝取、降解和清除,誘發(fā)后續(xù)抗病毒免疫反應(yīng),提高抗病毒效率。利用合肥光源軟X射線成像線站(BL07W)的Nano-CT技術(shù),在單細(xì)胞水平上觀察了CIPS的細(xì)胞和組織攝取、吸收、分布、降解與代謝、排泄等行為,實(shí)現(xiàn)了納米材料的同步輻射可視化胞內(nèi)追蹤。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,通過鼻滴給藥的CIPS能夠在7天內(nèi)從小鼠肺部快速代謝,代謝產(chǎn)物可通過尿液排出體外。相關(guān)研究成果以“A nanomaterial targeting the spike protein captures SARS-CoV-2 variants and promotes viral elimination”為題,發(fā)表在納米領(lǐng)域國際頂級(jí)期刊《Nature Nanotechnology》上。
圖. 基于軟X射線透射成像的CIPS納米材料可視化胞內(nèi)追蹤
論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41565-022-01177-2