《Cell》肝素可能是解决COVID-19的关键药物!

【字体: 时间:2020年09月17日 来源:

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  Esko的研究发表在2020年9月14日的《Cell》杂志上,介绍了一种预防和治疗COVID-19的潜在新方法。

  

肺部细胞的外表面生长着好似门把手的ACE2分子。自2020年1月以来,研究人员已经知道,引起COVID-19的新型冠状病毒SARS-CoV-2主要利用ACE2进入这些细胞并建立呼吸道感染。寻找一种方法来锁定病毒和门把手之间的相互作用,作为治疗感染的一种手段,已经成为许多研究的目标。

加利福尼亚大学圣地亚哥医学院的研究人员发现,如果缺少一种名为硫酸乙酰肝素的碳水化合物的话SARS-CoV-2就无法吸附ACE2,硫酸乙酰肝素也存在于肺细胞表面,是病毒进入的共同受体。

“ACE2只是故事的一部分,”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联合主任Jeffrey Esko博士说。“但它不是全部。”

Esko的研究发表在2020年9月14日的《Cell》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,可以降低SARS-CoV-2感染实验室培养的人类细胞的能力,降低大约80%到90%:1)用酶去除硫酸乙酰肝素;2)用肝素作为诱饵,诱使冠状病毒与人体细胞分离。肝素是硫酸乙酰肝素的一种形式,已经被广泛应用于预防和治疗血栓,这项研究表明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。

Esko的团队长期以来一直在研究硫酸乙酰肝素及其在健康和疾病中的作用。他与访问学者Thomas Mandel Clausen博士和博士后研究员Daniel Sandoval博士共同领导了这项研究。虽然Esko的实验室不专注于病毒,但Clausen以前研究过疟原虫如何与人体细胞上的相关碳水化合物相互作用,而Sandoval从读本科开始就对病毒感兴趣——他仍然保持着最新的病毒学研究的乐趣。

2020年3月的一个星期五下午,Clausen很累,他推迟了他的实验。相反,他仔细研究了最新的关于SARS-CoV-2的研究。就在那时,他遇到了一项初步研究,该研究表明冠状病毒的S蛋白(病毒用来抓住ACE2门把手的“手”)和另一种与硫酸乙酰肝素有关的碳水化合物之间存在相互作用。

Clausen同时也是丹麦哥本哈根大学的副教授,他说:“我跑过去告诉Daniel,让他看看这项研究——当然,他已经在想同样的事情了。”

不到一周,研究小组就在实验室测试他们的理论,他们发现SARS-CoV-2 S蛋白与肝素结合。研究小组还深入研究了与肝素相互作用的SARS-CoV-2 S蛋白的确切部分——受体结合域。当肝素结合时,受体结合区打开,增加与ACE2的结合。他们发现,这种病毒必须结合细胞表面的硫酸乙酰肝素和ACE2,才能进入实验室培养的人肺细胞。

随着这种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乙酰肝素的酶可以阻止SARS-CoV-2进入细胞。同样,肝素治疗也可以阻止感染。在目前给病人的剂量下,肝素治疗起到了抗病毒的作用,甚至当研究人员去除了蛋白质的抗凝区(负责防止血凝块的部分)。

Esko说,这些发现还远远没有转化为COVID-19对人类的治疗。研究人员需要在SARS-CoV-2感染动物模型中测试肝素和硫酸乙酰肝素抑制剂。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微生物群,包括生活在体内和体内的细菌,在改变硫酸乙酰肝素从而影响人对COVID-19的易感性方面所起的作用。

“这是我职业生涯中最激动人心的时期之一——我们所了解到的硫酸乙酰丙酯的所有知识以及我们多年来开发的资源,都与来自多个机构的各种专家汇聚一堂,他们很快就展开了合作并分享了想法,”Esko说。“如果说这场大流行还有一线希望的话,那就是科学界将继续像这样迅速合作,解决其他问题。”

原文检索:SARS-CoV-2 Infection Depends on Cellular Heparan Sulfate and ACE2

(生物通:伍松)

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