芬兰灵芝复合体菌株发酵产物展现广谱抗病毒特性及其稳定病毒衣壳机制研究

【字体: 时间:2025年07月03日 来源:Scientific Reports 3.8

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  本研究针对当前抗病毒药物研发面临的"一药一毒"局限性和耐药性问题,芬兰于韦斯屈莱大学等机构研究人员从本土灵芝复合体(Ganoderma lucidum complex)菌株发酵产物中发掘出能快速灭活肠道病毒(CVA9/CVB1/CVB3)、冠状病毒(SARS-CoV-2)和寨卡病毒(ZIKV)的广谱抗病毒剂。通过CPE抑制实验、PaSTRy热稳定性分析和UHPLC-HR-MS/MS技术,发现其活性成分通过直接结合病毒衣壳形成聚集体,使肠道病毒在1分钟内失活,并显著增强病毒衣壳稳定性(Tm提升至52.5°C)。该成果为开发新型广谱抗微生物制剂提供了重要候选物质,发表于《Scientific Reports》。

  

在病毒不断变异引发全球公共卫生危机的背景下,传统抗病毒药物面临两大困境:特异性疫苗研发周期长,而针对病毒生命周期的小分子药物易产生耐药性。尤其像柯萨奇病毒(Coxsackievirus)这类肠道病毒(Enteroviruses),不仅导致儿童手足口病,更与1型糖尿病发病密切相关。面对这一挑战,芬兰科研团队将目光转向了森林中的天然药库——灵芝属真菌。

芬兰于韦斯屈莱大学联合国家自然资源研究所等机构的研究人员,首次系统评估了本土17株灵芝复合体菌株发酵产物的抗病毒潜力。通过多学科交叉研究方法,发现特定菌株发酵液能在室温下1分钟内使柯萨奇病毒A9(CVA9)滴度降低3个数量级,对SARS-CoV-2抑制效果达4.6-5.8 log。更令人振奋的是,这些天然产物同时展现抗革兰氏阳性/阴性菌活性,为开发"一药多靶"抗微生物制剂提供了新思路。相关成果已发表于《Scientific Reports》。

研究团队运用三大关键技术:1)CPE(细胞病变效应)抑制实验定量评估抗病毒效果;2)PaSTRy(粒子稳定性热释放)技术解析病毒衣壳热力学特征;3)UHPLC-HR-MS/MS(超高效液相色谱-高分辨质谱联用)鉴定72种三萜类活性成分。所有实验菌株均采自芬兰桦木和云杉残桩,通过两阶段(振荡+静置)液体发酵培养获得代谢产物。

【抗病毒筛选】
通过CPE实验发现所有测试菌株对CVA9(3×108 PFU/mL)均显示抑制活性,其中S14菌株对CVB3(7×106 PFU/mL)效果尤为突出。共聚焦显微镜证实经S14处理的病毒在感染6小时后完全丧失VP1蛋白表达能力。

【作用机制】
时间追加实验显示发酵液仅在与病毒共孵育时有效,表明其直接作用于病毒颗粒。蔗糖梯度离心和TEM(透射电镜)揭示发酵液诱导病毒形成聚集体,S14处理使CVA9颗粒聚集度增加300%。PaSTRy测定显示处理组病毒解链温度(Tm)提升至52.5°C,显著增强衣壳稳定性。

【广谱活性验证】
除肠道病毒外,50%浓度发酵液使SARS-CoV-2 RNA减少5.8 log,对ZIKV和轮状病毒(HRV)同样有效。抗菌实验显示S11发酵液对金黄色葡萄球菌(S. aureus)抑制率达87.37%。

【活性成分分析】
代谢组学鉴定出72种化合物,主要包含葫芦素IIb(Cucurbitacin IIb)异构体等三萜类物质。值得注意的是,不同效价菌株的组分谱相似但含量差异显著,提示活性可能来自特定成分的协同作用。

该研究首次证实芬兰灵芝发酵产物的快速抗病毒特性与其稳定病毒衣壳的能力直接相关。其独特之处在于:1)作用速度超越多数已知抗病毒剂(30秒起效);2)通过物理性聚集和热力学稳定双重机制阻断病毒感染;3)兼具抗细菌活性。虽然确切活性成分尚待分离,但研究为开发基于真菌代谢产物的广谱抗微生物策略提供了重要依据。特别在应对突发性病毒疫情时,这类源于自然的"多靶点武器"可能成为传统药物的有效补充。未来研究将聚焦活性成分分离及其与病毒衣壳疏水口袋(Hydrophobic pocket)的相互作用机制。

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