调控糖胺聚糖糖聚合物模拟物的硫酸化密度实现高效抗SARS-CoV-2活性并降低抗凝血作用

研究人员针对硫酸化糖胺聚糖(sGAG)模拟物在抗病毒应用中存在的抗凝血副作用问题，通过调控糖聚合物骨架的碳水化合物密度，设计合成了一系列结构可控的糖聚合物模拟物。研究发现，当聚合物链长超过临界值时，降低碳水化合物和硫酸基团密度仍可保持对SARS-CoV-2假病毒和真病毒的高抑制活性，同时显著降低抗凝血活性。该研究为开发高效低毒的抗病毒药物提供了新思路。

　　

在抗击新冠病毒的战役中，科学家们一直在寻找能够阻断病毒入侵的"守门人"。硫酸化糖胺聚糖(sGAG)作为细胞表面的重要多糖，是许多病毒入侵的"第一道门锁"。然而，这类物质在抗病毒的同时常常会"误伤"凝血系统，就像一把钥匙同时打开了病毒和凝血系统的两把锁。这种副作用严重限制了其临床应用价值。如何设计出既能精准锁住病毒，又不干扰凝血系统的"智能钥匙"，成为研究者面临的重要挑战。

为了破解这一难题，研究人员开展了一项创新性研究。他们巧妙地利用聚合物化学方法，设计合成了一系列结构可控的糖胺聚糖模拟物。这些模拟物保留了天然sGAG的两个关键特征：碳水化合物基团和硫酸基团，但通过精确调控聚合物链长和硫酸化密度，实现了抗病毒活性和抗凝血活性的"智能分离"。

研究采用了多项关键技术：通过自由基光聚合反应合成不同链长的糖聚合物；利用三氧化硫-三甲胺复合物进行全局硫酸化修饰；采用动态光散射(DLS)分析聚合物流体力学半径；通过假病毒(SARS-CoV-2 PsV)和真病毒实验评估抗病毒活性；采用活化部分凝血活酶时间(aPTT)和凝血酶凝固时间(TCT)检测抗凝血活性。

在"糖胺聚糖糖聚合物模拟物的设计与合成"部分，研究人员合成了两种不同连接臂的甘露糖单体(M1和M2)，通过光引发自由基聚合制备了链长从10到800不等的系列糖聚合物。研究发现，含有较长连接臂的M2单体更适合聚合反应。通过共聚N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)，研究人员还获得了碳水化合物密度从30%到70%不等的共聚物。

"糖胺聚糖模拟物抑制SARS-CoV-2假型病毒感染"的研究结果显示，所有硫酸化糖聚合物在浓度≥0.1 mg/mL时都能有效抑制病毒感染，且抑制效果随聚合物链长增加而增强。值得注意的是，链长超过200的聚合物(GP-200和GP-300)表现出与肝素(HP)相当的抑制活性。而降低硫酸化密度的共聚物coGP-70(30%)仍保持良好的抗病毒活性。

在"糖胺聚糖模拟物作为SARS-CoV-2抑制剂"的实验中，研究人员验证了这些模拟物对真实SARS-CoV-2病毒(德国分离株，含D614G突变)的抑制效果。结果显示，硫酸化糖聚合物GP-300能显著减少病毒空斑形成，且效果优于天然肝素，而未硫酸化的对照聚合物GP-300-OH则完全没有活性。

最令人振奋的发现来自"糖胺聚糖模拟物的抗凝血特性"研究。通过aPTT和TCT检测发现，降低硫酸化密度可显著减弱抗凝血活性。例如，碳水化合物密度为30%的coGP-70(30%)在10 μg/mL浓度下的aPTT值仅为43秒，接近正常血清水平(27秒)，而相同浓度的GP-70则使aPTT延长至104秒。所有测试样品均未检测到抗FXa活性。

这项研究的重要结论在于：糖聚合物链长是影响SARS-CoV-2抑制活性的关键因素，当链长超过临界值后，适当降低碳水化合物和硫酸基团密度仍可保持高效抗病毒活性，同时显著降低抗凝血副作用。这一发现为设计新一代高效低毒的抗病毒药物提供了重要理论依据。特别是coGP-70(30%)的成功设计，展示出通过精确调控聚合物结构实现功能"精准定制"的巨大潜力。

该研究的创新性在于首次系统阐明了糖聚合物结构参数(链长和硫酸化密度)与抗病毒活性、抗凝血活性之间的定量关系，填补了该领域的重要知识空白。这些发现不仅对抗击SARS-CoV-2具有重要意义，也为开发针对其他依赖sGAG入侵的病毒的广谱抑制剂提供了新思路。未来，这类结构可控的糖聚合物模拟物有望成为抗击病毒感染的"智能武器"，在保持强大防御能力的同时，最大程度减少对机体的"误伤"。