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河北工大研究团队科研抗疫:“诱捕”病毒,阻断“新冠”感染


本网讯(通讯员 屠琼芳)“对抗‘新冠’,除了疫苗,还可以通过研发药物分子,占据病毒与宿主细胞结合位点,制备纳米粒子‘诱捕’病毒,双管齐下阻断病毒感染细胞过程,降低病毒对人体的危害。”河北工业大学生物物理研究所所长安海龙介绍。

新冠疫情发生以来,世界各国科研人员都在争分夺秒,与病毒赛跑,加快新型疫苗研制进程,加紧不同防治方法的研究。安海龙教授团队迅速反应,基于多年从事细胞膜蛋白靶标创新药物研发积累的经验,与美国、加拿大科研团队和国内中吉智药组成联合攻关团队,开展新冠疫情的防治工作。目前该团队已从中药有效成分中发现以新冠病毒Spike蛋白和人体宿主细胞ACE2蛋白为作用靶点的药物分子,并开始制备细胞膜纳米粒子,模拟细胞“诱捕”病毒,实现阻断病毒与靶细胞结合的双效合一,达到最大限度高效杀灭病毒的目的。

“疫苗主要针对一种或几种类型病毒有效免疫,如果病毒变异,疫苗的作用就很难发挥。”安海龙说,该团队的研究分两个方向:一是给健康细胞穿一层“防护服”,病毒来了,找不到感染的缝隙;一是给健康细胞穿一层“防护服”,病毒来了,找不到感染的缝隙;二是给健康细胞准备好“替身”,诱导病毒结合后,被人体自行清除,“双管齐下,事半功倍,即便病毒变异,只要感染模式不变,我们的方法就会一直有效。”

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“作为一种全新的病毒,人们对新冠病毒几乎一无所知,对人体感染病毒后产生的应激反应更是知之甚少。”团队成员屈畅博士说,我们与加拿大维多利亚大学张学奎博士合作采用生物信息学的手段,基于新冠病毒同家族SARS和MERS病毒感染转录组测序结果,进行数据挖掘和整理,发现数百个基因在病毒感染以后会出现异常表达现象,个别离子通道也出现差异性,这对我们找到表达新的药物靶点,提出新的诊疗方案非常重要。

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“这两个月,我们一直聚焦病毒感染人体和复制过程,基于中药天然化合物进行新冠病毒药物研发。”团队核心成员陈娅斐博士说,考虑到新冠病毒感染人体的前提是病毒S蛋白和人体ACE2两种膜蛋白的相互识别,团队将成熟的膜蛋白药物筛选平台用于新冠病毒创新药物研发。与美国乔治华盛顿大学曾辰教授联合开展研究,通过筛选可以特异性结合病毒S蛋白或细胞ACE2蛋白的中药天然化合物、制备肺上皮细胞膜包裹的纳米粒子两种手段,尝试阻断病毒与宿主细胞的相互识别过程,进而降低病毒感染人体的可能性。目前,已经完成S蛋白和ACE2蛋白的建模和对中药有效成分的虚拟筛选工作,发现20种候选药物分子,进一步抗病毒活性实验正在检测过程中。

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除此以外,团队还采用重组慢病毒和转基因动物模型,建立了细胞和动物新冠病毒药效服务平台。考虑到新冠病毒的高致病性和致命性,团队联合中吉智药(北京)有限公司,在细胞和实验动物两个层面,开发服务于第三方的模拟新冠病毒的抗病毒药物药效评价系统,从启动子、密码子和furin序列三个方向进行优化,提高新冠病毒全长S蛋白高水平表达。“该系统建立后,没有P3实验室的研究团队,也可通过虚拟病毒感染过程,实验验证理论成果的有效性。”团队成员付静璇博士说。

“团队目前在加快研发进程,药物研制成功后,还需启动临床实验。”安海龙说。

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安海龙教授团队围绕离子通道结构与功能关系和离子通道与重大疾病关系开展研究工作。在研究过程中,形成了一支具有物理学、生物学和生物信息学等学科背景、团结协作、特色鲜明的科研团队;在研究过程中,安海龙教授逐步认识并验证了离子通道作为抗癌药物靶点的重要性和可行性,打造了以分子模拟虚拟药物筛选、较高通量实体化合物筛选和膜片钳技术三者有机结合的药物筛选平台,建立了分子、细胞、实验动物三层次药效评价平台。在研究过程中,取得了一系列研究成果主持、承担国家自然科学基金15项(重点项目2项)、省部级项目8项、发表论文55篇,申请发明专利15项,获得授权5项。

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