STTT：梁兴杰/郭伟圣/黄保英团队合作研究：细胞器动力学可逆调控的抗病毒效应

SARS-CoV-2病毒的全球肆虐带来了开发抗病毒药物和治疗方案的迫切需求。目前的抗病毒策略集中于抗体、疫苗、小分子等传统技术手段，而RNA包膜病毒的高频突变特性往往会促使原有技术方法的失效。

细胞器动力学是指细胞器生物发生、运动、融合、裂变和降解的过程。RNA包膜病毒的辅助和传播依赖于对宿主细胞细胞器的劫持，例如，病毒通过涉及各种细胞器（例如质膜、内体、溶酶体或高尔基体）的不同途径进入宿主细胞。病毒还会劫持细胞骨架和运动蛋白，以促进其在细胞内运输并递送至复制位点。例如，微管和动力蛋白介导病毒从质膜到细胞核或其他细胞器的逆行运输。因此，针对亚细胞结构稳态可能是一种有前途的抗病毒策略。

2023年8月2日，国家纳米科学中心梁兴杰团队、广州医科大学郭伟圣团队与中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所黄保英团队的科研人员合作在国际学术期刊Signal Transduction and Targeted Therapy发表了题为“Gold nanoparticles combat enveloped RNA virus through affecting organelle dynamics”的研究论文。与小分子药物等传统策略相比，生物惰性金纳米颗粒具有在诱导亚细胞稳态的可逆变化方面的潜力和优势。基于此，研发团队比较了不同表面电荷的金纳米颗粒对不同细胞器动力学的影响，发现表面带正电荷的金纳米颗粒可以引起更显著的亚细胞结构紊乱，同时，与秋水仙素相比，这种影响是可逆的。研究人员进一步用两种不同的 RNA 包膜病毒评估了表面正电荷金纳米颗粒的抗病毒效果，结果表明，表面正电荷金纳米颗粒对慢病毒和 HCoV-OC43 均有明显抑制作用。

金纳米颗粒由于可控性的形态和高度的生物安全性，已被用于FDA批准用于临床诊断和临床试验。梁兴杰团队先前的研究表明，金纳米颗粒处理不会影响细胞活力，但观察到其对亚细胞结构的扰动（ACS nano，2017）；之后该团队利用不同大小的金纳米颗粒研究了其对对线粒体的可控调节作用，金纳米颗粒可诱导大小依赖性线粒体的可逆变化（ACS nano，2022）。

虽然利用金纳米颗粒靶向细胞器动力学有可能干扰病毒感染和复制，但这一策略需要仔细评估其抗病毒效率以及对正常细胞功能可能产生的副作用。纳米颗粒的表面电荷特性是影响其生物效应的一个重要特征，研究不同表面电荷特性的生物效应有助于我们理解纳米颗粒与生物系统之间的相互作用模式。在本研究中，研究人员比较了具有不同表面电荷特性的50 nm金颗粒的亚细胞效应。结果表明，表面带正电金纳米颗粒对溶酶体和细胞骨架的动力学有更大的影响，同时，与小分子抑制剂相比，这种影响是可逆的。

图1. 细胞器动力学的可逆调控

最后，研究团队在慢病毒及HCoV-43病毒模型中评价了表面正电荷金颗粒的抗病毒效应，发现纳摩尔级的正电荷金纳米颗粒可以显著抑制两种病毒活性，而无明显副作用。

图2.表面正电荷金纳米颗粒的抗病毒能力(a,b)及生物安全性考察（c,d,e,f）

国家纳米科学中心李方周和已毕业硕士研究生黄倩倩为论文的共同第一作者；国家纳米科学中心梁兴杰研究员、广州医科大学郭伟圣教授以及中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所黄保英研究员为本文的共同通讯作者。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家自然科学基金国际合作重点项目、京津冀基础研究合作项目以及河北省自然科学基金创新研究群体科学基金的资助。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41392-023-01562-w