北理工團(tuán)隊(duì)篩選獲得抗新冠病毒的中和核酸適配體
發(fā)布日期：2021-07-19 供稿：前沿交叉科學(xué)研究院 黃淵余
編輯：石殊倫 審核：唐水源 閱讀次數(shù)：
從2019年12月開始至今，新冠病毒在全球范圍內(nèi)造成約一億八千萬人患病，約三百八十萬人死亡。人與人之間的快速傳播是SARS-CoV-2最顯著的特征之一。通過Spike蛋白與宿主細(xì)胞血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE2)受體結(jié)合開始侵染過程是SARS-CoV-2的主要傳播機(jī)制。其中，Spike蛋白的S1亞基的RBD結(jié)構(gòu)域促使SARS-CoV-2與ACE2的識(shí)別與結(jié)合；同時(shí)，S2亞基觸發(fā)膜融合，介導(dǎo)病毒基因組注入宿主的細(xì)胞質(zhì)。因此，ACE2與RBD結(jié)合的阻斷被認(rèn)為是抑制SARS-CoV-2侵染和傳播的關(guān)鍵策略。目前，雖然已有瑞德西韋、氯喹、干擾素、托西珠單抗、恢復(fù)期血漿、中和抗體、中藥等多種病毒和宿主療法用于預(yù)防及治療COVID-19，但目前尚無針對(duì)性的特效治療藥物。基于核酸的治療劑，因其開發(fā)快、靶向特異性高以及副作用少，在新冠肺炎（或其它感染性疾?。┑姆乐畏矫鏉摿薮?。開發(fā)一種基于核酸適配體（Aptamer）的治療方案是控制新冠肺炎的一種潛在有效方法。
近日，北京理工大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院黃淵余研究員團(tuán)隊(duì)在Signal Transduction and Targeted Therapy （中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃領(lǐng)軍期刊，IF="18.187）發(fā)表題為 Identification of SARS-CoV-2-against aptamer with high neutralization activity by blocking the RBD domain of spike protein 1 的文章，篩選和鑒定了可阻斷S1亞基RBD結(jié)構(gòu)域的SARS-CoV-2中和活性核酸適配體。
該研究通過基于毛細(xì)管電泳（CE）的指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（CE-Based SELEX）篩選S1亞基的高親和力、特異性的核酸適配體，為確保候選序列的親和力和特異性的進(jìn)化效率，采用了正、負(fù)和復(fù)雜背景篩選過程相結(jié)合的SELEX策略，不斷降低靶蛋白的濃度以增加篩選壓力，最終獲得6條對(duì)S1亞基具有高親和力的DNA適配體nCoV-S1-Apts（ KD ="0.118±0.033～85.610±14.219" nM）。
特異性與毒性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，nCoV-S1-Apts具有高特異性、抗血漿蛋白干擾特性與低毒性，這有利于減少潛在的脫靶效應(yīng)和細(xì)胞毒性。進(jìn)一步，通過分子對(duì)接預(yù)測(cè)nCoV-S1-Apt1可結(jié)合于S1亞基的RBD結(jié)構(gòu)域上，覆蓋其與ACE2結(jié)合的兩個(gè)主要活性位點(diǎn)，同時(shí)也通過RBD蛋白的結(jié)合實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)，因此nCoV-S1-Apt1有潛力被用作RBD結(jié)構(gòu)域的有效抑制劑。
為了評(píng)價(jià)nCoV-S1Apt1的識(shí)別和檢測(cè)潛力，該研究建立了一種AuNPs比色法，可以快速、特異地檢測(cè)人血清中的S1亞基，檢測(cè)下限約為3.125 nM。同時(shí)，F(xiàn)AM標(biāo)記的nCoV-S1-Apt1可被用作熒光探針捕獲人血清中的S1亞基與SARS-CoV-2假病毒，在102-105個(gè)病毒顆粒范圍內(nèi)具有良好的識(shí)別和檢測(cè)線性。
為了證實(shí)nCoV-S1-Apt1對(duì)SARS-CoV-2的多尺度抑制作用，該研究從RBD、S1亞基和假病毒3個(gè)水平進(jìn)行了抑制實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，nCoV-S1-Apt1可以通過與S1的RBD結(jié)合，阻礙S1與ACE2的識(shí)別及相互作用來降低SARS-CoV-2感染，這表明其作為一種新型抗SARS-CoV-2感染的核酸中和劑，具有良好的應(yīng)用潛力。
綜上所述，本研究篩選鑒定了S1蛋白的核酸適配體，驗(yàn)證了適配體在新冠肺炎預(yù)防、治療和檢測(cè)中的應(yīng)用能力，并為設(shè)計(jì)融合型核酸抑制劑、病毒中和寡核苷酸或靶向遞送系統(tǒng)提供了潛在工具。此外，該研究也提出了一種基于多尺度靶標(biāo)的病毒中和型核酸適配體的篩選和鑒定策略。
北京理工大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院、生命學(xué)院博士后楊歌為論文第一作者，黃淵余研究員為通訊作者。該研究得到北京理工大學(xué)屈鋒教授的大力支持。
論文詳情：
Ge Yang, Ziyue Li, Irfan Mohammed, Liping Zhao, Wei Wei, Haihua Xiao, Weisheng Guo, Yongxiang Zhao, Feng Qu & Yuanyu Huang*. Identification of SARS-CoV-2-against aptamer with high neutralization activity by blocking the RBD domain of spike protein 1. Signal Transduction and Targeted Therapy 2021; 6(1):227. DOI: 10.1038/s41392-021-00649-6
教師主頁: https://www.x-mol.com/groups/Yuanyu_Huang-BIT
論文鏈接: https://www.nature.com/articles/s41392-021-00649-6
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