无惧突变！华人团队揭示外泌体可作为诱饵阻断多种新冠突变株

自2019年底新冠疫情的大爆发，人类的健康和生活方式就受到了极大的影响。尽管新冠疫苗的开发取得巨大的成功，但由于新冠病毒（SARS-CoV-2）的快速变异以及全球疫苗接种的缓慢速度，新冠疫情的控制对于全球来说仍是一个极大的挑战。为了更好地保护未接种和已接种的弱势人群，人类迫切需要开发一种新的治疗方法以针对变化莫测的新冠病毒。

近日，美国西北大学医学院和得克萨斯大学MD安德森癌症中心联合在Nature Communications上发文，研究发现evACE2（血管紧张素转换酶2的细胞外囊泡）可有效阻断新冠病毒对宿主细胞的感染。

新冠病毒是如何感染人类机体呢？与其他冠状病毒相似，新冠病毒的野生株和突变株通过进入ACE2（血管紧张素转换酶2）受体从而感染宿主细胞，如人类的肺细胞。其中，新冠病毒的突变株通过病毒蛋白的改变，如附着蛋白（刺突糖蛋白S）的外部受体结合结构域（RBD），使其与ACE2受体的亲和力远高于野生株。因此，有科学家尝试使用S特异性中和抗体和rhACE2阻断新冠病毒与ACE2受体作用以达到抑制新冠病毒传染的目的，但是临床上显示并无良好的疗效。

近年来，科学家们研究发现，细胞外囊泡（EV）是血液等液体活检的重要组成部分之一，可参与多种生理和病理生物学功能。同时，EV表面有多种蛋白质，参与骨髓和淋巴细胞的免疫调节，目前已有治疗炎症的临床试验。

在该研究中，研究人员发现新冠患者的血液循环中evACE2表达显著增加，特别是急性期的新冠患者。为了测定新冠患者外周血循环中的evACE2，研究人员建立了一种自动化高通量的方法，MVF，以单粒子分辨率检测和分析血液中EV的表面蛋白。结果发现，相对于健康人群，新冠患者血浆中的evACE2明显升高，尤其是急性期患者，即使是恢复期患者，其evACE2也是显著性升高（图1）。

图1 健康人群、新冠患者（急性期）、新冠患者（恢复期）血浆中evACE2的表达情况。

研究人员还发现，evACE2可阻断新冠病毒RBD与宿主细胞ACE2受体的结合以及变异感染。为了分析evACE2对病毒附着和感染的影响，研究人员利用流式细胞技术评估新冠病毒与宿主细胞的结合效果。结果发现，ACE2过表达的HEK细胞和Hela细胞的ev1ACE2和ev2ACE2的IC50分别为77.06 pM 和87.16 pM，rhACE2的IC50为10.37 nM。因此，evACE2阻断新冠病毒RBD与人类宿主细胞结合的效率是rhACE2的120-135倍。研究人员还进一步证明，在新冠病毒野生株感染后，与rhACE2相比，evACE2在阻断新冠病毒感染能力至少提升80倍的中和效果。

图2 ev1ACE2、ev2ACE2、rhACE2的IC50结果。

基于新冠患者血浆中evACE2的高表达及其阻断新冠病毒感染的效果，研究人员尝试将evACE2作为治疗新冠病毒的诱饵疗法。研究人员使用成熟的hACE2转基因小鼠模型，进行evACE2临床前治疗效果评估。结果显示，低剂量的新冠病毒感染后约2周内完全恢复，而高剂量的新冠病毒感染由于严重的肺损伤死亡率很高。而使用鼻腔递送的evACE2（130 μg）治疗的hACE2小鼠有80%可免受新冠病毒感染引起的死亡（图3）。

图3 evACE2治疗组和对照组的无病生存期情况。

近几年来，新冠疫情一直威胁着人类的健康以及对人们正常的工作和生活造成了极大的困扰。现有的新冠病毒疫苗和治疗性抗体药物，正在受到突变株的挑战，以色列的一项最新真实世界研究显示，第四针加强注射仍然不能有效防止快速传播的Omicron的突破性感染。而美国也于2021年12月暂停了礼来 （Eli Lilly） 和再生元 （Regeneron） 的新冠单抗药物，原因是其对Omicron的疗效降低。 

几乎所有的新冠疫苗和治疗性抗体都是针对病毒的S蛋白，尽管新冠病毒不断突变，但它们仍然是通过ACE2受体来进入和感染人类细胞。evACE2通过与人体细胞表面的ACE2竞争，作为诱饵吸引新冠病毒，因此不管新冠病毒如何突变，都能有效阻断其感染。因此，evACE2有望成为阻断新冠病毒的感染的新利器，为全球抗疫成功提供新希望。

参考文献

[1] El-Shennawy L, Hoffmann AD, Dashzeveg NK, et al.Circulating ACE2-expressing extracellular vesicles block broad strains of SARS-CoV-2. Nat Commun. 2022 Jan 20;13(1):405.

撰文｜Carrie Tan

编辑｜小耳朵