新希望!MIT开发新蛋白质,或可阻止COVID-19卷起的“致命”风暴

2020
04/21

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林山月 / 生物探索
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迄今已有多项研究表明,细胞因子风暴是导致COVID-19患者死亡的重要原因。

自新型冠状病毒肺炎(COVID-19)出现以来,全世界超240万人受感染,逾16万人死亡。迄今已有多项研究表明,细胞因子风暴是导致COVID-19患者死亡的重要原因。

当病毒入侵人体时,免疫系统将会指挥免疫细胞对其进行“绞杀”,并产生细胞因子,号召其他细胞抵御“外敌”。不过,当免疫系统应激过度时,过量的细胞因子将会召唤来更多的细胞,造成细胞因子风暴,对包括病原体在内的一切细胞进行无差别攻击,进而引发炎症、多器官功能衰竭乃至死亡。

近日,发表在《Quarterly Review of Biophysics Discovery》上的一项研究为阻止这场“夺命”风暴带来了希望。

https://doi.org/10.1017/qrd.2020.4

麻省理工学院的一个研究小组开发出了一种模仿“细胞因子受体”的水溶性蛋白质,能够吸收过量的细胞因子,有效阻止细胞因子风暴的发生,减轻患者的感染症状。

细胞因子受体是一种存在于细胞表面的跨膜蛋白,大多数不溶于水。当它和细胞因子相结合后,能够将信号传递到细胞内部。

阻止过量的细胞因子与其受体结合,或许能够有效避免具有致命性的细胞因子风暴。基于这个想法,研究人员从2019年4月开始着手设计一种能够像海绵一样吸收多余细胞因子的蛋白质。他们利用此前开发的一种被称为“QTY代码”的工具,将细胞因子受体的疏水区修饰为亲水区,使之能够溶于水,从而有效穿越人体血液。

随后,研究人员还在这个水溶性受体蛋白上附加了一个被称为Fc区的抗体片段,有助于进一步稳定血液中的蛋白质,使之免受免疫系统的攻击。

在实验中,研究人员一共设计了6种可模仿不同细胞因子受体的蛋白质,并对它们进行了实验室测试,结果发现,这些经过修饰的蛋白质能够以与天然细胞因子受体相似的强度结合到细胞因子上。

第一作者Rui Qing表示,“我们的想法是,它们(经过修饰后的蛋白质)可以被注射到体内,并与细胞因子风暴产生的过量细胞因子结合,去除过量细胞因子,缓解感染症状。”

2020年3月,当有证据揭示SARS-CoV-2病毒正在某些患者体内诱发细胞因子风暴时,研究人员意识到他们所研发的蛋白质可能有助于减轻患者的感染症状,于是快速发布了他们的研究成果,并计划在人体细胞和受到SARS-CoV-2感染的动物模型中进行测试。

目前,研究人员已经为其设计的蛋白质以及创建水溶性细胞因子受体的整体方法申请了专利。他们希望能够快速获得技术许可,并与制药和生物技术公司展开合作,从而加速使这类蛋白质应用于临床试验。

该研究的共同作者、Avalon GloboCare的首席执行官兼总裁David Jin说:“显然,这种方法将需要进一步的动物研究以及潜在的人类临床研究。但是我们有信心,这一发现将有助于临床应用来解决涉及细胞因子风暴的病毒性疾病。”

参考资料:

[1] QTY code-designed water-soluble Fc-fusion cytokine receptors bind to their respective ligands.

[2] Proteins may halt the severe cytokine storms seen in COVID-19 patients.


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