加州大學聖地亞哥分校的工程師顛覆了標準的病毒藥物靶向方法，開發出了一種有前途的新“納米海綿”方法，可防止艾滋病毒在體內擴散：輔助T細胞的細胞膜包裹聚合物納米顆粒，並將之轉化成誘餌攔截病毒粒子，阻止它們結合並侵入人體免疫細胞。
這項由納米工程教授張良方（Liangfang Zhang）領導的納米材料和納米醫學實驗室開發的技術，可以應用於許多不同種類的病毒，為對抗難以對付的病毒的新療法打開了新大門。張良方是加州大學聖地亞哥雅各布斯工程學院納米工程系的教授。
這項研究首次發表在2018年11月的《先進材料》雜誌上，題為“模擬T細胞的納米顆粒可以中和艾滋病毒的傳染性”。研究正在進行中。
加州大學聖地亞哥雅各布斯工程學院張良方實驗室的化學工程師兼項目副科學家Weiwei Gao說:“這裡的關鍵創新是，我們正站在艾滋病這個大問題的另一邊。”“傳統的藥物開發方法要求我們找出如何阻斷病毒中的關鍵蛋白質或信號通路，使其不能攻擊人體。問題是在這些病毒中有這麼多的途徑，很難找到一個真正關鍵的途徑。
“我們的方法來自另一個方面:觀察病毒目標。”他繼續說，“納米顆粒被病毒攻擊的細胞膜包裹著。因此，它們可以作為細胞的誘餌來攔截病毒的攻擊。”
HIV病毒的典型目標是CD4+ T細胞；這些細胞也被稱為輔助T細胞，在健康的身體中，這些細胞幫助檢測外來病原體並將其作為攻擊和清除的目標。艾滋病毒利用CD4受體發現並與這些T細胞表面結合，然後將它們的遺傳物質注入T細胞，利用T細胞機制進行自我複製。最終，在製造了足夠多的新HIV病毒後，病毒顆粒衝出細胞，尋找其他T細胞進行攻擊。
艾滋病毒之所以具有如此大的破壞性，部分原因在於攻擊和殺死T細胞會嚴重損害免疫系統，使身體更難抵禦繼發性感染。而且這種病毒變異迅速，改變了它的遺傳密碼，使得傳統的抗病毒和藥物發現方法難以靶向目標。
在2018年的研究中，研究人員用分離的CD4+ T細胞細胞膜包裹納米顆粒。當這些納米顆粒被添加到培養皿中的T細胞中並暴露於病毒中時，這些被稱為TNPs的納米顆粒就像一種海綿，吸收病毒並保護T細胞不受感染。他們發現，HIV病毒與TNP結合的可能性與T細胞結合的可能性是一樣的——但由於這些納米顆粒內部沒有細胞機制，因此病毒不能注射或複製自身，因此它是無害的。
就像CD4+ T細胞一樣，納米顆粒通過病毒表面的gp120蛋白與HIV病毒結合。當TNPs以3mg/mL的濃度加入到T細胞混合物中時，與未使用TNPs處理的細胞相比，該團隊發現感染減少了80%以上。他們認為這是一個頗有希望的證據，這些納米顆粒可以被注入患者的血液中，吸收艾滋病病毒感染，降低感染水平，最終將其清除出系統。
“使用TNPs治療艾滋病還有另一個潛在的應用。體內的免疫細胞感染了艾滋病毒，但並沒有產生新的病毒，而是變成了病毒的宿主。”“找到摧毀這些病毒庫的方法是艾滋病研究人員面臨的主要挑戰。但是這些儲存細胞也可能表達gp120，所以TNPs可以作為精確地將抗病毒藥物輸送到這些細胞並殺死它們的載體。”
這項工作的靈感來自於張良方實驗室早期的紅細胞研究項目。Gao說，這種方法可能適用於各種各樣的病原體。“許多細菌也喜歡攻擊紅細胞。”他說，“因此，這些納米顆粒可能會作為誘餌，阻止細菌釋放毒素。或者它們可以作為誘餌對其它毒素做出反應，比如針對紅細胞的神經毒劑。”
在這些TNPs用於人類患者之前，它們的道路上仍然有許多障礙。例如，他們還沒有能夠在活體動物模型中測試TNPs。
“因為艾滋病毒是一種人類疾病，很難在動物模型中複製它。” Gao說，“因此，我們正與加州大學聖地亞哥分校衛生部門的兒科傳染病科主任斯蒂芬·斯佩克特博士就這個問題進行密切合作，以找出在體內測試的最佳方法。”
根據公開資料，張良方1996年考入清華大學化學工程系高分子科學與工程專業，分別於2000年與2002年獲得學士學位和碩士學位。2002年進入美國伊利諾伊大學香檳分校化工系，在Steve Granick教授的指導下攻讀博士學位。2006-2008年加入麻省理工學院化工系，在Robert Langer教授的研究組進行博士後工作。2008年7月，加入加州大學聖地亞哥分校納米工程系任助理教授，於2012年3月晉升為終身副教授，2014年7月晉升為終身正教授。2013年被《麻省理工學院技術商評》雜誌評為“2013年度世界最傑出青年創新專家”
編譯/前瞻經濟學人APP資訊組
原文來源：https://phys.org/news/2020-04-decoy-nanoparticles-block-hiv-infection.html
