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新冠病毒“絕育”
德國法蘭克福大學(xué)2020年5月14日發(fā)表公告，借助一種新型質(zhì)譜分析技術(shù)，科研人員目前已經(jīng)找到了新冠肺炎一處“弱點”，針對性使用抑制劑可阻止病毒的復(fù)制，達到使新冠病毒“絕育”的目的。
生命科學(xué)界一片沸騰，有的說今年諾貝爾獎沒跑的，有的說這是“*八大奇跡”的，很多研究者非常感興趣德國科學(xué)家到底借助什么樣的新質(zhì)譜分析技術(shù)，來找到新冠“弱點”，為病毒做絕育手術(shù)的。
下面小編就來跟大家分析下該實驗室在《自然》雜志上發(fā)表的文章，帶大家學(xué)習(xí)基于Orbitrap質(zhì)譜技術(shù)研究新冠的新思路。
該技術(shù)是由法蘭克福大學(xué)醫(yī)學(xué)病毒學(xué)研究所的Jindrich Cinatl教授和歌德大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Christian Münch教授團隊開發(fā)的一種新穎的多重增強蛋白質(zhì)動力學(xué)(multiplexed enhanced protein dynamicsme, mePROD)方法進行蛋白質(zhì)組學(xué)分析，能夠在高時間分辨率下確定轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的變化，加速確證病毒致病性相關(guān)的生物途徑以及尋找潛在的藥物靶標(biāo)。
這個技術(shù)正是探索新冠的“利器”。
接下來，小編帶你一起探索這項“新型質(zhì)譜技術(shù)”
01構(gòu)建細胞感染模型
想要開展該研究的重點取決于兩點：
1. 是否有合適的允許病毒感染的細胞培養(yǎng)模型；2.對蛋白質(zhì)進行時間感染特征分析的敏感蛋白質(zhì)組學(xué)方法。
該研究建立針對SARS-CoV-2高度兼容的細胞模型，在病毒感染24小時后就能迅速見到細胞致病作用 (圖1A)。在病毒感染細胞后的2h、6h、10h和24h，分別用定量PCR技術(shù)測量上清液中的病毒RNA拷貝數(shù)，發(fā)現(xiàn)感染后SARS-CoV-2 RNA數(shù)量不斷增加（圖1B）。這表明模型可以用于研究細胞中SARS-CoV-2。
圖1. SARS-CoV-2 在細胞內(nèi)快速復(fù)制模型。A, 病毒感染24小時后的細胞形態(tài)變化; B, 細胞上清液中病毒RNA拷貝數(shù)的增加。
02翻譯抑制劑防止SARS-CoV-2病毒復(fù)制
建立好模型，研究人員需要利用一種高效的方法確定SARS-CoV-2感染的時間分布，這時候mePROD蛋白質(zhì)組學(xué)方法應(yīng)運而生，即基于Orbitrap高分辨質(zhì)譜儀聯(lián)用新蛋白代謝標(biāo)記（SILAC）和串聯(lián)質(zhì)量標(biāo)簽（TMT）兩種標(biāo)記方法，進行蛋白差異分析。
圖2. mePROD蛋白質(zhì)組學(xué)實驗流程
（點擊查看大圖）
抑制宿主翻譯先前已被用作治療MERS-CoV等多種冠狀病毒感染性疾病。與其他病毒抑制宿主蛋白的合成從而增加病毒蛋白的合成不同，該方法挖掘數(shù)據(jù)表明SARS-CoV–2僅引起宿主翻譯能力的微小變化，作者推測SARS-CoV-2復(fù)制可能對翻譯抑制更為敏感。通過測試了兩種翻譯抑制劑，即環(huán)己酰亞胺（cycloheximide, 翻譯延伸抑制劑）和曲美汀（emetine, 抑制40S核糖體蛋白S14）。在無毒濃度下，兩個化合物均對SARS-CoV-2復(fù)制產(chǎn)生了顯著抑制作用從而發(fā)現(xiàn)翻譯抑制劑是細胞中SARS-CoV-2復(fù)制的有效抑制劑。
圖3. 環(huán)己酰亞胺和曲美汀對病毒復(fù)制的抑制作用。
（點擊查看大圖）
03發(fā)現(xiàn)潛在的抗病毒靶標(biāo)
重點來了，通過前期蛋白質(zhì)組學(xué)大數(shù)據(jù)挖掘，目前一張藍圖已展現(xiàn)在眼前，下一步的重中之重就是探究與病毒蛋白共同增加的宿主蛋白，從而尋求潛在的SARS-CoV-2復(fù)制抑制劑。
作者分析了與病毒蛋白變化趨勢相似的蛋白，在數(shù)據(jù)中富集的代謝途徑主要由不同的核酸代謝子途徑組成。基于此，研究者測試核苷酸合成抑制劑對細胞中SARS-CoV-2復(fù)制的影響，高達10 µM的布雷奎納（brequinar，抑制雙氫乳清酸脫氫酶并不具有抗病毒的作用。相比之下，低濃度下的利巴韋林（ribavirine，抑制肌苷一磷酸脫氫酶）即可抑制SARS-CoV-2復(fù)制（圖4C），這表明利巴韋林是可以進行進一步檢測的候選藥物。
此外，與蛋白質(zhì)折疊相關(guān)的蛋白變化與病毒蛋白質(zhì)較為一致，p97是AAA家族的六聚體ATPase酶，也是真核生物豐富的蛋白之一，通過調(diào)節(jié)蛋白的穩(wěn)定性來執(zhí)行一系列生物學(xué)功能，參與膜融合、蛋白降解等過程。測試p97的小分子抑制劑NMS–873對SARS-CoV-2復(fù)制的影響。研究表明，NMS–873在低納摩爾濃度下即可*抑制SARS-CoV–2（圖4D）。
圖4. 核酸代謝相關(guān)的蛋白水平與病毒基因表達相關(guān)。A, 病毒蛋白隨感染時間的變化；B, 宿主蛋白與病毒蛋白關(guān)聯(lián)的GO分析；C, D, Ribavirin和NMS–873的抗病毒實驗。
結(jié)論：
此項技術(shù)將把人類與新冠病毒的戰(zhàn)斗帶到一個“新紀(jì)元”。它雖然無法消滅已經(jīng)存在的病毒，但可以把病毒絕育封存在細胞內(nèi)部。絕育后，新冠肺炎病毒可怕的高傳染性將不復(fù)存在，且因為體內(nèi)病毒不再持續(xù)分裂復(fù)制，引發(fā)并發(fā)癥的概率會減至低，死亡率也會隨之下降。
毫無疑問，這種病毒“絕育術(shù)”，作為一種醫(yī)療手段很具有創(chuàng)新性。研發(fā)藥物比疫苗要快得多，或許在疫苗到來之前，這種方法是人類目前可以看到希望的另一種新技術(shù)。
該實驗室研究給病毒研究打開了一扇新“天窗”，在面臨新冠病毒不斷變異而手足無措時，提供新思路。如果后續(xù)能發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重威脅人類健康的艾滋病毒，乙肝病毒的弱點，也可以研制出有效抑制劑來阻斷病毒的復(fù)制，幫助到更多的患者。
參考文獻：
SARS-CoV-2 infected host cell proteomics revealpotential therapy targets, DOI:10.21203/rs.3.rs-17218/v1
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