2024年的今天,冠状病毒这一术语已成为全球关注的中心。从SARS、MERS到如今的COVID-19,冠状病毒家族凭借其显著的变异能力和广泛的宿主适应性,持续挑战人类的健康防线。然而,由于缺乏有效的感染模型,许多冠状病毒的研究以及疫苗的开发面临着缓慢进展的困境。本文将介绍一项具有革命性意义的研究成果——定制化冠状病毒受体(CVRs),它为冠状病毒的研究提供了新的机遇。
冠状病毒的挑战在于其多样化的受体特性和复杂的感染机制,使得科学家在研究时遭遇重重困难。传统的研究方法往往依赖于已经确认的受体和感染模型,但对于那些尚未识别出受体的冠状病毒,这种方法显得捉襟见肘。此外,冠状病毒的快速变异特点使得相关研究和防控工作愈加复杂。
在这种背景下,武汉大学生命科学学院严欢团队的刘鹏等人于2024年10月30日在《Nature》期刊上发表了一项创新性研究,题为“定制化冠状病毒受体的设计”。该研究提出了一种全新的策略,通过工程手段设计出能够模拟天然受体功能的定制化冠状病毒受体(CVRs)。这一研究验证了CVR策略在建立天然受体非依赖性感染模型方面的潜力,为研究缺乏已知易感靶细胞的病毒提供了新工具。
定制化受体的设计原理基于“乐高积木”的模块化思路,通过构建人工受体框架(ARSs)和特定的病毒结合域(VBDs),从而实现对冠状病毒的特异性识别和结合。这种设计不仅能模拟天然受体的功能,还可以根据研究的需要进行调整和优化,便于适应不同的实验场景。
研究团队通过大量实验确定了CVRs模拟天然受体的关键因素。最初,他们创建了多个hACE2嵌合蛋白,并通过SARS-CoV-2感染测试,验证这些嵌合蛋白能够有效支持病毒感染,并清晰展示出ACE2缩短后对病毒入侵能力的逐渐减弱。此外,诸多影响CVRs功能的关键因素得以识别,包括VBD与病毒刺突蛋白的结合亲和力、CVRs在细胞表面的表达水平以及CVRs对病毒刺突蛋白构象变化的诱导能力。
之后,研究者们利用22种已知的SARS-CoV-2中和抗体,构建了44个CVRs。这些CVRs在系统中表现出良好的表达能力,并能有效结合SARS-CoV-2的刺突蛋白三聚体。相关实验充分强调了CVRs设计中功能性表位的重要性,解析了CVRs如何促进病毒感染的具体机制,并为进一步优化CVRs的设计提供了重要的信息。
总的来看,研究团队成功为来自六个不同亚属的12种冠状病毒设计了功能性的CVRs。这些CVRs显示出了在没有天然受体的情况下支持多轮病毒繁殖的能力,特别是在用HKU3或HKU5刺突蛋白替代VSV-G基因的实验中,CVRs表达的细胞依然能够支持病毒的进入和传播。这一发现展示出CVRs在建立不依赖于天然受体的感染模型中的巨大潜力,为进一步的研究打下基础。
定制化冠状病毒受体的研究成果为生物医疗领域提供了新的工具,不仅在疫苗开发道路上开辟了新机遇,还能够加速抗病毒药物的评估与筛选。通过尊龙凯时的支持,研究人员能够在没有天然受体的情况下,评估疫苗候选物对病毒的中和能力,从而提升疫苗研发的成功率。这一研究成果必将在未来的冠状病毒防控和医学研究中发挥重要作用,为全球公共卫生安全提供新的保障。