SARS-CoV-2（COVID-19）病毒中的delta变体继续造成破坏，感染率高，传播率高，这表明SARS-CoV-2疫苗缺乏疗效。然而，发表在《ACS Omega》杂志上的新研究报道了使用人类宿主防御肽偶联石墨烯量子点来防止病毒进入宿主细胞。
研究：阻断SARS-CoV-2 Delta变体（B.1.617.2）Spike蛋白受体结合结构域与宿主细胞ACE2受体结合，并使用人类宿主防御肽缀合石墨烯量子点抑制病毒感染。图片来源：Kateryna Kon/Shutterstock.com
严重急性呼吸道冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发了全球健康危机，世界卫生组织（WHO）于2019年3月将其命名为大流行。这种病毒导致全球超过540万人死亡，对于研究其许多新兴变体的研究人员来说，这已成为一个非常有趣的研究点。
对这种进化病毒的研究主要集中在含有受体结合域（RBD）的刺突蛋白（S1）上，并将其与上皮细胞内的血管紧张素转换酶2（ACE2）受体的结合使病毒能够进入人类的宿主细胞。这项研究导致刺突蛋白成为旨在产生针对S-RBD的中和抗体的疫苗的目标。
虽然这个概念似乎很有用，但最近的报告表明，SARS-CoV-2病毒的突变，特别是S-RBD中的突变，可能导致针对δ（B.1.617.2）变体的中和抗体水平下降，这些抗体可能是在以前的感染期间或通过疫苗免疫时产生的。
随着这些报告的曝光，研究人员已经制定了一种新颖的创新解决方案，用于阻断刺突蛋白和ACE2受体之间的相互作用，以防止感染变异变异。
图 1. （A）方案显示了HNP1和LL-37人宿主防御肽偶联GQD的设计以及在SARS-CoV-2δ变体（B.1.617.2）刺突蛋白RBD存在下HNP1和LL-37肽偶联GQD的结合。（B）显示阻断S-RBD与ACE2在人细胞膜上的相互作用并防止SARS-CoV-2病毒进入的方案。© Pramanik， A.， et al. （2022）
针对 COVID-19 的量子点解决方案
这项新颖的研究表明，大约42%的感染人群是无症状的，这可以表明COVID-19感染可以通过先天免疫系统有效控制。
该系统是防止病毒和细菌等病原体进入体内的第一道防线;这激活免疫反应以破坏病原体，而适应性免疫反应被调节，导致免疫细胞繁殖并对抗感染，最终导致恢复。
先天免疫系统的关键成分由肽组成，如α-防御素人中性粒细胞肽（HNP1、HNP2、HNP3 和 HNP4）和人β防御素（HBD1、HBD2 和 HBD3）以及 LL-37（亮氨酸-亮氨酸-37）催化杀菌素家族肽。
图 2. （A） 在存在和不存在具有SARS-CoV-2 delta变体（B.1.617.2）刺突蛋白的GFP标记杆状病毒的情况下，来自HNP1和LL-37肽偶联GQD的荧光光谱。（B）用HNP1人宿主防御肽附着的GQDs治疗30分钟后假型杆状病毒的TEM图像（C）用HNP1和LL-37人宿主防御肽附着的GQDs治疗30分钟后假型杆状病毒的TEM图像。绿色荧光是由于表达ACE2的HEK-293T细胞表面上存在具有SARS-CoV-2 δ变体（B.1.617.2）刺突蛋白的GFP标记杆状病毒假型。（D）在没有GQDs的GFP标记的假型δ病毒存在下HEK-293T细胞的荧光图像。 （E）在没有GQDs的GFP标记的杆状病毒存在下的HEK-293T细胞的亮场图像。 （F）在存在与LL-37人类宿主防御肽附着的GQD结合的GFP标记病毒存在下的HEK-293T细胞的荧光图像。 （H）在存在与LL-37和HNP1人类宿主防御肽附着的GQDs结合的GFP标记病毒中存在的HEK-293T细胞的明场图像。 ©
防御素和cathelicidin肽通过结合和不稳定在病毒抑制中具有重要作用。
这项研究的研究人员旨在通过使用HNP1和LL-37肽偶联石墨烯量子点（GQDs）的创新设计来阻断δ变体和随后的SARS-CoV-2病毒感染。这种新颖的发展能够与δ变体S-RBD结合并阻断与宿主细胞中ACE2受体的结合，从而防止病毒进入宿主细胞，从而防止COVID-19感染。
石墨烯量子点的发展是一项新颖的创新，包括石墨烯晶格以及由于量子约束和边缘效应而表现出尺寸依赖性发光特性的石墨烯片。这些GQD由表面基团组成，包括羧基，环氧树脂和羟基，它们表明高水溶性，高表面积以及高光稳定性。
GQDs独特的光学性质使该候选药物在生物成像和生物传感等应用中非常有用;然而，它也可以创新地用于监测SARS-CoV-2病毒的δ变体的状态。
本研究中的生物偶联GQD荧光已被用于监测刺突RBD和ACE2受体相互作用，以确定有效的结合亲和力。此外，GQDs上的官能团也被用来通过分解病毒的脂质膜并去除附着在脂质膜上的刺突蛋白来灭活病毒。
翻译意义
这项研究说明了这种量子点策略的双重用途，该策略将首先用于监测δ变体并竞争S-RBD-ACE2相互作用以防止这种关键附着，以及尝试从脂质膜中去除刺突蛋白以防止这种相互作用。
与 alpha、beta 和 γ 变体 spike-RBD 相比，使用这种创新策略，δ 变体的结合亲和力被证明更高。这可能是有用的，因为这种进步将能够完全抑制来自宿主细胞的δ变体。
这项研究将增强对冠状病毒及其新兴变体的防御，并有可能对其他新兴的变体进行修改。此外，这也可以翻译用于对抗其他病毒，以增加对病原体的保护。
图 3. （A）杆状病毒假型与SARS-CoV-2δ变体（B.1.617.2）刺突蛋白和ACE2在HEK-293T细胞上的相互作用，使用荧光成像测量。（B）在缓冲液（Mock），GQDs（30μg/ mL），HNP1（4μg/ mL）附着的GQDs（30μg/ mL），LL-37（4μg/ mL）附着的GQD（30μg/ mL）和LL-37（4μg/ mL）附着的GQD（30μg/ mL）和HNP1（4μg/ mL）附着的GQD（30μg/ mL）的存在下，假型杆状病毒假型杆状病毒的抑制效率。（C）用肽附着的GQDs处理6小时时，用SARS-CoV-2 delta变体（B.1.617.2）刺突蛋白假型杆状病毒的TEM图像。 ©
参考
Pramanik， A.， et al. （2022） 阻断SARS-CoV-2 Delta变体（B.1.617.2）Spike蛋白受体结合结构域与宿主细胞ACE2受体结合，并使用人宿主防御肽缀合石墨烯量子点抑制病毒感染。ACS欧米茄，.可预订地点： https://doi.org/10.1021/acsomega.2c00113
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