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注：本文不构成任何投资意见和建议，以官方/公司公告为准；本文仅作医疗健康相关药物介绍，非治疗方案推荐（若涉及），不代表耀海生物立场。任何文章转载需得到授权。

前言

随着国内疫情放开后，许多人都感染了新冠病毒，目前处于阳康状态，第一波疫情似乎已然要过去。想必大家都很关心是否会有第二波疫情，如果第二波疫情会来又该怎么办呢？Robert F.Service 1月26日在《Science》期刊中发表的一篇文章《Protein decoys for viruses may battle COVID-19 and more Drugs designed to resemble pathogen's cellular targets could prevent infection》中发现了ACE2诱饵或许可以抵抗COVID-19病毒的入侵。

一、什么是ACE2？

ACE2也称ACEH，全称是血管紧张素转换酶，英文为Angiotensin converting enzyme。它是一种受体蛋白，是严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2（即SARS-CoV-2）的功能宿主受体。该基因编码的蛋白属于二肽基羧基二肽酶的血管紧张素转换酶家族，与人血管紧张素转换酶1具有相当大的同源性。

ACE2与Ang II型1型和2型受体有很强的亲和力，有调节血压、体液平衡、炎症、细胞增殖、肥大和纤维化的功能。同时ACE2在器官和细胞的特异性表达提示其可能在调节心血管和肾脏功能以及生育方面发挥作用，也是SARS和HCoV-NL63人类冠状病毒S糖蛋白的功能受体。当SARS冠状病毒通过表达 ACE2的细胞腔面进行感染时，其感染效力提高10倍。

图1 ACE2受体蛋白模式图

二、ACE2在COVID-19中已初步展现作用

同样地，Robert一行人通过实验发现了ACE2如果作为诱饵似乎可以抵御COVID-19，一个ACE2诱饵最近完成了人体的初步安全试验，其他诱饵设计的试验预计将很快启动。一个新的预印本还表明，给小鼠一个编码诱饵的基因可以提供长期的保护，这种策略可能有助于数百万免疫受损（即无法对疫苗产生强大的免疫反应）的患者。成功抗击COVID-19还可能促进开发针对从流感到埃博拉等其他传染病的诱饵的努力。

其实早在2022年4月7日，发表在《Small》期刊上的一篇文章《Elucidating Design Principles for Engineering Cell-Derived Vesicles to Inhibit SARS-CoV-2 Infection》就有提到使用诱饵来抵抗新冠病毒。让菌菌带领大家继续往下看吧。

文章首先考虑到随着SARS-CoV-2冠状病毒不断演变，曾经的治疗方法可能不见成效，那么使用诱饵纳米颗粒也许可以克服此种耐药性。文章中是这样描述的：中和病毒粒子的单克隆抗体（mAb）疗法的开发和批准在大流行早期成为一种可行的治疗方法，并在治疗严重形式的疾病中继续发挥重要作用。不幸的是，循环病毒株在关键糖蛋白残基中含有突变，导致许多mAb治疗处于开发阶段，美国食品和药物管理局（FDA）授权的mAb中有八分之六无效。

在SARS-CoV-2的背景下，诱饵纳米颗粒可以通过在诱饵表面上呈现ACE2来利用这种相互作用，以结合Spike并抑制SARS-CoV-2的细胞感染。诱饵策略特别有吸引力，因为它可能对病原体的进化逃逸具有鲁棒性——降低诱饵病原体结合亲和力的突变（即病毒的潜在进化逃逸途径）将同时削弱病原体细胞结合。因此，这种突变可能会降低病毒的适应性，从而使这些病毒变体无法战胜诱饵易感变体。另一个潜在的优势是，如果通过增加病原体与宿主受体结合的亲和力而进化出更具传染性的变体，那么这种变体可能同样或更容易受到诱饵的抑制。

文章还给出了更具有实质意义的实验数据：早期研究支持了含有ACE2的EV（ACE2 EV）可能抑制病毒感染的初步推测，该研究表明ACE2 EV结合SARS-CoV-2刺突蛋白，并能够在体外抑制SARS-CoV-2假型慢病毒转导。证明了体外对复制能力强的SARS-CoV-2的有效性，并表明ACE2 EV在啮齿动物模型中鼻内递送时对假型病毒是安全有效的。而静脉注射ACE2 EV也降低了小鼠模型中真实SARS-CoV-2的病毒载量，降低了肺组织中促炎细胞因子的水平，并减轻了肺组织损伤。

三、ACE2诱饵在免疫系统中是如何发挥作用的？

文章比较了几种候选囊泡亚型的设计，并对Spike-ACE2亲和力在影响诱饵效果中的作用产生了新的见解。笔者还将诱饵EVs与一种新兴的、独特的诱饵纳米颗粒（称为机械生成的纳米囊泡（NVs））进行了比较。最后在SARS-CoV-2刺突蛋白的几个变体的背景下评估了诱饵EV介导的抑制作用，这些变体先前被证明对mAb治疗剂或可溶性ACE2（sACE2）诱饵具有抗性。这些见解将使未来的诱饵纳米颗粒工程成为可能，并为诱饵EVs如何作为进化上强大的抗病毒药物提供证据。

图2诱饵囊泡的设计流程

人类细胞可能被改造为释放中和病毒并抑制感染的EV。这里笔者团队研究了重要的开放问题，即一般设计选择如何影响诱饵囊泡介导的SARS-CoV-2感染抑制效果，以及这种抑制在多大程度上对可能导致病毒逃逸的突变具有鲁棒性。

图3 细胞外囊泡显示出经典的EV特征

A）描述本研究中用于分离细胞外小泡的过程。

B）HEK293FT EV亚群的纳米颗粒追踪分析的代表性直方图，归一化为每个群体中的模态值。

C）代表性EV亚群的透射电子显微镜图像。比例尺表示100 nm。

D）评估标准标志物CD9、CD81和Alix的EVs印迹，以及评估潜在污染内质网蛋白calnexin（n=1）的EVs和细胞裂解物印迹。

E）在来自亲本或工程细胞系的EV群体中针对转基因ACE2的C-末端HA标签的蛋白质印迹（n＝2）。Western印迹通过囊泡计数（EV）进行标准化。calnexin蛋白质印迹比较裂解物与EVs，每个孔使用的EVs数量与CD9、CD81和Alix以及3µg细胞裂解物相同。

为了评估诱饵EV的病毒抑制效力，笔者团队接下来开发了类似于其他报道的体外转导测定法（图3A）。利用第二代慢病毒系统产生用SARS-CoV-2刺突蛋白（Spike-lenti）假型化的慢病毒颗粒，其中“感染”事件导致基因组整合和增强型黄色荧光蛋白的表达（EYFP）报告基因（即转导）。选择使用含有D614G突变且缺少19个氨基酸的C端序列的带有FLAG标签的SARS-CoV-2刺突构建体，因为据报道这两种选择均可提高假型效率。Spike lenti的转导既依赖于Spike又依赖于ACE2（图3B）。

图4 含有ACE2的EV抑制假型SARS-CoV-2转导

A）描绘假型慢病毒测定的漫画。通过SARS-CoV-2刺突假型病毒转导ACE2+HEK293FT细胞导致EYFP作为病毒进入的报道分子的表达。

B）暴露于无病毒，模拟病毒（无表面糖蛋白）或刺突假型病毒后，ACE2+或亲本HEK293FT细胞的EYFP表达的代表性相对频率直方图。

C）描绘假型慢病毒抑制测定的漫画。病毒转导的有效抑制剂减少了表达EYFP的细胞的数量。

D）剂量-反应曲线显示EV剂量与由刺突lenti转导的细胞的标准化百分比之间的关系。

这些优化的条件用于所有后续实验中。采用该模型系统通过以低感染复数（MOI）或功能性病毒粒子与靶细胞的比例进行感染测定来量化转导感受态病毒的水平（即滴度）。慢病毒转导大致由泊松分布描述，使得在低MOI下，很少有细胞被转导不止一次，并且量化转导的细胞百分比使得人们能够计算病毒滴度。并将避免使用增加有效病毒转导的替代方法的需要，例如旋转接种或添加聚凝胺，这可能会将人工制品引入SARS-CoV-2感染的研究及其对诱饵纳米粒子的抑制作用。

笔者团队还将大家所关心的数据一并通过实验展示了出来：由于高传播性和对mAb和疫苗诱导的血清中和的抗性，SARS-CoV-2的δ变体在2021年迅速成为优势菌株。密切相关的菌株Delta plus表现出与抗体中和相似的高抗性，并且相对于野生型穗（2至8倍）显示出对ACE2的亲和力显着降低；耐药性的这种组合整合了先前研究的F486S和β菌株的特征。新出现的λ变体研究较少，但预印本表明高传播性和中度免疫逃避。含有这些变体的RBD突变的刺突lenti如下产生：Delta（L452R，T478K），Delta plus：（K417N，L452R，T478K）和Lambda（L452Q，F490S）。使用亲本D614G菌株作为参考菌株，用WT-ACE2 UC EV进行病毒抑制实验。这些新兴菌株的相对抗性均低于或接近1，表明WT-ACE2 EV是本文测试的当前和新兴SARS-CoV-2菌株的有效抑制剂。

广泛而迅速传播的Omicron变体相对于亲本菌株赋予疫苗诱导的血清免疫逃避；对于高效的mRNA疫苗，几项研究报道了中和抗体滴度降低22-127倍（类似于相对抗性指标）。顺带一提，FDA授权的75 %中和mAb治疗未能在体外抑制Omicron，而基于ACE2的可溶性蛋白抑制剂赋予Omicron中和作用。

结论

以ACE2展示囊泡形式的诱饵纳米颗粒确实可以有效抑制携带刺突蛋白的耐药变体的模型SARS-CoV-2病毒。研究还表明，基于囊泡的诱饵的多种变体在体外同样有效，与囊泡亚型或病毒糖蛋白与宿主细胞受体之间的结合亲和力无关。总而言之，仅使用特定病毒的宿主细胞受体靶标的知识可以开发有效的抑制性纳米颗粒。

参考文献

[1] Robert F.Service，Protein decoys for viruses may battle COVID-19 and more Drugs designed to resemble pathogen's cellular targets could prevent infection，2023.01.26.

[2]Taylor F. Gunnels,Devin M. Stranford,Roxana E. Mitrut,Neha P. Kamat,Joshua N. Leonard，Elucidating Design Principles for Engineering Cell-Derived Vesicles to Inhibit SARS-CoV-2 Infection，2022.04.07.

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