2020年10月6日

SARS-CoV-2可能使用关键碳水化合物感染细胞

乍看上去

  • 研究人员发现,在细胞表面发现的一种名为硫酸乙酰肝素的碳水化合物可能在新型冠状病毒感染细胞的能力中起关键作用。 
  • 研究结果表明,抗凝药物肝素可能具有帮助抵抗冠状病毒感染的潜力。
SARS-CoV-2病毒颗粒 从严重感染SARS-CoV-2病毒颗粒(橙色/红色)的患者中分离出的细胞的彩色扫描电子显微照片。 国家国际开发署综合研究设施,Fort Detrick,马里兰

全球范围内有超过一百万人死于SARS-CoV-2感染,SARS-CoV-2感染是导致COVID-19的冠状病毒。研究人员正在争相开发治疗和预防新感染的方法。其中许多治疗方法都着眼于阻止病毒锁住并感染人体细胞的能力。

SARS-CoV-2使用其刺突蛋白附着于细胞。该蛋白质与ACE2受体结合,ACE2受体位于人体细胞表面。与ACE2结合后,病毒会发生结构变化,使其与细胞融合。一旦进入,该病毒便能够繁殖。

为了感染人类细胞,病毒必须通过附着在细胞表面的碳水化合物密集层。该层通常包括碳水化合物硫酸乙酰肝素。已知几种病毒,包括疱疹和其他冠状病毒,在感染过程中会与硫酸乙酰肝素结合。由Dr. Dr.领导的研究硫酸乙酰肝素的小组。加州大学圣地亚哥分校的托马斯·克劳森(Thomas Clausen)和杰弗里·埃斯科(Jeffrey Esko)研究了碳水化合物是否也可能在SARS-CoV-2感染中起作用。

这项研究部分由美国国立卫生研究院(NHLBI),美国过敏和传染病研究所(NIAID)和美国国立普通医学科学研究所(NIGMS)资助。结果发表在 细胞 2020年9月14日。

研究人员发现,硫酸类肝素和ACE2都是SARS-CoV-2感染所必需的。他们使用分子模型确定了硫酸乙酰肝素结合病毒的位置。他们发现它与刺突蛋白的关键部分相互作用,称为受体结合域(RBD)。

接下来,他们使用电子显微镜检查药物肝素如何与RBD相互作用。肝素是FDA批准的药物,其结构类似于硫酸乙酰肝素。它用于治疗血块。研究小组发现,当肝素或硫酸乙酰肝素附着在RBD上时,它们会改变其结构以增强其与ACE2的结合。进一步的研究表明,SARS-CoV-2必须与硫酸乙酰肝素和ACE2结合才能感染实验室中生长的人肺细胞。

研究人员能够通过使用酶从细胞表面去除硫酸乙酰肝素来预防感染。肝素还通过与冠状病毒结合并阻止其进入细胞来阻断实验室生长的细胞中的冠状病毒感染。

研究结果表明,肝素可用于治疗COVID-19。血凝块和中风是COVID-19的常见并发症,因此许多患者已经在使用该药。研究小组估计,用于治疗凝血的剂量不能完全预防感染,但可能导致病情较轻。

Esko说:“我们的发现表明,冠状病毒感染除ACE2外还需要硫酸乙酰肝素。” “我们认为硫酸乙酰肝素可能充当病毒的'收集器',增强了刺突蛋白和ACE2之间的相互作用,并使病毒感染更加有效。” 

计划进行更多研究,以探索肝素,硫酸乙酰肝素或针对硫酸乙酰肝素的药物是否可能转化为对人的COVID-19治疗。

—艾琳·布莱恩特

相关链接

参考文献: SARS-CoV-2感染取决于细胞肝素硫酸盐和ACE2。 Clausen TM,Sandoval DR,Spliid CB,Pihl J,Perrett HR,画家CD,Naraayanan A,Majowicz SA,SA EM,McVicar RN,Thacker BE,Glass CA,Yang Z,Torres JL,Golden GJ,Bartels PL,Porell RN ,Garretson AF,Laubach L,Feldman J,Yin X,Pu Y,Hauser BM,Caradonna TM,Kellman BP,Martino C,Gordts PLSM,Chanda SK,Schmidt AG,Godula K,Leibel SL,Jose J,Corbett KD,Ward AB,Carlin AF,Esko JD。 细胞。 2020年9月14日:S0092-8674(20)31230-7。 doi:10.1016 / j.cell.2020.09.033。在线印刷。 PMID:32970989。

资金: 美国国立卫生研究院的国立心脏,肺和血液研究所(NHLBI),国家过敏与传染病研究所(NIAID)和国家普通医学科学研究所(NIGMS);国家科学基金会;阿尔弗雷德·本宗基金会;马萨诸塞州病原体准备协会(MassCPR)资助;美国国防部;巴勒斯惠康基金;比尔和梅琳达·盖茨基金会;哈克生命科学研究所;丹麦国家研究基金会;丹麦创新基金; VAR2制药。