嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2型(新型冠狀病毒)的出現導致了冠狀病毒病(冠狀病毒肺炎-19)的爆發，疫情已經演變成壹場嚴重的全球公共衛生危機。雷地昔韋是目前用於冠狀病毒肺炎-19治療的最先進的抗病毒藥物。在美國，它已被批準用於危重患者的緊急情況，但其死亡率效益尚未得到證實。
冠狀病毒肺炎-19早期了解到的臨床表現是重癥病毒性肺炎。新的數據清楚地表明，新型冠狀病毒通過下遊免疫效應直接或間接對其他器官系統造成巨大損害。高達75%的冠狀病毒肺炎-19患者表現出壹定程度的腎臟受累，其中大量患者出現急性腎損傷。急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是冠狀病毒肺炎-19常見且致命的表現，與長期插管和高死亡率有關。
壹種新的藥物開發方法是專註於受影響的宿主細胞，而不是針對病原體。受新型冠狀病毒的傳染性取決於其與靶細胞上已知或未知的蛋白質受體結合這壹事實的啟發，我們創造了壹種細胞納米海綿，作為冠狀病毒的醫學對策。這些納米海綿是由人體細胞衍生的膜制成的，這些細胞是由新型冠狀病毒天然靶向的細胞衍生的(圖1)。
新型冠狀病毒使用血管緊張素轉換酶2(ACE2)和CD147來表達宿主細胞(例如人肺泡上皮II型細胞)作為細胞進入的受體。人類巨噬細胞均表達CD147，據報道，它們通過趨化因子和吞噬細胞信號通路與病毒靶向細胞頻繁相互作用，在人類感染中發揮重要作用。
在實驗室實驗中，肺海綿和免疫細胞型納米海綿都以劑量依賴的方式使新型冠狀病毒病毒失去了近90%的“病毒傳染性”。(來源:大衛·拜洛特/加州大學聖地亞哥分校)
冠狀病毒肺炎-19納米海綿的制作與測試。
每個冠狀病毒肺炎-19納米海綿-比人類頭發的寬度小1000倍，由聚合物核心包裹著從肺上皮II型細胞或巨噬細胞提取的細胞膜組成。這些覆蓋著海綿的膜包含與它們模擬的細胞相同的蛋白質受體，包括新型冠狀病毒用於進入體內細胞的任何受體。
研究人員準備了幾種不同濃度的納米海綿溶液來測試新型冠狀病毒。為了測試納米海綿阻止新型冠狀病毒感染的能力，來自聖地亞哥大學的研究人員轉向波士頓大學新興傳染病國家實驗室(NEIDL)的團隊進行獨立測試。
在這個BSL-4實驗室中，由波士頓大學醫學院微生物學副教授Anthony Griffiths領導的研究人員測試了每個濃度的納米海綿降低其傳染性的能力。新型冠狀病毒活病毒——在其他冠狀病毒肺炎-19治療和疫苗研究中測試的同壹毒株。
當濃度為5 mg/ml時，包裹在肺細胞膜上的海綿對新型冠狀病毒病毒的感染性抑制率為93%。覆蓋有巨噬細胞的海綿抑制了88%的新型冠狀病毒病毒傳染性。病毒傳染性是指病毒進入宿主細胞並利用其資源復制和產生額外傳染性病毒顆粒的能力。
在接下來的幾個月裏，加州大學聖地亞哥分校的研究人員和合作者將在動物模型中評估納米海綿的功效。來自加州大學聖地亞哥分校的壹個小組已經展示了小鼠呼吸道和肺部的短期安全性。這些冠狀病毒肺炎-19納米海綿是否以及何時進行人體測試取決於許多因素，但研究人員正在盡快采取行動。研究人員還預計，這些納米海綿將對抗任何新型冠狀病毒，甚至其他呼吸道病毒，包括任何可能引發下壹次呼吸道疫情的病毒。
模擬肺上皮細胞和免疫細胞
新型冠狀病毒經常感染肺上皮細胞，這是冠狀病毒肺炎-19感染的第壹步。因此，張和他的同事認為有必要將肺上皮細胞外膜碎片中的納米顆粒掩蓋起來，以觀察病毒是否能被肺細胞欺騙而不是附著在其上。
巨噬細胞是壹種白細胞，在炎癥中起重要作用。在-19疾病期間，它在肺部也非常活躍，因此張和他的同事們創造了另壹種覆蓋在巨噬細胞膜上的納米海綿。研究小組計劃研究巨噬細胞海綿是否也能平息冠狀病毒肺炎-19患者的細胞因子風暴。
張警告說，19納米海綿平臺已經對其進行了重大測試，科學家們才知道這將是壹種安全有效的人類病毒療法。但是，如果海綿達到臨床試驗階段，有許多潛在的治療方法，包括插管患者(如哮喘患者)和通過吸入器或靜脈直接輸送到肺部，特別是用於治療細胞因子風暴的並發癥。
細胞納米海綿抑制新型冠狀病毒傳染性示意圖。(資料來源:doi:10.1021/ACS . nano lett . 0c 02278)
納米海綿的增長勢頭
十年前，張在加州大學聖叠戈分校的實驗室裏創造了第壹個被膜包裹的納米顆粒。這些納米海綿的第壹層覆蓋著紅細胞膜的碎片。這些納米海綿正在被開發用於治療細菌性肺炎，臨床前測試的所有階段都由Cellics Therapeutics(張***，壹家由聖地亞哥初創公司)進行。
目前，該公司正在向其新藥候選人(FDA)提交壹項研究性新藥(IND)的申請:紅細胞納米海綿，用於治療MRSA肺炎。該公司估計，臨床試驗的第壹批患者將於明年接受治療。
加州大學聖地亞哥分校的研究人員也表明，納米海綿可以將藥物輸送到傷口部位。吸收引起敗血癥的細菌毒素；並攔截HIV感染人類T細胞。
這些納米海綿的基本結構是相同的:可生物降解的、FDA批準的聚合物核心被包裹在特定類型的細胞膜中，因此它可能偽裝成紅細胞、免疫T細胞或血小板細胞。偽裝可以防止免疫系統發現和攻擊危險入侵者的粒子。
張說，我認為細胞膜碎片是有效成分。這是研究藥物開發的另壹種方法。對於冠狀病毒肺炎-19，我希望其他團隊能夠盡快提出安全有效的治療方法和疫苗。與此同時，我們在努力，在規劃，仿佛全世界都在指望著我們。