质谱发威！德国科学家给新冠做绝育！有望消灭新冠

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新冠病毒“绝育”

德国法兰克福大学2020年5月14日发表公告，借助一种新型质谱分析技术，科研人员目前已经找到了新冠肺炎一处“弱点”，针对性使用抑制剂可阻止病毒的复制，达到使新冠病毒“绝育”的目的。

生命科学界一片沸腾，有的说今年诺贝尔奖没跑的，有的说这是“*八大奇迹”的，很多研究者非常感兴趣德国科学家到底借助什么样的新质谱分析技术，来找到新冠“弱点”，为病毒做绝育手术的。

下面小编就来跟大家分析下该实验室在《自然》杂志上发表的文章，带大家学习基于Orbitrap质谱技术研究新冠的新思路。

该技术是由法兰克福大学医学病毒学研究所的Jindrich Cinatl教授和歌德大学医学院的Christian Münch教授团队开发的一种新颖的多重增强蛋白质动力学(multiplexed enhanced protein dynamicsme, mePROD)方法进行蛋白质组学分析，能够在高时间分辨率下确定转录组和蛋白质组的变化，加速确证病毒致病性相关的生物途径以及寻找潜在的药物靶标。

这个技术正是探索新冠的“利器”。

接下来，小编带你一起探索这项“新型质谱技术”

01构建细胞感染模型

想要开展该研究的重点取决于两点：

1. 是否有合适的允许病毒感染的细胞培养模型；2.对蛋白质进行时间感染特征分析的敏感蛋白质组学方法。

该研究建立针对SARS-CoV-2高度兼容的细胞模型，在病毒感染24小时后就能迅速见到细胞致病作用 (图1A)。在病毒感染细胞后的2h、6h、10h和24h，分别用定量PCR技术测量上清液中的病毒RNA拷贝数，发现感染后SARS-CoV-2 RNA数量不断增加（图1B）。这表明模型可以用于研究细胞中SARS-CoV-2。

图1.  SARS-CoV-2 在细胞内快速复制模型。A, 病毒感染24小时后的细胞形态变化;  B, 细胞上清液中病毒RNA拷贝数的增加。

02翻译抑制剂防止SARS-CoV-2病毒复制

建立好模型，研究人员需要利用一种高效的方法确定SARS-CoV-2感染的时间分布，这时候mePROD蛋白质组学方法应运而生，即基于Orbitrap高分辨质谱仪联用新蛋白代谢标记（SILAC）和串联质量标签（TMT）两种标记方法，进行蛋白差异分析。

图2. mePROD蛋白质组学实验流程

（点击查看大图）

抑制宿主翻译先前已被用作治疗MERS-CoV等多种冠状病毒感染性疾病。与其他病毒抑制宿主蛋白的合成从而增加病毒蛋白的合成不同，该方法挖掘数据表明SARS-CoV–2仅引起宿主翻译能力的微小变化，作者推测SARS-CoV-2复制可能对翻译抑制更为敏感。通过测试了两种翻译抑制剂，即环己酰亚胺（cycloheximide, 翻译延伸抑制剂）和曲美汀（emetine, 抑制40S核糖体蛋白S14）。在无毒浓度下，两个化合物均对SARS-CoV-2复制产生了显着抑制作用从而发现翻译抑制剂是细胞中SARS-CoV-2复制的有效抑制剂。

图3. 环己酰亚胺和曲美汀对病毒复制的抑制作用。

（点击查看大图）

03发现潜在的抗病毒靶标

重点来了，通过前期蛋白质组学大数据挖掘，目前一张蓝图已展现在眼前，下一步的重中之重就是探究与病毒蛋白共同增加的宿主蛋白，从而寻求潜在的SARS-CoV-2复制抑制剂。

作者分析了与病毒蛋白变化趋势相似的蛋白，在数据中富集的代谢途径主要由不同的核酸代谢子途径组成。基于此，研究者测试核苷酸合成抑制剂对细胞中SARS-CoV-2复制的影响，高达10 µM的布雷奎纳（brequinar，抑制双氢乳清酸脱氢酶并不具有抗病毒的作用。相比之下，低浓度下的利巴韦林（ribavirine，抑制肌苷一磷酸脱氢酶）即可抑制SARS-CoV-2复制（图4C），这表明利巴韦林是可以进行进一步检测的候选药物。

此外，与蛋白质折叠相关的蛋白变化与病毒蛋白质较为一致，p97是AAA家族的六聚体ATPase酶，也是真核生物丰富的蛋白之一，通过调节蛋白的稳定性来执行一系列生物学功能，参与膜融合、蛋白降解等过程。测试p97的小分子抑制剂NMS–873对SARS-CoV-2复制的影响。研究表明，NMS–873在低纳摩尔浓度下即可*抑制SARS-CoV–2（图4D）。

图4. 核酸代谢相关的蛋白水平与病毒基因表达相关。A, 病毒蛋白随感染时间的变化；B, 宿主蛋白与病毒蛋白关联的GO分析；C, D, Ribavirin和NMS–873的抗病毒实验。

结论：

此项技术将把人类与新冠病毒的战斗带到一个“新纪元”。它虽然无法消灭已经存在的病毒，但可以把病毒绝育封存在细胞内部。绝育后，新冠肺炎病毒可怕的高传染性将不复存在，且因为体内病毒不再持续分裂复制，引发并发症的概率会减至低，死亡率也会随之下降。

毫无疑问，这种病毒“绝育术”，作为一种医疗手段很具有创新性。研发药物比疫苗要快得多，或许在疫苗到来之前，这种方法是人类目前可以看到希望的另一种新技术。

该实验室研究给病毒研究打开了一扇新“天窗”，在面临新冠病毒不断变异而手足无措时，提供新思路。如果后续能发现严重威胁人类健康的艾滋病毒，乙肝病毒的弱点，也可以研制出有效抑制剂来阻断病毒的复制，帮助到更多的患者。

参考文献：

SARS-CoV-2 infected host cell proteomics revealpotential therapy targets, DOI:10.21203/rs.3.rs-17218/v1

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