印度科学家开发出一种纳米酶,可以阻止艾滋病毒再激活

印度科学家开发出一种纳米酶,可以阻止艾滋病毒再激活

印度科学研究所(IISc)的研究人员已经开发出人造酶,可以成功地阻止宿主免疫细胞中人类免疫缺陷病毒(HIV)的重新激活和复制。

这些“纳米酶”由五氧化二钒纳米片制成,其模仿一种称为谷胱甘肽过氧化物酶的天然酶,该酶有助于降低宿主细胞中的氧化应激水平,这是控制病毒所需的。

这项研究发表在《EMBO分子医学》杂志上,由微生物学和细胞生物学以及传染病研究中心(CIDR)的资深研究员阿米特·辛格(Amit Singh)和该研究所的无机与物理化学教授Govindasamy Mugesh共同领导。

“优势在于纳米酶在生物系统内部是稳定的,不会介导细胞内部任何有害的反应,”Mugesh说。“它们在实验室中也很容易准备。”

当前尚无办法从患者体内完全消除艾滋病毒。抗艾滋病毒药物只能成功抑制这种病毒。他们无法从感染的细胞中消除艾滋病毒。该病毒以“潜伏”状态隐藏在宿主的免疫细胞内,并稳定地维持其贮藏状态。当宿主细胞中有毒分子(例如过氧化氢)的水平增加,导致氧化应激状态增加时,病毒被“重新激活”-它从隐藏中出现并再次开始复制。

几年前,阿米特·辛格(Amit Singh)的团队开发了一种生物传感器,用于实时测量感染了HIV的免疫细胞的氧化应激水平。他说:“我们发现,从潜伏期和重新激活中,艾滋病毒几乎不需要氧化应激。”防止重新激活的一种方法是保持氧化应激持续较低,这会将病毒“锁定”在永久的潜伏状态中。诸如谷胱甘肽过氧化物酶之类的酶对于该过程是必不可少的。它们将有毒的过氧化氢转化为水和氧气。但是,诱导宿主细胞产生更多量的这些酶可能会破坏严格调控的细胞氧化还原机制。

大约在同一时间,Mugesh小组发表的一项研究表明,由五氧化二钒制成的纳米片可以有效地模拟谷胱甘肽过氧化物酶的活性。因此,辛格的实验室决定与他们合作。

研究人员在实验室中制备了五氧化二钒的超薄纳米片,并用它们处理了HIV感染的细胞。发现这些薄片能像天然酶一样有效地减少过氧化氢并防止病毒重新激活。CIDR的第一作者兼研究助理Shalini Singh解释说:“我们发现这些纳米片具有某种直接作用,其中病毒再激活所必需的宿主基因的表达减少了。”她补充说,当研究小组用纳米酶处理正在接抗逆转录病毒疗法(ART)的HIV感染患者的免疫细胞时,可以更快地诱发潜伏期,并且在停止治疗后抑制随后的再激活,这表明将两者结合起来更有效。

将ART与纳米酶结合也具有其他优点。阿米特·辛格(Amit Singh)说,某些抗逆转录病毒药物会引起氧化应激,这是一种副作用,会损害心脏或肾脏细胞。“添加这样的纳米酶可以帮助减少这种抗逆转录病毒药物引起的副作用。”他补充说,这可以改善接受治疗的艾滋病毒患者的生活质量。

尽管在实验室测试中发现纳米酶对正常细胞无害,但Mugesh指出,将纳米酶引入体内后是否需要其他研究还需要进一步研究。他解释说:“它们将去哪里?它们将进入哪些器官?它们将在体内停留多长时间?我们需要研究所有这些方面。”

参考来源:

Shalini Singh et al. Antioxidant nanozyme counteracts HIV‐1 by modulating intracellular redox potential,EMBO Molecular Medicine(2021).DOI: 10.15252/emmm.202013314

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