纳米药物治疗COVID-19：从多价疫苗到免疫靶向材料

病毒的高度异质性是开发有效抗病毒药物的主要挑战之一。对于冠状病毒而言，其高突变率可能会对病毒的检测和药物及疫苗的研发产生负面影响。

具有合适物理化学特性的生物工程纳米材料，可用于定点特异性治疗；用于检测极低病毒浓度的高灵敏度纳米传感器，以及利用纳米机器人进行机体实时保护，可为包括COVID-19在内的各种疾病提供突破性的研究进展。

除了提高传统的消杀程序，最先进的纳米技术方法能够加速冠状病毒和相关生物标记物的检测，或实现药物的靶向递送。能够与包括病毒在内的多价病原体相互作用的纳米材料，可能会成为病毒检测和药物递送载体的候选材料。

除了使病毒灭活或破坏，能够调节患者免疫反应的功能化纳米制剂能够减轻炎症反应和开发成为有效的纳米疫苗，对治疗包括COVID-19在内的流行性疾病邻域具有重大意义。

为此，伊朗德黑兰医科大学的Parichehr Hassanzadeh教授以 “Nanotheranostics against COVID-19: From multivalent to immune-targeted materials”为题，在《Journalof Controlled Release》第328期上发表综述文章。该文章总结了COVID-19浸染细胞的主要机制、目前主要的治疗药物和手段、以及纳米技术在抗病毒感染治疗中的积极作用。

刺突糖蛋白附着在宿主细胞受体上后，通常会发生蛋白酶裂解、刺突蛋白活化、病毒通过内吞作用或病毒脂质膜与细胞膜融合进入细胞、病毒脱衣等RNA转录和复制。血管紧张素转换酶II (ACE-2)已被发现是一个主要的病毒靶点，促进宿主细胞对COVID-19的摄取，这引起了人们对设计以ACE -2为基础的治疗方法的兴趣。

图1. ACE2在COVID-19感染性疾病中的作用及潜在的治疗策略

冠状病毒从1960年分离至今，已经能够与人类长期共存，冠状病毒以上皮细胞为目标，通过多种途径传播，通常情况下会引起发烧、咳嗽、呼吸道感染(如肺炎和支气管炎)、轻度到严重的胃肠道症状，或其他不太严重的症状，包括肾、眼、脑和心脏在内的器官受损也有报道。值得注意的是，冠状病毒感染症状的发生可能是由于患者机体免疫反应的激活，因此，需要控制炎症反应和过度活跃的宿主免疫系统。

抗COVID-19感染的治疗策略及其潜在的局限性

抗体测试也存在一定的局限性，如蛋白质(抗原)生产的技术问题、确定生产抗体的合适抗原以及出现假阳性或假阴性结果。对于变异性强的病毒，确定病毒蛋白的免疫原性结构域，对获得适当的免疫反应具有重要意义。

通常单克隆抗体在抗原设计和抗病毒治疗中发挥重要作用，但各种因素的限制可能会对单克隆抗体保护性表位的表征产生负面影响。值得注意的是，在设计安全有效的疫苗方面存在着各种具有挑战性的问题，如致病因素的多样性、病毒的高突变率以及与宿主相关的失败，包括不适当的免疫反应或免疫反应预测的问题。

此外，针对目前提出的各种抗COVID -19药物的研究，作者也在文中进行了详细的总结。不论是针对COVID -19本身的抗病毒药物，如法匹拉韦、巴瑞替尼，以及瑞德西韦，还是基于ACE2靶向以阻止病毒二次感染的药物，都具有一定的局限性和副作用，并且，它们的有效性和安全性也需要更多的临床样本数据来验证。

在本研究中，研究者举例说明了组织工程技术在抗COVID-19治疗中的优势，以及人工智能在新化合物的识别，以及预测其靶标、生物活性和相互作用中的优势。

在过去的几十年里，纳米技术的显著进步提供了独特的先进工具和方法，以获得对病理生理学相关的各种疾病更深入的认识，包括针对病毒，设计更有效的治疗平台。由于纳米载体具有适当的物理化学性质，可促进其穿透细胞膜，提高被包载治疗药物的生物利用度，并降低耐药性和副作用，因此可能成为抗病毒药物合适的载体。

图2. 基于纳米技术疫苗的发展。A. 基于计算机技术设计的各种纳米粒的粒径；B. 纳米疫苗的各种组分

作者在文中详细列举了各种纳米材料及纳米制剂，如：聚合物、银、脂质材料、树状大分子、纳米颗粒、脂质体制剂或纳米乳状液等，现已被开发用来治疗病毒感染。作者指出，能够与多价病原体（包括最近的大流行病毒）相互作用的纳米材料，被认为可能具有抵抗病毒感染的潜力。

此外，作者提出：若要对COVID-19进行有效的管理和治疗，必须要进行可靠的基础研究和临床研究。即使在开发出了针对病毒感染的抑制剂或者对疾病防治的药物后，仍应对它们进行长期的安全性、有效性和免疫原性的评估。

高性能的多尺度建模和模拟方法，提供了对于生物分子间相互作用和疾病病理机制更深入的认识，此外，对纳米医学上的可预测性和决定性影响将不断增加，这可能对开发更有效的治疗药物或改善疾病进展具有积极的影响。