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如果预防COVID-19和流感等呼吸道疾病可以像每天早上快速喷喷鼻腔喷雾一样简单，会怎么样?
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许多细菌和病毒，包括导致COVID-19和流感的细菌和病毒，在人们呼吸时通过肺部进入人体，导致疾病。约翰·霍普金斯大学的工程师们发明了一种细的、线状的分子链，称为超分子丝，被设计用来喷射到鼻子里，阻止那些有害病毒进入肺部。
“我们的想法是，这些细丝将像海绵一样在COVID-19病毒和其他病毒有机会结合到我们呼吸道中的细胞之前吸收它们。即使这种疗法可以阻断病毒一两个小时，但当人们必须在公共场所时，这也是有帮助的，”研究小组负责人Honggang Cui说，他是纳米生物技术研究所的核心研究员，也是约翰霍普金斯大学惠廷工程学院化学和生物分子工程副教授。
该团队的研究结果最近发表在《Matter》杂志上，这项工作是通过与约翰·霍普金斯医学院外科学助理教授Hongpeng Jia和其他研究人员合作完成的。
这种方法的关键在于纤维携带一种叫做血管紧张素转换酶-2 (ACE2)的受体的方式。这些受体也存在于鼻粘膜、肺表面和小肠的细胞中，并具有许多生物学作用，如调节血压和炎症。新型冠状病毒主要通过与这种受体相互作用进入我们的身体。这种病毒特有的刺突蛋白就像一把钥匙打开一把锁一样，直接进入这个受体，让它进入细胞并复制。一旦病毒被锁定在细胞内，它就会阻止细胞执行其正常功能，导致并加剧感染。
研究人员早就知道，向气道中添加额外的ACE2可以阻止病毒进入，基本上防止病毒与肺部的ACE2结合。然而，由于ACE2具有生物学功能，简单地向身体输送更多的ACE2可能会出现不可预见的并发症。该研究团队新设计的长丝名为fACE2，可作为病毒的诱饵结合位点，每根长丝都为COVID-19刺突蛋白提供几个受体，使其附着，并抑制ACE2的生物学功能，以避免潜在的副作用。
“我们的计划是，这将作为鼻腔或口服喷雾剂施用，使其悬浮在肺部或停留在气道和肺部表面。当一个人吸入COVID-19病毒时，病毒会被骗到与诱饵受体结合，而不是与细胞上的ACE2受体结合。”
研究人员预测，由于这些纤维会吸引SARS-CoV-2的特征刺突蛋白，因此它应该对当前或未来的任何变体都同样有效。
该团队在小鼠模型中测试了其设计，发现它们的纤维不仅在24小时后存在于啮齿动物的肺部，而且也没有引起炎症或对肺部结构的明显损伤，这表明fACE2可能会在肺部保留一段时间，并且是安全的。
虽然该团队最初的方法是设计一种预防性治疗方法，但他们说，它也有可能通过阻止新获得的病毒复制来治疗活动性COVID-19感染患者。
“我们认为fACE2也可以用于其他使用ACE2受体渗透细胞的呼吸道病毒。分子丝设计是多功能的，可以被修改以携带针对不同受体的各种治疗蛋白，”Jia说。
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