殺死細菌，我們可以使用抗生素。但是對抗病毒，目前醫學還沒有這樣的武器，還不存在廣泛適用的抗病毒平臺技術。因此，開發可以減少或抑制病毒感染的廣譜抗病毒平臺，將減輕對全球公共衛生的許多威脅。鑒于此，德國慕尼黑工業大學的Hendrik Dietz 等人提出了一個替代方案：在一個陷阱內隔離病毒以阻止它們與細胞相互作用。他們提出了一種平臺技術，該技術考慮將整個病毒顆粒捕獲在從頭設計的大分子外殼中，以抑制病毒與宿主細胞之間的分子相互作用。設想外殼可以增強與多種病毒相結合并與其協同工作，無論它們是否具有中和作用，都可以產生有效的抗病毒劑。成果發表在Nature Materials上。
科學家們設計了一種DNA外殼系統，可以識別特定的病毒，并將其夾在病原體周圍，將病毒顆粒捕獲在一個牢不可破的DNA外殼中。研究人員首先設計了三角形面板，這些面板由 DNA 鏈自組裝而成，邊緣具有旋鈕和凹陷圖案。這意味著面板可以像拼圖一樣點擊在一起，形成一系列 3D 形狀或外殼。為了構建預想的病毒陷阱，研究人員通過調整天然病毒衣殼中發現的對稱原理，創建了一個可編程的二十面體殼“畫布” 。此外，不同形狀的外殼有不同大小的內腔，因此可以容納大大小小的病毒，研究人員已經創建了分子質量范圍為 43 到 925 MDa（8 到 180 個亞基）和內腔直徑高達 280 nm 的殼。此外，其內側帶有抗體，使它們能夠針對特定病毒。當與人體細胞和活病毒結合時，這些外殼可以防止病毒顆粒感染大部分細胞。研究人員使用 HBV 核和 AAV2 病毒顆粒成功測試了病毒捕獲概念。通過在體外將 HBV 核顆粒包裹在周圍的外殼中實現了近乎完全的滅活，并且還可以有效地阻止 AAV 感染活細胞。由于 DNA 外殼的模塊化，可以使用其他病毒結合劑。例如，已知被病毒病原體和 DNA/RNA 適配體靶向的宿主受體結構域或肽可以與外殼結合。這種高水平的多價性對于捕獲只有低親和力結合劑可用的病原體特別有用。還可以組合多種不同的抗體以實現針對單個靶標或針對多個靶標的更高特異性。該二十面體殼由 DNA 組成，耐用性強、可商業化且易于功能化和修飾。外殼所需的組件可以通過生物技術大規模生產。使用基于 DNA 的藥物可以潛在地避免通過先天性和適應性免疫系統靶向蛋白質結構的途徑進行中和、吞噬和降解。除了作為病毒陷阱的擬議應用之外，該可編程二十面體“畫布”系統還提供了創建用于疫苗接種的多價抗原載體、用于基因治療或基因修飾的 DNA 或 RNA 載體、藥物輸送載體和保護性儲存容器的機會。此外，近日Nature Materials上還發表了另一篇利用DNA技術用于信息文件存檔，為大規模分子數據集中檔案文件的隨機訪問提供了一個可擴展的概念。
1. Sigl, C., Willner, E.M., Engelen, W. et al. Programmable icosahedral shell system for virus trapping. Nat. Mater. (2021).https://doi.org/10.1038/s41563-021-01020-42. Banal, J.L., Shepherd, T.R., Berleant, J. et al. Random access DNA memory using Boolean search in an archival file storage system. Nat. Mater. (2021). https://doi.org/10.1038/s41563-021-01021-3
