脂质研究可能有助于解决COVID19疫苗的挑战李秀

脂质研究可能有助于解决COVID-19疫苗的挑战

德克萨斯大学达拉斯分校的科学家所做的新研究可能有助于解决在全球范围内部署某些COVID-19疫苗的重大挑战-在运输和存储过程中需要将疫苗保持在低于冰点的温度下。

在4月13日在线发表在《自然通讯》上的一项研究中，研究人员展示了一种廉价的新技术，该技术可以围绕精致的脂质体和其他脂质纳米颗粒生成晶体外骨骼，并在室温下将其稳定长达两个月之久。概念验证实验

Moderna和Pfizer / BioNTech COVID-19疫苗使用脂质纳米颗粒-基本上是脂肪分子的球体-保护和传递使RNA产生的信使RNA，该RNA产生疫苗接种者对SARS-CoV-2病毒的免疫反应。

“将这些疫苗从制造到交付期间保持极冷的代价是需要解决的挑战，特别是因为许多国家没有足够的基础设施来维持这种冷链， ”达拉斯分校化学和生物化学与生物工程副教授耶利米亚·加森史密斯博士说，他是该研究的通讯作者。“尽管我们没有在当前的COVID-19疫苗中使用特定的脂质纳米颗粒，但据我们所知，我们的发现是朝着以前所未有的方式稳定脂质纳米颗粒迈出的一步。”

该研究项目的想法始于加森史密斯和加布里埃莱·梅洛尼博士之间的一次咖啡休息讨论，加布里埃莱·梅洛尼是该研究的合著者，也是达拉斯自然科学与数学学院化学与生物化学助理教授。

Gassensmith的专业领域是生物材料和金属有机框架，而Meloni的研究重点是跨膜转运蛋白。这些蛋白质驻留在细胞膜内，对于将多种小分子移入或移出细胞起着至关重要的作用。

梅洛尼说：“膜蛋白位于细胞膜中，这是一个脂质双层。” “要研究它们的结构以及生物物理和生化特性，我们必须使用去污剂从膜中提取这些蛋白质，然后将它们重构回到模拟该蛋白质自然环境的人造膜中。”

壳牌创作

加森史密斯说，脂质纳米颗粒和脂质体在结构上相似，并且在室温下都不是热力学稳定的。脂质结构可以融合或聚集，使任何包埋的膜蛋白或货物暴露于降解。

梅洛尼说：“在我的研究领域中，挑战之一是膜蛋白和脂质双层都非常脆弱并且本质上是亚稳态的，我们正试图将它们结合起来以了解这些蛋白的功能。” “我们必须认真对待它们，并每次都准备新鲜的。它们不能长期存放，也不容易运送给其他实验室的同事。”

研究人员联手开发了一种稳定此类脂质系统的方法，并以Meloni实验室的跨膜蛋白为例，论证了他们的研究结果。

他们在缓冲溶液中混合了脂质体与两种便宜的化学品醋酸锌和甲基咪唑混合在一起。大约一分钟后，晶体基质开始在各个脂质体周围形成。

加森史密斯说：“我们认为脂质与锌的相互作用刚好足以形成初始的锌-甲基咪唑结构，然后在脂质球周围生长并完全包裹住它，就像外骨骼一样。” “这类似于生物矿化，这是某些动物形成壳的方式。我们在创造这种完全假壳的过程中采用了自然吸收的方式，其中生物大分子催化该外骨骼的生长。”

Gassensmith说，仿生壳在生物分子周围形成的能力并不是什么新鲜事物，但是该过程不适用于脂质或脂质体，因为构成壳材料的金属盐会通过渗透作用将水从脂质体中吸出并导致脂质体从脂质体中吸出。爆炸。

加森史密斯说：“这项研究的关键之一是确定所有东西都存放在其中的缓冲溶液。”

建立一个缓冲区

三名研究生在该项目上合作开发了独特的缓冲液，该缓冲液可以使反应发生。

化学博士生FabiánCastro BS'18说：“缓冲液可保持溶液的离子强度，并保持pH值稳定，因此当您添加大量的金属盐时，不会渗透渗入系统。”加森史密斯实验室和该研究的主要作者。

卡罗斯特和梅尔罗尼实验室的化学博士生Sameera Abeyrathna和Nisansala Abeyrathna的共同作者共同致力于开发缓冲液配方。

一旦生物分子长成壳，它们就会被锁住，脂质保持稳定。虽然外骨骼非常稳定，但它有一个偶然的致命弱点。

加森史密斯说：“如果碰到被锌吸引的东西，壳就会溶解。” “因此，为了释放和重构脂质体，我们使用了锌螯合因子EDTA，它是一种常见的廉价食品添加剂和用于治疗铅中毒的药物。”

除了实验室实验外，在另一项概念验证练习中，加森史密斯还通过美国邮政服务将稳定的脂质颗粒的样品邮寄给了他在罗得岛州的母亲。她将它们运回德克萨斯州，但是由于COVID-19大流行在2020年迫使大多数UT达拉斯研究实验室关闭，因此样品静置了大约两个月，直到研究生返回校园对其进行检查。加森史密斯说，尽管非正式实验的持续时间比研究人员预期的要长得多，但这些样本能够幸存并正常运转。

梅洛尼说：“这个项目需要两种不同的专业知识-我小组在膜转运蛋白方面的专业知识和加森史密斯博士在金属有机骨架方面的悠久往绩。” “我们的成功清楚地表明了这种合作研究如何带来新颖而有用的结果。”

UT达拉斯化学与生物化学系的其他研究作者包括副教授Ron Smaldone博士；博士生Yalini Wijesundara，Olivia Brohlin，Alejandra Durand Silva和Shashini Diwakara；和Michael Luzuriaga博士20位。奥地利格拉茨工业大学的研究人员也为这项工作做出了贡献。

该研究部分由美国国家科学基金会，美国国立卫生研究院国立普通医学科学研究所，韦尔奇基金会，美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室，UT达拉斯研究种子办公室资助跨学科研究计划，墨西哥国家科学技术委员会，欧盟的Horizo??n 2020计划以及中欧研究基础设施联盟。

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