2021年9月16日消息,近日,太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的一组生物能源研究人员发现了一种非常规的抗击新冠肺炎大流行的方法:藻类。


从在池塘上形成绿色薄膜的单个细胞的大小到红杉长度的海藻,藻类是一组多样化的光合生物。几千年来,它们进化出了一系列化合物,以保护它们免受各种环境压力。它们中的许多生活在海洋中,在那里只需几滴水就可以包含多达 1000 万种病毒。


新冠病毒的“克星”来了?在1000万种病毒包围圈中生存的藻类有“特异功能”

PNNL 生物学家 Scott Edmundson 在 PNNL 位于华盛顿州塞奎姆的海洋和沿海研究实验室研究藻类。图片来源:太平洋西北国家实验室


“藻类尚未实现的优势在于其纯粹的生物多样性,”美国能源部国家实验室联盟旨在推进藻类生物燃料的开发,高级生物能源研究员兼 DISCOVR 项目首席研究员 Michael Huesemann 说:“当人们开始认真寻找抗击大流行的疗法时,我们意识到有机会更多地了解藻类的整体抗病毒特性。”


接下来是深入研究早在 1956 年就将藻类和抗病毒 药物联系起来的文献。为了理解这些数据,PNNL 科学本科实验室实习生 Daman Reynolds 沿着病毒引起感染的时间线对研究进行了排序。正如他所做的那样,很明显,藻类中的化合物表现出非凡的——而且尚未完全开发——对抗病毒性疾病的潜力。

新冠病毒的“克星”来了?在1000万种病毒包围圈中生存的藻类有“特异功能”

“绝大多数藻类化合物都处于研究的早期阶段,”雷诺兹说:“一些化合物正在进行不同程度的临床试验,有些化合物作为鼻腔喷雾剂在欧洲销售,以保护呼吸系统免受普通感冒的侵害。有一些化合物只被引用过一次,所以令人兴奋的是可能有数千种化合物可以对抗我们甚至还不知道的病毒。”


冠状病毒通过口或鼻进入呼吸系统,但其他病毒通过皮肤接触或静脉内接触传播。Reynolds 的文献综述发现了大量源自藻类的化合物,它们可以作为潜在病毒感染途径大门的守护者。某些化合物已被证明可以提供一种保护涂层,以防止病毒进入人体。


但是,如果偶然地,病毒确实进入了宿主,实验室已经证明藻类衍生化合物可以灭活或降解病毒。


几项初步实验室研究还表明,藻类产品可防止病毒粘附在细胞受体上,从而使病毒更难进入或感染宿主细胞。


一些实验室研究还表明,来自藻类的化合物使病毒更难以侵入细胞的内部机制并开始复制。此外,藻类中的化合物也被证明可以作为捕获复制病毒的屏障,因此它们不会被释放到体内以进一步传播。藻类衍生化合物可以增强人体对病毒感染的自然免疫反应——无论是在暴露之前还是之后。


生物学家斯科特·埃德蒙森 (Scott Edmundson) 研究用于生产生物产品的光合藻类培养已超过 15 年,他认为,如果藻类来源的抗病毒药物在临床试验中显示出前景,那么它们的提取可能有助于使生物燃料在经济上更加可行。


“我们已经证明,利用阳光下生长的藻类和大气中的CO 2制造先进燃料在技术上是可行的,”他说:“使该过程经济地工作是下一步。”


一种可以在藻类被加工成生物燃料之前提取的治疗性化合物将是朝这个方向迈出的一步。


这项研究的资金部分来自美国能源部、科学办公室、科学本科实验室实习计划下的教师和科学家劳动力发展办公室,这只是 PNNL 为抗击冠状病毒大流行而开发的科学的一部分。



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