《中国科学家研发了一种高效的抗病毒纳米制剂》

  • 来源专题:农业生物安全
  • 编译者: 李周晶
  • 发布时间:2024-11-04
  • 2024年10月31日,中国农业大学植物保护学院科学家在美国化学学会(ACS)旗下农业与食品化学杂志(Journal of Agricultural and Food Chemistry)发表论文,建立了一种高效的纳米递送系统,可提升传统抗病毒药物盐酸吗啉胍对烟草花叶病毒的抗病毒活性。

    研究人员利用纳米载体SPc 装载盐酸吗啉胍(ABOB),成功构建了一种高效的纳米递送系统。SPc可以通过氢键和范德华力与ABOB实现自发组装,潜在的相互作用基团为ABOB的胍基和SPc的羰基(图1)。ABOB和SPc之间的自组装改变了ABOB的原有形貌,形成了纳米级的ABOB/SPc复合体(图2)。SPc提升了ABOB的叶片粘附性能,使其叶面接触角减小,持留量增加,表明ABOB/SPc复合体更容易在叶面上展布(图3)。同时,ABOB与SPc结合后可减缓ABOB在植物体内的降解,保证更多具有活性的ABOB发挥抗病毒作用(图4)。相较于ABOB,ABOB/SPc复合体对TMV具有更强的抑制作用。RNA-Seq分析表明,ABOB/SPc复合体对光合系统的保护作用增强,可以上调光合作用和植物生长相关基因的表达。叶绿素含量的测定进一步证实了ABOB/SPc复合体对光合系统的保护作用增强。

  • 原文来源:http://cpp.cau.edu.cn/art/2024/10/31/art_23687_1042793.html
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    • 中国农业大学科学家在《自然通讯》(Nature Communications)上发表了题为“Nanomaterial inactivates environmental virus and enhances plant immunity for controlling tobacco mosaic virus disease”的研究成果。该团队成功研发了一种多功能纳米香菇多糖制剂,可有效减少环境中的烟草花叶病毒(TMV)含量,并同时诱导植物的抗病毒免疫反应。 烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)是一种极具致病性和环境适应力的植物病毒,常见寄主植物超过350种,且在自然环境中可存活30-50年,稀释至百万倍后仍具感染能力。TMV感染后会导致叶片出现花叶、皱缩和坏死等症状,严重影响植物光合作用,进而导致产量大幅下降,造成巨大的经济损失。香菇多糖(Lentinan,LNT)是一种从香菇(Lentinula edodes)中提取的活性多糖,具有较好的抗病毒作用,能抑制病毒复制并增强植物免疫,但其活性有限。 研究人员利用星形多聚阳离子纳米载体(SPc)通过氢键自发组装LNT,形成纳米级LNT/SPc复合体(140 nm)。SPc能显著改善LNT在叶片表面的润湿性能,降低接触角并增加滞留量,使得LNT/SPc复合体具有更好的叶面附着性和植物吸收性能。研究发现SPc负载的荧光LNT可以更迅速地进入植物细胞,促进了LNT的细胞吸收。通过RNA-seq分析发现,LNT/SPc复合体可以显著上调多种与植物防御反应相关的基因表达,包括病原相关蛋白(PR)基因、与超敏反应(HR)和氧化应激相关的基因,表明LNT/SPc复合体能够有效激活植物的防御机制。此外,LNT/SPc复合体可增加植物体内的水杨酸(SA)含量,提升超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,进一步放大了植物的抗病毒反应。室内和田间试验均显示,LNT/SPc复合体对烟草花叶病毒(TMV)具有显著的预防和治疗效果,LNT/SPc复合体在施用后14天的田间防效高达81.9%。 TMV颗粒与LNT带负电荷,而SPc和LNT/SPc复合体带正电荷。SPc还通过与TMV衣壳蛋白的电荷相互作用,使病毒颗粒聚集并失活。通过热力学分析发现,SPc通过静电相互作用与TMV颗粒结合,而LNT则主要通过氢键与病毒结合。Native-PAGE和dot-blot结果表明,SPc能与TMV衣壳蛋白有效结合,破坏TMV颗粒的完整性,导致病毒释放RNA,从而使病毒失去活性,低浓度SPc的钝化效果优于高浓度LNT。在1 mg/L的SPc或LNT/SPc复合体作用下,TMV颗粒明显聚集,并且在10 mg/L的浓度下几乎所有TMV颗粒完全失活。综上所述,本研究开发的LNT/SPc复合体能显著减少土壤中TMV颗粒的数量,诱导植物的抗病毒反应,充分展现出了纳米材料在病害防控领域的“控-促”作用,这一创新机制为长期防控TMV等病毒性病害提供了新思路。
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    • Cell于11月9日发表了加利福尼亚大学等研究机构的文章“Identification of a Therapeutic Interfering Particle — a single-administration SARS-CoV-2 antiviral intervention with a high barrier to resistance”,描述了一种针对具有高耐药性屏障的SARS-CoV-2变体的单次给药干预措施。 文章称,长期以来,人们一直建议将有条件复制和抑制野生型病毒的病毒缺失突变体(即缺陷干扰颗粒,DIP)作为具有高遗传抗性障碍的单次给药干预。然而,理论研究表明,强大的治疗性DIPs(即治疗性干扰颗粒-TIP)必须在R0大于1的条件下才能在细胞间传播,其可抑制病毒复制10-100倍。抑制作用是通过与病毒复制机制竞争实现的,在连续培养中,单次给药TIP RNA可持续抑制SARS-CoV-2复制。值得注意的是,TIP对具有中和抗性的SARS-CoV-2变体(如B.1.351变体)仍然有效。在仓鼠中,预防性和治疗性脂质纳米粒子TIP通过鼻内给药可持久地抑制SARS-CoV-2在肺部的复制,并减少促炎细胞因子的表达,防止严重的肺水肿。这些数据为这类单次给药的抗病毒药物提供了概念证明。