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据多伦多大学的一位研究人员说，在未来的某天，预防和治疗新冠及其变种可能只需喷几下鼻腔喷雾。
而癌症和艾滋病毒可能就是下一个目标。
菲利普·金的实验室已经开发出一种针对像新冠这样的疾病的新疗法，这种方法对身体的防御系统来说是不可见的，而且比传统的抗体治疗“便宜几个数量级”。他们的同行评议研究最近发表在《药物化学杂志》上。
多伦多大学分子遗传学和计算机科学的金教授花了数年时间研究被称为D-肽（D-peptides）的特殊化合物，这种物质的结构无法被人体的免疫系统检测到。而利用他们开发的一种算法，金教授的实验室创造了一种D-肽，它能够防止引起新冠的病毒，即SARS-CoV-2，渗入我们的细胞。
值得注意的是，这些肽没有针对德尔塔或奥密可戎变体进行测试，因为实验室的研究是在这些变体流行之前进行的。尽管如此，金相信他的肽将被证明对这两种变体有效。
金认为肽的当前模型对奥密可戎的效力会“有所降低”，但他说调整这项设计以解决这一问题将是“相当简单的”。
据与金的实验室无关的滑铁卢大学药学副教授普拉文·拉奥 佩兰帕利·内卡称，这些结果可能为更有效地治疗癌症、阿尔茨海默症以及其他疾病铺平道路。
肽的奇特生活
如果将细胞比作一座城市，那么蛋白质和肽就是它里面的工人。把这些纳米结构想象成微小的机器人，它们每一个都能被编程来完成特定的任务，包括通过我们的静脉输送氧气以及与入侵者作战。
为了使这些机器人能够完成它们的工作，它们被造成极其特殊的形状。就像用一把钥匙打开一把锁，蛋白质和肽必须与它们的目标形状完全吻合，然后才能与它们互动。
为了形成这些形状，蛋白质和肽是由称为氨基酸的化学物质构建的。根据细胞DNA的指示，被称为核糖体的特殊蛋白能够将氨基酸串在一起，自动“折叠”成（需要的）形状。
蛋白质和肽的主要区别在于其大小。肽可能包含2到50个氨基酸，而蛋白质可以从50个延伸到几万个或更多。它们微小的身形使肽的生产成本低廉，是治疗的理想选择。有了正确的氨基酸序列，科学家们可以制造出形状完美的肽来干扰病毒、癌细胞，甚至更多病原。
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但有一个问题：我们的身体配备了被称为蛋白酶的攻击性蛋白质，可以寻找并摧毁任何外来蛋白质或肽。入侵的肽在找到其目标之前就会被切成碎片。
幸运的是，金有一个解决方案。
D型是关键
有两种类型的氨基酸。L型氨基酸和D型氨基酸。两者的功能完全相同，但它们的形状是彼此的完美镜像。由于尚未知的原因，所有自然存在的氨基酸都是L型的。因此，我们的蛋白酶只能识别基于L型氨基酸的化合物，而让基于D型的肽免于碰壁。
金说：“这就是D型肽的优势，它们在你的血液中停留的时间更长，而且它们能够完成它们的工作。”
此外，由于它们不会引发免疫反应，金表示它副作用的风险较小。
几年前，金的实验室建立了一个能够使用D型氨基酸设计肽的计算机程序。他说，在疫情发生后，他的团队立即行动起来，分析SARS-CoV-2的结构，寻找弱点，并最终确定以这个病毒的表面尖峰蛋白为目标。这些尖峰蛋白使SARS-CoV-2能够渗透到我们的细胞中。
到2020年3月，金的实验室已经设计了多种D-肽的形状，以适应并使它的目标失效。他说：“我们的想法是，如果你阻断了（SARS-CoV-2）上的这种蛋白质，它将无法与你的细胞结合然后进入。”
几个月后，金的假设被证明是正确的，在把肽运到韩国的两个高度安全的实验室进行活病毒测试后，他们成功地阻止了SARS-CoV-2及其阿尔法、贝塔和伽马变体在培养皿中入侵细胞。
由于德尔塔变体的尖峰蛋白在结构上与它的近亲们相似，金相信他的肽也会阻止它，尽管缺乏测试。
不幸的是，由于奥密可戎变体的尖峰蛋白上有如此多的突变，Kim的肽在结合时可能会遇到一些麻烦。金说：“它很可能仍然会结合，从而起到中和的作用，尽管效力较低。”
金说，好消息是，根据他的实验室在过去几天对奥密可戎的一些“初步研究”，由于使用他的计算机程序调整肽的设计非常容易，研究人员可以很轻易地创建一个适合奥密可戎变体的尖峰蛋白的新结构。
一种泛冠状病毒抑制剂
随着基础工作的完成，金的实验室已经与位于马萨诸塞州洛厄尔的临床前生物技术公司Decoy Therapeutics合作，将这些肽变成一种预防性的鼻腔喷雾。
金说：“我们正在与他们合作开发这种类型的肽的下一代产品，它将对所有种类的冠状病毒起作用，既成为一种泛冠状病毒抑制剂。”一旦下一次冠状病毒疫情到来，我们将做好准备。"
Decoy Therapeutics公司在文章发表前没有对多个评论请求作出回应。
由于肽的制造成本相对较低，而且容易大规模生产，金说这种鼻腔喷雾剂可能特别适用于低收入国家，因为这些国家抵御新冠的资源较少。
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金对于他的鼻腔喷雾剂的上架时间表示乐观。
他说：“我们经过新冠之后发现，有些事情可以进展得非常快。”其他抗新冠药物，如莫努匹拉韦，“花了一年多的时间来开发。我们可以在这里看到类似的情况。”
滑铁卢的拉奥则有些犹豫，他说开发、试验和批准可能需要几年的时间。
肽是否是医学的未来？
拉奥说，他认为金的研究更像是一项“概念证明”研究，展示了使用D-肽可能带来的好处。他说，在未来，其他研究人员可以在他们的工作基础上，为各种疾病设计更有效的治疗方法。
拉奥说：“你实际上可以用同样的方法来开发针对任何疾病的药物，而不仅仅是新冠。如果我们关注其他治疗领域，如糖尿病或癌症，有这么多的分子靶点可以通过制作D肽来（瞄准）。”
这个未来也没有想象中的那么遥远。一些实验室已经在研究将D-肽用于癌症、阿尔茨海默氏病和更多疾病。
肽合成实验室。Photo by: Michael Pereckas from Milwaukee, WI, USA, CC BY-SA 2.0 via Wikimedia Commons
例如，位于盐湖城的Navigen公司正在研究将D-肽用于治疗艾滋病毒，尽管他们的公司最近倒闭了，但是FDA已经批准在2019年批准这项药物开始人体试验。
拉奥说，金的研究和计算工具将为这个领域提供推动力，并验证D-肽的作用。时机很好，因为基于肽的制药市场正在随着新的研究和资金而膨胀。根据2021年4月的一份报告，到2028年，肽合成市场预计将达到近5.17亿美元。
拉奥指出，由于肽的性质，它们只能以鼻腔喷雾或注射的方式进行，这可能使一些人犹豫不决。他说，口服途径是不可能的，因为肽会在胃里破裂。
拉奥说：“另一方面，既然人们已经通过注射方式接种了新冠疫苗，也许他们现在会更愿意以注射方式接种其他东西。”
拉奥指出，这次疫情引发了“这个领域中的许多良好研究，这些研究可以应用于任何其他潜在的疾病。”
“我相信一旦疫情结束，科学界会很高兴看到人们在这么短的时间内取得了这么多进展。”