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JACS：聚合物纳米粒子，或可抗各种蛇毒
说起毒蛇，我们总是不寒而栗。在全世界3000多种蛇里，有毒的约占1/6。据世界卫生组织（WHO）统计，全球每年约有500万人被蛇咬，超过10万人因之丧命，还有40万人被迫截肢或永久伤残。抗蛇毒血清是治疗毒蛇咬伤的标准疗法，可有效阻止伤口肿胀、疼痛以及组织损伤，甚至挽救人的生命。不过，自19世纪90年代抗蛇毒血清被首次制备以来，这种救命药的生产方法几乎没有太多改变：从毒蛇身上取出蛇毒，然后注入动物（如马和羊）体内，使之产生相应的抗体以对付蛇毒，接着抽取动物血液，分离血浆并添加蛋白酶，获得抗体，经过脱水就可以得到粉末状抗蛇毒血清。这种方法成本高且费时费力，产品还需要冷藏，这在一些毒蛇咬伤频发的欠发达地区难以推广。此外，不同的毒蛇会产生不同的毒素，有的还会随着毒蛇生存环境的变化而发生变化，这使得伤者往往不能及时地得到正确、有效的抗蛇毒治疗（点击阅读相关）。因而，科学家急需寻找一种便宜、有效、便于储运和使用的广谱抗蛇毒药物。
人工取蛇毒。图片来源：Rice University
加州大学欧文分校的Kenneth Shea教授（点击查看介绍）及其团队另辟蹊径，试图通过纳米科技来对抗蛇毒。早先的研究中，他们设计了一种纳米粒子，能够与蜂毒中的强力毒素——蜂毒肽（melittin）相结合，并将之从血液中清除。这一次，他们希望找到能对抗蛇毒的纳米粒子，而且，希望它能同时结合多种蛇毒毒素。他们的目标是蛇毒中广泛存在的一类蛋白——磷脂酶A2（phospholipase A2，PLA2），这类蛋白在蛇毒中有数百种之多，从轻度毒性到强大的神经毒素不等。PLA2蛋白能插入细胞膜中，因此Shea等人认为由类似细胞膜中脂质样分子制成的纳米颗粒，有机会结合种类繁多的PLA2蛋白。他们通过定向合成进化来优化聚合物纳米粒子的组成，最终找到了能和多种PLA2蛋白特异性紧密结合的纳米粒子。该纳米粒子有望用于广谱的抗蛇毒治疗，并且对人体细胞没有毒性。相关成果发表于JACS。
Kenneth Shea教授。图片来源：University of California, Irvine
研究人员首先选择许多不同功能的单体，如含酸性基团、碱性基团、能形成氢键的基团等，然后将它们以不同的组合和不同的浓度共聚，合成一系列多孔纳米粒子。接着，与多种蛇毒PLA2蛋白进行孵育，从中筛选出与PLA2结合力最强的纳米粒子。然后再以这些纳米粒子为起始原料，重复几轮上述合成-筛选过程，实现纳米粒子的定向合成进化。
通过测定聚合物纳米粒子与PLA2蛋白结合力进行筛选。图片来源：JACS
进一步研究表明，这种聚合物纳米粒子与人血清中的其他蛋白也有结合，不过，它们对PLA2蛋白的亲和力更高。试验结果证明，PLA2蛋白能与这些纳米粒子更紧密的结合，将之前结合上的人血清中的蛋白“挤”出来。通过对纳米粒子这种选择性的深入探究，研究人员发现这种纳米粒子类似PLA2蛋白的天然底物，因而可以有效地结合PLA2蛋白从而中和蛇毒。
聚合物粒子与PLA2蛋白的特异性结合。图片来源：JACS
毒性蛋白在聚合物粒子表面形成的蛋白冠。图片来源：JACS
由于这种聚合物粒子有广谱的抗蛇毒活性，而且不需要冷藏保存，因而将很有希望帮助发展中国家和地区的人们更有效地对抗毒蛇咬伤。
不过，目前的结果只是实验室的体外实验，在动物实验甚至将来的临床试验中表现如何还不得而知。Shea教授对此相当乐观，已经在准备进行动物实验。如果这一策略被证实有效，Shea表示他们下一步将开发靶向其他类别蛇毒毒素的纳米粒子，最终组成包含数种抗蛇毒纳米粒子的“鸡尾酒”，可以更有效地对抗蛇毒。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b10950
Engineering the Protein Corona of a Synthetic Polymer Nanoparticle for Broad-Spectrum Sequestration and Neutralization of Venomous Biomacromolecules
J. Am. Chem. Soc., 2016, DOI: 10.1021/jacs.6b10950
部分内容编译自：
导师介绍
Kenneth Shea教授
http://www.x-mol.com/university/faculty/1255
（本文由冰供稿）