Highlight
ในการศึกษานี้ ได้พัฒนาอนุภาคลูกผสม โดยนำโปรตีนเปลือกไวรัส (virus-like particles; VLPs) ของไวรัสกุ้งก้ามกราม (MrNV) มาแทนที่ส่วนยื่น (protruding domains) ด้วยโดเมน(tsCRD) ที่สามารถจับกับกรดไซลิอาลิก ที่พัฒนามาจากเลคติน SNA-I โดยให้ชื่ออนุภาคลูกผสมนี้ว่า (tsCRD-MrNV-VLPs) ส่วนยื่นที่นำมาแทนที่นี้ มีบทบาทในการจับกับโปรตีนหนามของไวรัส SARS-CoV-2 ซึ่งเมื่อผลิตออกมาได้แล้ว พบว่าอนุภาคลูกผสมมีความ เสถียรและสามารถผลิตได้ในระบบแบคทีเรีย มีความสามารถในการจับและเข้าสู่เซลล์ HEK293T ที่แสดงโปรตีน ACE2 สูง (HEK293T-hACE2) ซึ่งเซลล์นี้เป็นเซลล์เป้าหมายของ SARS-CoV-2 จากการทดลองพบว่าอนุภาคลูกผสมสามารถลดการติดเชื้อของไวรัส SARS-CoV-2 สายพันธุ์ Wuhan, Delta และ Omicron ในเซลล์ได้อย่างมีนัยสำคัญ. ผลการศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่า tsCRD-MrNV-VLPs อาจพัฒนานำมาใช้ในการป้องกันหรือรักษาการติดเชื้อไวรัสที่ใช้กลไกการจับกับกรดไซลิอาลิก เช่น SARS-CoV-2 ได้
ชื่องานวิจัย ภาษาไทย
การแทนที่ส่วนยื่นของอนุภาคโนด้าไวรัส ด้วยโดเมนที่จับกับกรดไซลิอาลิก ช่วยเพิ่มความสามารถของอนุภาคในการจับกับเซลล์ที่ไวต่อการติดเชื้อ และลดการติดเชื้อไวรัส SARS-CoV-2 ในเซลล์ได้
ที่มาและความสำคัญ
โรคโควิด-19 เกิดจากไวรัสที่ชื่อว่า SARS-CoV-2 ซึ่งไวรัสนี้มีหนามเล็ก ๆ บนผิวของมัน เรียกว่า “โปรตีนหนาม” ซึ่งใช้ในการจับกับโปรตีนชนิดหนึ่งบนเซลล์ของมนุษย์ที่เรียกว่า ACE2 โดยเฉพาะในปอด เมื่อไวรัสจับกับ ACE2 ได้แล้ว มันก็สามารถเข้าไปในเซลล์และเริ่มการติดเชื้อได้ นักวิทยาศาสตร์พบว่า น้ำตาลชนิดหนึ่งที่เรียกว่า กรดไซลิอาลิก ซึ่งอยู่บนผิวไวรัสและบนเซลล์มนุษย์ มีบทบาทสำคัญในการช่วยให้ไวรัสจับและติดเซลล์ได้ง่ายขึ้น เหมือนเป็น “ที่จับเสริม” ให้ไวรัสก่อนที่มันจะเกาะแน่นกับ ACE2 เพื่อต่อสู้กับไวรัสนี้ นักวิจัยจึงพยายามหาวิธีขัดขวางการทำงานของน้ำตาลเหล่านี้ เช่น บางวัคซีนเล็งเป้าไปที่จุดน้ำตาลบนโปรตีนหนามซึ่งระบบภูมิคุ้มกันมองเห็นได้ง่าย หรือใช้โปรตีนธรรมชาติที่เรียกว่า “เลคติน” ซึ่งสามารถจับกับน้ำตาลและป้องกันไม่ให้ไวรัสเกาะกับเซลล์มนุษย์ได้ อย่างไรก็ตาม การใช้เลคตินในมนุษย์ยังมีข้อจำกัด เพราะน้ำตาลในร่างกายมนุษย์มีหลากหลายชนิด
ในงานวิจัยนี้ เราได้สร้างอนุภาคเลียนแบบไวรัส (เรียกว่า VLP) ซึ่งมีรูปร่างคล้ายไวรัสจริงแต่ไม่มีสารพันธุกรรม จึงไม่สามารถก่อโรคได้ โดยใช้ไวรัสจากกุ้งก้ามกรามที่ไม่ติดต่อสู่มนุษย์ แล้วเปลี่ยนส่วนหนึ่งของเปลือกไวรัสให้เป็นส่วนที่สามารถจับกับกรดไซลิอาลิกได้ดี ซึ่งได้มาจากเลคตินชนิดหนึ่งชื่อ SNA-I จากการสร้างอนุภาคลูกผสมนี้ขึ้นมาพบว่า อนุภาคใหม่นี้สามารถจับกับเซลล์มนุษย์ที่มี ACE2 ได้ดี และยังช่วยลดการติดเชื้อของไวรัสโควิดแบบจำลองได้อีกด้วย ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคเหล่านี้อาจช่วยป้องกันไวรัสโควิดไม่ให้เข้ามาในเซลล์ และอาจนำไปพัฒนาต่อยอดเป็นการรักษาหรือป้องกันในอนาคตได้ เพราะผลิตง่าย ราคาถูก และมีความเสถียรสูง
Abstract
SARS-CoV-2, the cause of COVID-19, primarily targets lung tissue, leading to pneumonia and lung injury. The spike protein of this virus binds to the common receptor on susceptible tissues and cells called the angiotensin-converting enzyme-2 (ACE2) of the angiotensin (ANG) system. In this study, we produced chimeric Macrobrachium rosenbergii nodavirus virus-like particles, presenting a short peptide ligand (ACE2tp), based on angiotensin-II (ANG II), on their outer surfaces to allow them to specifically bind to ACE2-overexpressing cells called ACE2tp-MrNV-VLPs. Replacing the ACE2tp at the protruding domains (P-domain) of the MrNV capsid proteins did not affect their normal assembly into icosahedral VLPs. The presentation of the ACE2tp on the P-domains significantly improved the binding and internalization of ACE2tp-MrNV-VLPs to hACE2-overexpressing HEK293T cells in a concentration-dependent manner. Furthermore, ACE2tp-MrNV-VLPs exhibited the ability to block the binding and infection of SARS-CoV-2 pseudovirus variants, including Wuhan, BA.2 Omicron, and Delta subtypes. Our results suggest that chimeric ACE2tp-MrNV-VLPs can serve as a blocking agent against various SARS-CoV-2 mutated variants and could also potentially serve as target-specific nano-containers to carry therapeutic agents to combat SARS-CoV-2 infections in the future.
KEYWORDS: Virus-like particles (VLPs), Macrobrachium rosenbergii, nodavirus (MrNV), Nanotechnology, Genetic modification
Citation: Boonkua, S., Thongsum, O., Chantunmapitak, R. et al. Replacing protruding domains of MrNV virus-like particles with sialic acid binding domains enhances binding to SARS-CoV-2 susceptible cells and reduces pseudovirus infection. Sci Rep15, 25200 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-10792-7
RELATED SDGs:
3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING
ผู้ให้ข้อมูล: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มนสิชา สมฤทธิ์
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.สมลักษณ์ อสุวพงษ์พัฒนา, รองศาสตราจารย์ ดร.วัฒนา วีรชาติยานุกูล, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มนสิชา สมฤทธิ์
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Supawich Boonkua, Orawan Thongsum, Rueangtip Chantunmapitak, Purimpuch Soongnart, Somkid Jaranathummakul
แหล่งทุนวิจัย: สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) ทุนอุดหนุนการวิจัยโครงการปริญญาเอก กาญจนาภิเษก (คปก.) ประจำปีงบประมาณ ๒๕๖๕
Credit ภาพ: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มนสิชา สมฤทธิ์
Webmaster: ว่าที่ ร.อ. นเรศ จันทรังสิกุล
Tags: Genetic modification, Macrobrachium rosenbergii, Nanotechnology, nodavirus (MrNV), Virus-like particles (VLPs)