工程病毒纳米粒子调节凝血
控制出血和血液凝血或凝血的能力对于许多医学情况至关重要。自20世纪40年代以来已经使用的肝素是最常用的抗凝血剂之一。肝素用于治疗和预防由某些医疗条件引起的血栓，在医疗程序中降低血液凝块的风险，甚至用于收集血液样品进行分析的管线。当使用大剂量的肝素来防止患者内部形成的血液凝块或用于在操作期间泵送血液的机器时，它可能是最常见的。
肝素是由带负电荷的糖分子的长链（也称为硫酸糖酰胺聚糖）的天然存在的化合物，其通常来自猪组织。它通过激活称为抗凝血酶的分子来起作用，这反过来依次灭活凝血级联涉及的几种酶，暂停凝血过程。使用肝素有一些风险，因为缺乏凝血能力有时会危险，导致过度出血。
相反，一旦医疗干预完成，凝血就需要恢复。一种叫做鱼精蛋白的化合物经常被用来促进这一过程。
protamine由四种不同的肽组成，弥补蛋白质的分子，目前是唯一用于肝素的FDA批准的逆转剂。Protamine高度充满电，导致它强烈地与带负电荷的肝素结合，从而中和肝素的抗凝血活性。然而，与使用protamine的使用具有严重的副作用，包括过敏性和高血压（高血压）。实际上，一个估计表明，由于protamine的不良反应，每年约有1900人死于美国。为了最小化与protamine相关的风险，必须仔细考虑给药，并且在给药后必须密切监测患者。
噬菌体是一种能感染细菌的病毒。
现在人们广泛认识到需要替代性肝素逆转剂（拮抗剂），这导致了旨在发现和开发新型肝素拮抗剂的深入研究。几个研究小组已经设计并测试了新型肝素拮抗剂，甚至可能正在与制药公司合作进一步开发它们。
噬菌体Q-β
洛杉矶西方学院(Occidental College, Los Angeles)的安德鲁·k·乌迪特(Andrew K. Udit)博士的实验室正在开创一种新的鱼精蛋白替代品，使用的是一种叫做噬菌体的纳米颗粒。噬菌体是一种具有特异性感染细菌能力的病毒。
噬菌体已经被认为在医学上具有潜在的作用，因为它们能够攻击导致人类疾病的细菌，同时对人类细胞保持非传染性。然而，它们常常被抗生素所掩盖，因为抗生素被认为更容易使用，而且在一剂药中能够针对更广泛的细菌。过度使用抗生素会导致环境污染和耐药细菌(“超级细菌”)，这就要求远离这些药物。
杜伊特博士还指出，噬菌体是在食品行业中使用的理想选择，他们可以在保护我们免受食物传播的细菌感染，例如沙门氏菌中起作用。一些生物技术公司已经在这样做（例如，Intralytix，http://www.intralytix.com.). 此外，噬菌体有助于防止食物浪费；即食食品可以用杀菌噬菌体进行处理，延长其保质期，并使其更安全地供人类食用。
udit博士广泛利用这种细菌感染病毒是噬菌体Q-β;使用RNA作为其遗传物质的ICOSAHELEDRAL（20针型多面体）病毒（替代核酸对DNA）。病毒由180个特定蛋白质（亚基蛋白）的相同副本组成;这些180个亚基以高度特异性和几乎神奇的方式自组装，形成ICOSaheDral结构，其直径为28纳米（使其成为纳米颗粒）。已知Q-β在各种不同条件下稳定，包括热和溶剂。此外，因为可以使用化学和遗传技术容易地操纵Q-Beta，因此为各种用途量身定制，所以它代表了许多不同应用的有用起点。udit博士表明它甚至可以用于搜索替代肝素逆转剂。
使噬菌体变得更大的良好
噬菌体Q-Beta可以提供更安全，同样有效的protamine替代品。
Udit博士表明，不同，专业版的噬菌体Q-Beta的能力在逆转肝素的影响方面变化。许多生物分子和结构含有微小的电荷。似乎是最有效的肝素拮抗剂的病毒变体在其表面上具有增加的正电荷水平。最有可能的是，这种正电荷使噬菌体强烈地结合到带负电荷的肝素分子中，并且在这样做，中和其活性。
Udit博士表明，噬菌体Q-Beta的不同版本或变体因其能力而异
反转肝素的影响。
两种带正电荷的Q-beta变种尤其擅长逆转肝素的作用;一种是通过病毒突变产生的，另一种是通过化学方式将正电荷多肽附着到病毒表面产生的。后者版本的噬菌体是劳动密集型,因此Udit博士和他的团队集中在变异病毒,T18R,命名的网站和突变类型:苏氨酸的氨基酸变化(T,免费),精氨酸(R,正电荷)在每个位置18 180册的亚基蛋白。这种突变大大增加了病毒纳米颗粒表面正电荷的数量。
进一步的研究，使用由肝素治疗的患者的血液样本用于将T18R验证为替代protamine的可行候选者。在一个实验中，从作为心脏操作的一部分给予大剂量肝素的患者中收集血浆样品，或用肝素治疗治疗的患者，例如具有心脏酸的那些。然后使用几种Q-Beta变体来研究其逆转肝素的抗凝作用的能力，T18R显示出作为逆转剂的最应当。
Udit博士目前对T18R的研究涉及试图阐明其逆转肝素活性的潜在机制的研究。
其中一项研究涉及到肝素与荧光团(一种能够发光的分子)的结合。基于发射光强度的变化(肝素荧光团与T18R结合时停止发光)，本研究能够证明T18R确实与肝素结合，从而阻止凝血。此外，他们的数据显示，只有一个肝素分子可以与单个T18R纳米颗粒(1:1)结合。研究人员发现，考虑到噬菌体和肝素分子的大小差异，1:1的比例令人惊讶:肝素只是噬菌体大小的一小部分，因此可以预期几个肝素分子会与T18R结合。这个比例很重要，因为它可以为临床用药提供指导。
纳米颗粒工程
除了T18R，杜伊特博士已经表明，还有其他Q-β候选者具有抵消肝素的能力。他的队伍在诺伊德学院使用了一种技术，使它们能够将带电肽添加到病毒表面上。值得注意的是，该技术使用遗传操作，而不是化学过程，将额外的肽与病毒附加，使过程更有效。
反过来，这使他们能够扩大潜在噬菌体的池，并提供了一种方法来帮助他们更多地了解噬菌体是如何工作的。关键的挑战是在有效的肽——可能有很多正电荷的肽——与不破坏构成病毒纳米颗粒的180个亚基结构之间找到一种折衷。
使用这种技术，Udit博士能够表明它不仅仅是影响噬菌体效果的正电荷程度。事实上，具有最大的抗肝素效应的病毒之一具有添加的肽，仅具有中等的正电荷。
有趣的是，当在凝血实验中评估未附着于病毒的游离肽时，这些肽本身对鱼精蛋白的毒性水平相似。将肽连接到病毒上不仅使其无毒，而且因为每个病毒纳米颗粒（多价）上都连接有多个肽，因此有可能提高效力。
噬菌体q - β为肝素逆转药物的开发提供了一个通用的起点。然而，需要注意的是，毒性实验并不是详尽无遗的，而是在实验室中用血浆进行的。还需要进一步的研究，以了解这如何转化为人体实验对象的临床管理。
展望未来，Udit博士希望进一步探索他的实验室的工程噬菌体Q-Beta能够抵消肝素的机制，以及考虑噬菌体的其他临床应用。
Udit博士的工作代表了识别有可能用作肝素逆转剂的噬菌体候选物的第一步，还确定了可用于寻找鱼精蛋白替代物的工作方法和方案。他计划对目前为止的研究结果进行优化，并进一步了解噬菌体抑制肝素活性的机制。最终，他希望将他的工程病毒应用于临床，为医学界提供安全有效的逆转剂。
个人反应
你们对噬菌体Q-beta有什么未来计划?