人類與病毒的鬥爭史，波瀾壯闊，曠日持久。撂倒了順治皇帝（人家沒出家當和尚）的天花，發病致死率100%的狂犬病毒，癱瘓免疫系統的艾滋病毒和曾肆虐中國大地的SARs病毒等給人類留下不可磨滅的傷痛記憶。這些病毒有的被擊敗，有的暫時隱匿，有的還在折磨著人類。科學家為了研製出消滅病毒的藥物做出了各種努力。然而不幸的是，迄今所述的所有抗病毒分子都具有細胞毒性。
為了解決這一難題，瑞士洛桑聯邦理工學院的Caroline Tapparel 教授研究團隊開發了一種改性環糊精，具有無毒、廣譜抗病毒的能力。該化合物可以對抗多種病毒(包括皰疹病毒(HSV)、呼吸道合胞體病毒(RSV)、登革熱病毒和寨卡病毒)。該研究成果以題為“Modified cyclodextrins as broad-spectrum antivirals”的論文發表在《SCIENCE ADVANCES》上，文章第一作者為Samuel T. Jones。抗病毒磺化環糊精
廣譜抗病毒藥物如肝素或肝素樣物質已經被開發出來，它們能模擬的細胞表面糖類物質，如硫酸肝素，引起病毒附著。然而，藥物被稀釋後，病毒不再與藥物結合。研究者發現高磺化金納米粒子具有廣譜抗病毒特性。通過對金納米顆粒結構的輕微修飾，改變了抗病毒的作用模式，從阻止病毒生長的變為殺病毒。然而，由於金納米顆粒的清除機制尚不清楚，且可能具有長期毒性，因此人們對其作為藥物的使用十分憂慮。
環糊精(Cyclodextrins，CDs)在藥品遞送，化妝品和食品等領域得到廣泛應用。研究者把高度磺化的化學物質附著在FDA批准的CDs支架上，獲得了高效的抗病毒廣譜藥物。研究者合成不同的磺化環糊精(見圖1A)。CD1與CD2的區別是環糊精與磺化基團之間距離不同。CD1和CD3的環糊精與磺化基團的之間距離近似，但是CD3的環糊精與磺化基團由非烷基鏈連接。結果顯示CD1和CD2對皰疹病毒2型(HSV-2)生長有較強的抑制作用，CD1的EC50（藥物安全性指標，引起半數有效濃度）為28.51± 2.319 g/ml，這與 CD2無明顯差別，而CD3顯示出增強的抗病毒作用，與CD1相比，EC50大約減少了3倍(圖1B) 。為了確定所觀察到的對HSV-2生長的抑制是抑制病毒生長的，還是殺病毒的，我們使用CD1- CD3對病毒溶液進行預處理並發現CD1具有高度的
殺病毒作用(圖1C)。 圖1所示：改性CDs的結構和抗病毒數據。
改性CDs廣譜抗病毒能力
為了確定功能化CDs是否具有廣譜抗病毒活性，研究者研究了它們對幾種依賴於硫酸類肝素的病毒的抑制作用。如表1所示，CD1對不同科的多種病毒表現出廣譜抗性。該分子對HSV-1實驗室傳代株、臨床傳代株(僅傳代一次)和抗阿昔洛韋的HSV-2都有活性。同時，對肺泡病毒科家族成員[呼吸道合胞體病毒類型(RSV-A)和(RSV-B)和人類變性肺病毒(HMPV)]、對副黏液病毒科成員[人類副黏液病毒3 (HPIV3)]和黃病毒家族成員(ZIKV，登革病毒2型(DENV-2)和丙型肝炎病毒(HCV)]有抑制作用。
表1所示：CD1對不同病毒的抑制作用。
改性CDs廣譜抗病毒機制
研究者通過使用三種不同病毒(RSV-A、DENV-2和HSV-2)來評估CD1的作用機制。其中，CD1與病毒預孵育1小時後，極大地抑制了病毒(圖2A)，同時CD1在感染期間或感染後直接添加也展現了一定病毒抑制能力。並且通過殺病毒試驗證實，這種抑制是永久性的(圖2B)。DNA暴露試驗進一步證實，與CD1孵育後，HSV-2基因組被脫氧核糖核酸酶(DNA酶)降解，而未處理的病毒，基因組不受影響(圖2C)。對於HSV-2，研究者深入分析了其抗病毒活性的時間依賴性(圖2D)。可以觀察到病毒效價在5分鐘後顯著降低，在15分鐘時完全失活。
為了研究改性CDs抗病毒效果的自身結構因素，研究者對三種改性CDs(圖3A)與位於HSV-2表面的糖蛋白B (gB)的相互作用進行了分子動力學模擬(圖3A)。圖3 (B,C)顯示了gB融合蛋白之間的距離和CDs與gB蛋白相互作用的數量。結果顯示CD1結合了最多的gB分子且gB融合蛋白之間的距離更大。研究者認為改性CDs的抗病毒作用依賴於其阻斷病毒融合蛋白能力，從而導致誘導的gB構象改變。
圖2所示：CD1的作用機制。
圖3所示：分子動力學模擬。
小結
最後，研究者得出結論，他們合成了一種具有生物相容性的磺化環糊精。它具有廣譜抗病毒、不可逆的作用機制。他們證明了它的預防和治療作用。因此，磺化環糊精是對抗多種病毒感染的有效工具。
https://advances.sciencemag.org/content/6/5/eaax9318
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