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。
相比之下，一旦医疗干预完成，需要恢复凝固。通常用于促进该方法的一种称为protamine的化合物。
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。
噬菌体是一种感染细菌能力的病毒。
现在广泛认识到，需要替代肝素逆转剂（拮抗剂），这导致了旨在发现和开发新型肝素拮抗剂的密集研究。几个研究组已经设计和测试了新的肝素拮抗剂，甚至可以与制药公司合作，进一步发展。
噬菌体Q-Beta
Andrew K. udit博士洛杉矶诺特岛大学的实验室正在开创一种使用纳米粒子的Protamine的新替代品，称为噬菌体。噬菌体是一种具有特异性感染细菌能力的病毒。
由于它们在医学中具有潜在的作用，因此噬菌体在医学中具有潜在的作用，这是攻击人类疾病的细菌，同时留下对人体细胞的不感染性。然而，它们经常被抗生素掩盖，这被认为更容易使用并且能够以一种剂量瞄准更广泛的细菌。抗生素过度使用，导致环境污染和耐药细菌（“超级毒品”），旨在远离这些药物。
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垃圾;准备吃食物可以用细菌杀伤的噬菌体治疗，增加他们的保质期，使它们更安全的人类消费。
Udit博士广泛利用的一种细菌感染病毒是噬菌体Q-beta;一种二十面体(20面多面体)病毒，其遗传物质为RNA (DNA的一种替代核酸)。该病毒由180个特定蛋白质(亚单位蛋白质)的相同副本组成;这180个亚基以一种高度特异和近乎神奇的方式自我组装，形成了直径为28纳米的二十面体结构(使其成为纳米粒子)。已知Q-beta在各种不同的条件下是稳定的，包括热和溶剂。此外，由于Q-beta可以很容易地使用化学和遗传技术进行操作，从而为各种用途量身定制，它代表了许多不同应用的有用起点。Udit博士已经证明，它甚至可以用于寻找肝素逆转剂的替代品。
使噬菌体变得更大的良好
噬菌体q - β可能是一种更安全、同样有效的鱼精蛋白替代品。
Udit博士表明，不同的、特别设计的噬菌体Q-beta在逆转肝素作用的能力上存在差异。许多生物分子和结构都含有微小的电荷。病毒变异似乎是最有效的肝素拮抗剂，其表面的正电荷水平增加。最有可能的是，这种正电荷导致噬菌体与带负电荷的肝素分子强烈结合，并在此过程中中和其活性。
Udit博士表明，噬菌体Q-Beta的不同版本或变体因其能力而异
来逆转肝素的作用。
带正电荷的Q-Beta变体的两个版本特别擅长逆转肝素的影响;一种通过突变病毒而产生的，并通过将带正电荷的肽与病毒表面进行化学附着而产生的。后一种版本的噬菌体是劳动力的强化，所以Udit博士和他的团队专注于突变的病毒，T18R，以现场和突变的类型命名：氨基酸从苏氨酸（T，无电荷）到精氨酸（在亚单位蛋白的180拷贝中的每一个中的位置18处的r，正电荷。该突变基本上增加了病毒纳米颗粒具有的正表面电荷量。
进一步的研究使用了肝素治疗患者的血液样本，以验证T18R作为替代鱼精蛋白的可行候选者。在一项实验中，收集了一些患者的血浆样本，这些患者要么在心脏手术中服用大剂量的肝素，要么接受肝素治疗，例如患有心律失常的患者。然后使用几种q - β变异来研究它们逆转肝素抗凝作用的能力，其中T18R作为逆转剂最有希望。
杜伊特博士目前的T18R工作涉及研究以试图阐明其能够逆转肝素活性的潜在机制。
其中一种研究涉及使用附着在荧光团的肝素，这是能够发光的分子。基于发射光强度的变化（当与T18R结合时肝素 - 荧光团停止发光），该研究能够表明T18R确实与肝素结合，从而防止凝血。此外，它们的数据显示，只有一个肝素分子将与单个T18R纳米颗粒（1：1的比例）结合。研究人员发现了1：1的比例令人惊讶，鉴于噬菌体和肝素分子之间的尺寸差异：肝素仅是噬菌体的大小的一小部分，因此人们将期望几个肝素分子结合T18R。该比率很重要，因为它可以为临床给药提供指导。
纳米粒子工程
除T18R外，Udit博士还表明，还有其他Q-beta候选药物具有对抗肝素的能力。他在西方学院(Occidental College)的团队使用了一种技术，允许他们在病毒表面添加带电肽。值得注意的是，该技术使用基因操作，而不是化学过程，将额外的多肽附加到病毒上，使过程更有效率。
反过来，这允许他们扩大潜在的噬菌体池，并提供一种方法，帮助他们更多地了解噬菌体如何表现。关键挑战在肽之间发现了一种有效的肽 - 一种可能具有很多正电荷的肽 - 同时不会破坏形成病毒纳米粒子的180个亚基的结构。
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不附着在病毒的游离肽时，这些肽本身均显示出与protamine类似的毒性水平。将肽与病毒附着不仅使它们无毒，而且因为每种病毒纳米粒子（多价）附着多种肽，因此有可能增加效力。
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其实验室的工程噬菌体Q-beta能够对抗肝素的机制，并考虑噬菌体的其他临床应用。
udit博士的作品代表了旨在鉴定噬菌体候选者的第一步，其用作肝素逆转剂的可能性，并且还确定了可以利用在寻找Protamine更换的过程中的工作和方案的方法。他计划迄今为止优化他的调查结果，并进一步了解噬菌体能够抑制肝素活性的机制。最终，他希望将他的工程病毒纳入临床环境，为医学界提供安全有效的逆转药剂。
个人反应
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