Per infettare le sue vittime, l'influenza A si dirige verso i polmoni, dove si attacca all'acido sialico sulla superficie delle cellule. Così i ricercatori hanno creato l'esca perfetta:una nanoparticella sferica accuratamente costruita rivestita di acido sialico attira il virus dell'influenza A verso il suo destino. Quando nebulizzato nei polmoni, la nanoparticella intrappola l'influenza A, tenendolo finché il virus non si autodistrugge.

In uno studio su topi immunocompromessi, il trattamento ha ridotto la mortalità dell'influenza A dal 100% al 25% in 14 giorni. Il nuovo approccio, che è radicalmente diverso dai vaccini contro l'influenza A esistenti, e trattamenti a base di inibitori della neuraminidasi, potrebbe essere esteso a una serie di virus che utilizzano un approccio simile per infettare gli esseri umani, come Zika, HIV, e malaria. I risultati sono stati pubblicati oggi nell'edizione online avanzata della rivista Nanotecnologia della natura .

"Invece di bloccare il virus, abbiamo imitato il suo obiettivo:è un approccio completamente nuovo, " ha detto Robert Linhardt, un esperto di glicoproteine ​​e professore del Rensselaer Polytechnic Institute che ha guidato la ricerca. "È efficace con l'influenza e abbiamo motivo di credere che funzionerà con molti altri virus. Potrebbe essere una terapia nei casi in cui il vaccino non è un'opzione, come l'esposizione a un ceppo imprevisto, o con pazienti immunocompromessi."

Il progetto è una collaborazione tra ricercatori all'interno del Centro per la biotecnologia e gli studi interdisciplinari (CBIS) di Rensselaer e diverse istituzioni in Corea del Sud, tra cui la Kyungpook National University. L'autore principale Seok-Joon Kwon, un ricercatore CBIS, coordinato il progetto oltre confine, consentendo alle istituzioni sudcoreane di testare un farmaco progettato e caratterizzato a Rensselaer. Gli autori includevano Kwon, Linhardt, Ravi S. Kane, Jonathan S. Dordick, Marc Douaisi, e Fuming Zhang a Rensselaer; e i ricercatori coreani Kyung Bok Lee, Dong Hee Na, Jong Hwan Kwak, Parco Eun Ji, Parco Jong-Hwan, Hana Youn, e Chang-Seon Song.

Per accedere all'interno di una cellula e replicarsi, l'influenza A deve prima legarsi alla superficie cellulare, e poi si è liberato. Si lega alla proteina emoagglutinina, e recide quel legame con l'enzima neuraminidasi. L'influenza A produce numerose variazioni ciascuna di emoagglutinina e neuraminidasi, che sono tutti antigeni all'interno del patogeno che provocano una risposta del sistema immunitario. I ceppi di influenza A sono caratterizzati in base alla variazione di emoagglutinina e neuraminidasi che trasportano, quindi l'origine delle designazioni familiari H1N1 o H3N2.

Esistono farmaci per contrastare il virus, ma tutti sono vulnerabili alla continua evoluzione antigenica del virus. Un vaccino annuale è efficace solo se corrisponde al ceppo del virus che infetta il corpo. E il virus ha mostrato la capacità di sviluppare resistenza a una classe di terapie basate sugli inibitori della neuraminidasi, che si legano e bloccano la neuraminidasi.

La nuova soluzione mira a un aspetto dell'infezione che non cambia:tutte le varietà di emoagglutinina dell'influenza A devono legarsi all'acido sialico umano. Per intrappolare il virus, il team ha progettato un dendrimero, una nanoparticella sferica con rami simili ad alberi che emanano dal suo nucleo. Sui rami più esterni, hanno attaccato molecole, o "leganti, " di acido sialico.

La ricerca ha scoperto che la dimensione del dendrimero e la spaziatura tra i ligandi sono parte integrante della funzione della nanoparticella. L'emoagglutinina si presenta in gruppi di tre, o "trimeri, "sulla superficie del virus, e i ricercatori hanno scoperto che una distanza di 3 nanometri tra i ligandi determinava il legame più forte con i trimeri. Una volta legato al dendrimero densamente imballato, la neuraminidasi virale non è in grado di recidere il collegamento. Il mantello del virus contiene milioni di trimeri, ma la ricerca ha rivelato che solo pochi collegamenti fanno sì che il virus scarichi il suo carico genetico e alla fine si autodistrugga.

Un approccio diverso, utilizzando una nanoparticella meno strutturata, era stato precedentemente testato in ricerche non correlate, ma la nanoparticella selezionata si è rivelata sia tossica, e potrebbe essere inattivato dalla neuraminidasi. Il nuovo approccio è molto più promettente.

"Il risultato principale è stato la progettazione di un'architettura ottimizzata per legarsi così strettamente all'emoagglutinina, la neuraminidasi non può entrare e liberare il virus, " ha detto Linhardt. "È intrappolato."