I ricercatori della Pritzker School of Molecular Engineering (PME) dell'Università di Chicago hanno progettato un potenziale trattamento completamente nuovo per COVID-19:nanoparticelle che catturano i virus SARS-CoV-2 all'interno del corpo e quindi utilizzano il sistema immunitario del corpo per distruggere esso.

Queste "Nanotrappole" attraggono il virus imitando le cellule bersaglio che il virus infetta. Quando il virus si lega alle nanotrappole, le trappole poi sequestrano il virus da altre cellule e lo indirizzano alla distruzione da parte del sistema immunitario.

In teoria, queste Nanotraps potrebbero essere utilizzate anche su varianti del virus, portando a un potenziale nuovo modo per inibire il virus in futuro. Sebbene la terapia rimanga nelle prime fasi di test, i ricercatori prevedono che potrebbe essere somministrato tramite uno spray nasale come trattamento per COVID-19.

I risultati sono stati pubblicati il ​​19 aprile sulla rivista Questione .

"Da quando è iniziata la pandemia, il nostro team di ricerca ha sviluppato questo nuovo modo di trattare COVID-19, " ha affermato il prof. assistente Jun Huang, il cui laboratorio ha condotto la ricerca. "Abbiamo eseguito test rigorosi per dimostrare che queste nanotrappole funzionano, e siamo entusiasti del loro potenziale".

Progettare la trappola perfetta

Per progettare la Nanotrap, il team di ricerca, guidato dallo studioso postdottorato Min Chen e dalla studentessa Jill Rosenberg, ha esaminato il meccanismo che SARS-CoV-2 utilizza per legarsi alle cellule:una proteina simile a un picco sulla sua superficie che si lega alla proteina del recettore ACE2 di una cellula umana.

Per creare una trappola che si leghi allo stesso modo al virus, hanno progettato nanoparticelle con un'alta densità di proteine ​​ACE2 sulla loro superficie. Allo stesso modo, hanno progettato altre nanoparticelle con anticorpi neutralizzanti sulle loro superfici. (Questi anticorpi vengono creati all'interno del corpo quando qualcuno è infetto e sono progettati per attaccarsi al coronavirus in vari modi).

Sia le proteine ​​ACE2 che gli anticorpi neutralizzanti sono stati utilizzati nei trattamenti per COVID-19, ma attaccandoli a nanoparticelle, i ricercatori hanno creato un sistema ancora più robusto per intrappolare ed eliminare il virus.

Realizzato con polimeri e fosfolipidi approvati dalla FDA, le nanoparticelle hanno un diametro di circa 500 nanometri, molto più piccole di una cellula. Ciò significa che le nanotrappole possono raggiungere più aree all'interno del corpo e intrappolare il virus in modo più efficace.

I ricercatori hanno testato la sicurezza del sistema in un modello murino e non hanno riscontrato tossicità. Hanno quindi testato i Nanotrap contro uno pseudovirus, un modello meno potente di un virus che non si replica, nelle cellule polmonari umane in piastre di coltura tissutale e hanno scoperto che bloccavano completamente l'ingresso nelle cellule.

Una volta che lo pseudovirus si è legato alla nanoparticella, che nei test ha richiesto circa 10 minuti dopo l'iniezione, le nanoparticelle hanno utilizzato una molecola che chiama i macrofagi del corpo per inghiottire e degradare la Nanotrap. I macrofagi generalmente mangiano nanoparticelle all'interno del corpo, ma la molecola Nanotrap accelera il processo. Le nanoparticelle sono state eliminate e degradate entro 48 ore.

I ricercatori hanno anche testato le nanoparticelle con uno pseudovirus in un sistema di perfusione polmonare ex vivo, un paio di polmoni donati che vengono mantenuti in vita con un ventilatore, e hanno scoperto che bloccavano completamente l'infezione nei polmoni.

Hanno anche collaborato con i ricercatori dell'Argonne National Laboratory per testare le Nanotrap con un virus vivo (piuttosto che uno pseudovirus) in un sistema in vitro. Hanno scoperto che il loro sistema inibiva il virus 10 volte meglio degli anticorpi neutralizzanti o del solo ACE2 solubile.

Un potenziale trattamento futuro per COVID-19 e oltre

Successivamente i ricercatori sperano di testare ulteriormente il sistema, inclusi più test con un virus vivo e sulle numerose varianti del virus.

"Questo è ciò che è così potente in questa Nanotrap, " Ha detto Rosenberg. "E 'facilmente modulabile. Possiamo scambiare diversi anticorpi o proteine ​​o colpire diverse cellule immunitarie, in base a ciò di cui abbiamo bisogno con nuove varianti."

Le Nanotraps possono essere conservate in un congelatore standard e potrebbero infine essere somministrate tramite uno spray intranasale, che li collocherebbe direttamente nel sistema respiratorio e li renderebbe più efficaci.

I ricercatori affermano che è anche possibile fungere da vaccino ottimizzando la formulazione di Nanotrap, creando un sistema terapeutico definitivo per il virus.

"Questo è il punto di partenza, " Huang ha detto. "Vogliamo fare qualcosa per aiutare il mondo".

La ricerca ha coinvolto collaboratori di diversi dipartimenti, compresa la chimica, biologia, e medicina.