Credito:Northwestern University
Potrebbero sembrare cellule e agire come cellule. Ma un nuovo potenziale trattamento per il COVID-19 è in realtà un imbroglione abilmente camuffato, che attira i virus e li lega, rendendoli inattivi.
Poiché il virus SARS-CoV-2 in continua evoluzione inizia a sfuggire a trattamenti una volta promettenti, come le terapie con anticorpi monoclonali, i ricercatori sono diventati più interessati a queste nanoparticelle "esca". Imitando le cellule normali, le nanoparticelle esca assorbono i virus come una spugna, impedendo loro di infettare il resto del corpo.
In un nuovo studio, i biologi sintetici della Northwestern University hanno deciso di chiarire le regole di progettazione necessarie per rendere le nanoparticelle esca efficaci e resistenti alla fuga virale. Dopo aver progettato e testato varie iterazioni, i ricercatori hanno identificato un'ampia serie di esche, tutte realizzabili utilizzando metodi diversi, che erano incredibilmente efficaci contro il virus originale e contro le varianti mutanti.
In effetti, le nanoparticelle esca erano fino a 50 volte più efficaci nell'inibire i mutanti virali presenti in natura, rispetto ai tradizionali farmaci inibitori a base di proteine. Quando testate contro un mutante virale progettato per resistere a tali trattamenti, le nanoparticelle esca erano fino a 1.500 volte più efficaci nell'inibire l'infezione.
Sebbene siano necessarie molte più ricerche e valutazioni cliniche, i ricercatori ritengono che le infusioni di nanoparticelle esca un giorno potrebbero essere potenzialmente utilizzate per trattare i pazienti con infezioni virali gravi o prolungate.
Lo studio è stato pubblicato alla fine della scorsa settimana (7 aprile) sulla rivista Small . Nel documento, il team ha testato nanoparticelle esca contro il virus genitore SARS-CoV-2 e cinque varianti (tra cui beta, delta, delta-plus e lambda) in una coltura cellulare.
"Abbiamo dimostrato che le nanoparticelle esca sono inibitori efficaci di tutte queste diverse varianti virali", ha affermato Joshua Leonard della Northwestern, co-autore senior dello studio. "Anche le varianti che sfuggono ad altri farmaci non sono sfuggite alle nostre nanoparticelle esca".
"Mentre stavamo conducendo lo studio, diverse varianti continuavano a spuntare in tutto il mondo", ha aggiunto Neha Kamat della Northwestern, co-autore senior dello studio. "Abbiamo continuato a testare le nostre esche contro le nuove varianti e hanno continuato a funzionare. È molto efficace."
Leonard è professore associato di ingegneria chimica e biologica presso la McCormick School of Engineering della Northwestern. Kamat è un assistente professore di ingegneria biomedica a McCormick. Entrambi sono membri chiave del Center for Synthetic Biology della Northwestern.
"Rock evolutivo e un luogo duro"
Poiché il virus SARS-CoV-2 è mutato per creare nuove varianti, alcuni trattamenti sono diventati meno efficaci nel combattere il virus in continua evoluzione. Proprio il mese scorso, la Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha sospeso diversi trattamenti con anticorpi monoclonali, ad esempio, a causa del loro fallimento contro la sottovariante BA.2 omicron.
Ma anche dove i trattamenti falliscono, le nanoparticelle esca nel nuovo studio non hanno mai perso efficacia. Leonard ha detto che ciò è dovuto al fatto che le esche mettono SARS-CoV-2 "tra una roccia evolutiva e un luogo duro".
SARS-CoV-2 infetta le cellule umane legando la sua famigerata proteina spike al recettore umano dell'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE2). Una proteina sulla superficie delle cellule, ACE2 fornisce un punto di ingresso per il virus.
Per progettare nanoparticelle esca, il team Northwestern ha utilizzato particelle di dimensioni nanometriche (vescicole extracellulari) rilasciate naturalmente da tutti i tipi di cellule. Hanno ingegnerizzato le cellule che producono queste particelle per sovraesprimere il gene per ACE2, portando a molti recettori ACE2 sulle superfici delle particelle. Quando il virus è entrato in contatto con l'esca, si è legato strettamente a questi recettori piuttosto che alle cellule reali, rendendo il virus incapace di infettare le cellule.
"Affinché il virus entri in una cellula, deve legarsi al recettore ACE2", ha detto Leonard. "Le nanoparticelle esca rappresentano una sfida evolutiva per SARS-CoV-2. Il virus dovrebbe trovare un modo completamente diverso per entrare nelle cellule al fine di evitare la necessità di utilizzare i recettori ACE2. Non esiste un'ovvia via di fuga evolutiva". /P>
Vantaggi futuri
Oltre ad essere efficaci contro i virus resistenti ai farmaci, le nanoparticelle esca hanno molti altri vantaggi. Poiché sono materiali biologici (piuttosto che sintetici), le nanoparticelle hanno meno probabilità di suscitare una risposta immunitaria, che provoca infiammazione e può interferire con l'efficacia del farmaco. Presentano anche una bassa tossicità, il che li rende particolarmente adatti per l'uso in somministrazione prolungata o ripetuta per il trattamento di pazienti gravemente malati.
Quando è iniziata la pandemia di COVID-19, ricercatori e medici hanno sperimentato un divario snervante tra la scoperta del virus e lo sviluppo di nuovi farmaci per curarlo. Per la prossima pandemia, le nanoparticelle esca potrebbero fornire un trattamento rapido ed efficace prima che vengano sviluppati i vaccini.
"La strategia dell'esca è una delle cose più immediate che puoi provare", ha detto Leonard. "Non appena conosci il recettore utilizzato dal virus, puoi iniziare a costruire particelle esca con quei recettori. Potremmo potenzialmente accelerare un approccio come questo per ridurre malattie gravi e morte nelle prime fasi cruciali delle future pandemie virali". + Esplora ulteriormente
