Vědci navrhují „nanotrapy“ k zachycení a odstranění koronaviru z tkání

Obrázek rastrovacího elektronového mikroskopu nano pasti (oranžová), který váže simulovaný virus SARS-CoV-2 (tečky zeleně). Vědci z University of Chicago vytvořili tyto nanočástice jako potenciální léčbu pro COVID-19. Kredity: s laskavým svolením Chen a Rosenberg et al.

Potenciál COVID-19 léčba kombinuje nanočástice s imunitním systémem, aby vyhledal a zničil virus.

Výzkumní pracovníci v University of Chicago vymysleli zcela novou potenciální léčbu pro COVID-19: nanočástice, které zachycují SARS-CoV-2 viry v těle a poté je pomocí vlastního imunitního systému zničí.

Tyto „nano pasti“ přitahují virus napodobováním cílových buněk, které virus infikuje. Když se virus váže na nano pasti, pasti poté oddělují virus od ostatních buněk a zacílí jej na destrukci imunitním systémem.

Teoreticky lze tyto nano-pasti použít také na varianty virů, což v budoucnu povede k potenciálnímu novému způsobu inhibice viru. Ačkoli je terapie stále v raných fázích testování, vědci předpovídají, že by mohla být aplikována v nosním spreji jako léčba COVID-19.

Výsledky byly nedávno publikovány v časopise Věc.

„Náš výzkumný tým od začátku pandemie vyvíjí tento nový způsob léčby COVID-19,“ uvedl doc. Prof. Jun Huang z Pritzker School of Molecular Engineering, jehož laboratoř provedla výzkum. „Provedli jsme přísné testování, abychom prokázali, že tyto nano pasti fungují, a jsme nadšení z jejich potenciálu.“

Navrhování dokonalé pasti

Při navrhování nano pasti výzkumný tým – vedený postdoktorandkou Min Chen a postgraduální studentkou Jill Rosenbergovou – zkoumal mechanismus, který SARS-CoV-2 používá k vazbě na buňky: protein podobný třídě, který se váže na lidský buněčný receptor ACE2 protein.

Aby vytvořili past, která by se váže na virus stejným způsobem, navrhli nanočástice s vysokou hustotou proteinu ACE2 na jejich povrchu. Podobně navrhli další nanočástice s neutralizujícími protilátkami na jejich površích. (Tyto protilátky se vytvářejí v těle, když je někdo infikován, a jsou vytvářeny k navázání na koronavirus různými způsoby).

Nanopasce v akci

Umělcova koncepce nano pastí v akci. Nanotrap je zobrazen se žlutým jádrem, zeleným fosfolipidovým obalem a červenými funkcionalizovanými částicemi vázajícími virus (zobrazenými šedě a zdobenými jejich nechvalně známými bílými ušními proteiny). Kredity: s laskavým svolením Chen a Rosenberg et al.

Vyrobeny z polymerů a fosfolipidů schválených FDA, nanočástice mají průměr asi 500 nanometrů – mnohem menší než buňka. To znamená, že nano pasti mohou zasáhnout více oblastí v těle a efektivněji zachytit virus.

Poté, aby zkontrolovali, že drobné částice vypadají tak, jak očekávali, se spojili s Assoc. Prof. Prof. God Tian používat elektronové mikroskopy pro dobrý vzhled. „V našem videu jsme viděli pevné jádro a lipidovou dvojvrstvou skořápku. Je to nezbytná součást, protože napodobuje buňku, “řekl Tian jmenovaný do katedry chemie.

Vědci testovali bezpečnost systému na myším modelu a nezjistili žádnou toxicitu. Poté testovali nano-pasti proti pseudoviru – méně účinnému modelu viru, který se nereplikuje – v lidských plicních buňkách na destičkách pro kultivaci tkání a zjistili, že úplně zablokovali vstup do buněk.

Jakmile se pseudovirus navázal na nanočástice – která trvala asi 10 minut po injekci v testech – nanočástice používaly molekulu, která vyzývá makrofágy těla k polykání a rozložení nanopasti. Makrofágy budou jíst hlavně nanočástice v těle, ale molekula nano pasti proces urychluje. Nanočástice byly vyčištěny a rozloženy do 48 hodin.

Vědci také testovali nanočástice pseudoviru v ex vivo plicním perfuzním systému – dvojici darovaných plic, které udržují při životě ventilátory – a zjistili, že úplně blokovali infekci v plicích.

Spolupracovali také s vědci z Argonne National Laboratory na testování nanopasti pomocí živého viru (nikoli pseudoviru) v systému in vitro. Zjistili, že jejich systém inhibuje virus 10krát lépe než neutralizace protilátky nebo samotného rozpustného ACE2.

Potenciální budoucí léčba COVID-19 a dalších

Vědci poté doufají, že systém dále otestují, včetně dalších testů na živý virus a na mnoha variantách viru.

“To je na této nano pasti tak silné,” řekl Rosenberg. „Je snadné modulovat. Na základě toho, co s novými variantami potřebujeme, můžeme vyloučit různé protilátky nebo proteiny nebo cílit na různé imunitní buňky. “

Nanotrapy lze skladovat ve standardním mrazáku a případně je lze aplikovat pomocí intranasálního spreje, který je umístí přímo do dýchacího systému a zlepší jejich účinnost.

Nanotrapy lze skladovat ve standardním mrazáku a případně je lze podávat intranazálním sprejem.

Vědci tvrdí, že je možné sloužit jako vakcína optimalizací složení.

“Tento přístup k inženýrství nanomateriálů poskytuje univerzální platformu pro čištění virů a připravuje půdu pro design vakcín a terapii nové generace,” řekl spoluautor a postgraduální student Jiuyun Shi.

“To je výchozí bod,” řekl Huang. „Chceme něco udělat, abychom pomohli světu.“

Výzkum zahrnoval spolupracovníky z různých oddělení, včetně chemie, biologie a medicíny. Dalšími autory v článku jsou Xiaolei Cai, Andy Chao Hsuan Lee, Jiuyun Shi, Mindy Nguyen, Thirushan Wignakumar, Vikranth Mirle, Arianna Joy Edobor, John Fung, Jessica Scott Donington, Kumaran Shanmugarajah, Yiliang Lin, Eugene Chabloas Png, Glenn, Bozhi Tian a Maria Lucia Madariaga.

Odkaz: „Nanotrapy pro retenci a odstranění SARS-CoV-2“ Min Chen, Jillian Rosenberg, Xiaolei Cai, Andy Chao Hsuan Lee, Jiuyun Shi, Mindy Nguyen, Thirushan Wignakumar, Vikranth Mirle, Arianna Joy Edobess, John Donington, Kumaran Shanmugarajah Yiliang Lin, Eugene Chang, Glenn Randall, Pablo Penaloza-MacMaster, Bozhi Tian, ​​Maria Lucia Madariaga a Jun Huang, 19. dubna 2021, Věc.
DOI: 10.1016 / j.matt.2021.04.005

Financování: Národní instituty zdraví, Národní vědecká nadace, NIDDK.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.