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  • Las nanopartículas señuelo pueden bloquear el VIH y prevenir la infección

    Imagen microscópica de una célula T infectada por el VIH. Crédito:NIAID

    Cambiando el enfoque estándar de focalización de medicamentos virales en su cabeza, Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un nuevo y prometedor método de "nanoesponjas" para prevenir la proliferación del VIH en el cuerpo:recubrir nanopartículas de polímero con las membranas de las células T auxiliares y convertirlas en señuelos para interceptar las partículas virales y bloquear su unión. e infiltrarse en las células inmunitarias reales del cuerpo.

    Esta tecnica, desarrollado en el Laboratorio de Nanomateriales y Nanomedicina dirigido por el profesor de nanoingeniería Liangfang Zhang, podría aplicarse a muchos tipos diferentes de virus, abriendo la puerta a nuevas y prometedoras terapias contra virus difíciles de combatir. Zhang es profesor en el Departamento de Nanoingeniería de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.

    Este trabajo sobre el VIH apareció por primera vez en la revista Materiales avanzados en noviembre de 2018 en un artículo titulado "Las nanopartículas que imitan las células T pueden neutralizar la infectividad del VIH". El trabajo está en curso.

    "La innovación clave aquí es que estamos al otro lado del gran problema del VIH, "dijo Weiwei Gao, ingeniero químico y científico asociado del proyecto en el laboratorio Zhang de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego. "El enfoque tradicional de desarrollo de fármacos requiere que averigüemos cómo bloquear las proteínas críticas o las vías de señalización en el virus para que no pueda atacar al cuerpo. El problema es que hay tantas vías y tanta redundancia en estos virus, es realmente difícil encontrar un camino que sea verdaderamente crítico.

    Crédito:Universidad de California - San Diego

    "Nuestro enfoque viene del otro lado:observe el objetivo del virus, ", continuó." Las nanopartículas están envueltas con las membranas de las células a las que se dirige el virus. Por lo tanto, pueden actuar como señuelo de la célula para interceptar el ataque viral ".

    El virus del VIH normalmente se dirige a células llamadas células T CD4 +; también llamadas células T colaboradoras, en el cuerpo sano, estas células ayudan a detectar patógenos extraños y se dirigen a ellos para atacarlos y eliminarlos. El virus del VIH encuentra y se une a la superficie de estas células T utilizando el receptor CD4, luego inyecta su material genético en las células T y utiliza la maquinaria de las células T para replicarse. Finalmente, después de que se haya producido suficiente virus del VIH nuevo, las partículas virales salen de la célula y buscan otras células T para atacar.

    Parte de por qué el VIH es tan devastador es que atacar y matar las células T daña gravemente el sistema inmunológico, dificultando que el cuerpo combata las infecciones secundarias. Y el virus muta rápidamente, cambiando su código genético y dificultando la focalización con los métodos tradicionales de descubrimiento de fármacos y antivirales.

    En el 2018 Materiales avanzados estudio, los investigadores recubrieron nanopartículas con las membranas celulares aisladas de las células T CD4 +. Cuando se agrega a las células T en un plato y se expone a virus, estas nanopartículas, llamados TNP, actuó como una especie de esponja, absorbiendo el virus y protegiendo las células T para que no se infecten. Descubrieron que era tan probable que el virus del VIH se uniera a un TNP como a una célula T, pero como no hay maquinaria celular dentro de estas nanopartículas, el virus no puede inyectarse ni replicarse, y se vuelve inofensivo.

    Al igual que con las células T CD4 +, las nanopartículas se unen al virus del VIH a través de la proteína gp120 en la superficie del virus. Cuando se agregaron TNP a la mezcla de células T a una concentración de 3 mg / mL, el equipo vio una reducción de la infección de más del 80 por ciento, en comparación con las células que no habían sido tratadas con TNP. Toman esto como una prueba prometedora de que estas nanopartículas podrían infundirse en el torrente sanguíneo de los pacientes para absorber la infección por VIH. derribando sus niveles de infección y finalmente eliminándolo del sistema.

    "Existe otra aplicación potencial del uso de TNP para tratar el VIH. Las células inmunes en el cuerpo que están infectadas con el VIH pero que no están produciendo activamente nuevos virus se convierten en reservorios virales, ", dijo Gao." Encontrar formas de destruir esos reservorios es un gran desafío al que se enfrentan los investigadores del VIH. Pero estas células reservorios también pueden expresar gp120, por lo que los TNP pueden usarse como vehículos para administrar antivirales con precisión a estas células y matarlas ".

    El trabajo se inspiró en proyectos anteriores en el laboratorio de Zhang centrados en los glóbulos rojos. "Nuestro trabajo se ha centrado en el uso de nanopartículas para la administración de fármacos, "Gao dijo, "pero las nanopartículas no circulan por mucho tiempo en el cuerpo. Tuvimos la idea:hacer más difícil para el cuerpo reconocer las nanopartículas como extrañas, ¿y si los disfrazamos de glóbulos rojos? Los glóbulos rojos son naturalmente de larga circulación, así que si podemos imitarlos con nanopartículas, deberíamos ver un patrón de circulación similar ". El trabajo del equipo sobre la tecnología de encubrimiento de glóbulos rojos apareció por primera vez en la literatura académica en 2011 en el PNAS artículo "Nanopartículas poliméricas camufladas por membranas de eritrocitos como plataforma de administración biomimética".

    Gao dice que este enfoque probablemente se pueda aplicar a una amplia variedad de patógenos. "A muchas bacterias también les gusta atacar a los glóbulos rojos, ", dijo." Entonces, tal vez estas nanopartículas puedan actuar como un señuelo para bloquear las toxinas de las bacterias. O podrían actuar como señuelos para reaccionar a otras toxinas, como agentes nerviosos, que se dirigen a los glóbulos rojos ".

    Todavía hay una serie de obstáculos en su camino antes de que estos TNP puedan usarse en pacientes humanos. Por ejemplo, todavía no han podido probar sus TNP en modelos animales vivos.

    "Debido a que el VIH es una enfermedad humana, es difícil replicarlo en modelos animales, "Dijo Gao." Así que estamos trabajando en estrecha colaboración con el Dr. Stephen Spector, el Jefe de la División de Enfermedades Infecciosas Pediátricas de UC San Diego Health, sobre ese tema, para descubrir el mejor enfoque para probar esto in vivo.

    "Nuestro estudio es realmente una prueba de concepto, "Gao continuó." El desarrollo de la enfermedad cambia en diferentes etapas de la enfermedad, y el virus funciona de manera diferente dentro del cuerpo, con diferentes niveles de infectividad y actividad. Será fundamental trabajar con médicos e investigadores que están muy familiarizados con la patología del VIH para optimizar el régimen de tratamiento en función de lo que se conoce sobre la enfermedad para asegurarse de que las nanopartículas sean las más eficaces para el tratamiento ".

    Todavía, este trabajo representa el primer paso en una nueva y emocionante dirección para el tratamiento del VIH, y Gao ve el campo lleno de posibilidades. "Esta tecnología es muy adaptable, tanto para patógenos existentes como para nuevos, enfermedades emergentes, ", dijo." Esta plataforma puede superar la resistencia a los medicamentos, y se puede adaptar fácilmente para usar otras membranas celulares o cargar otros medicamentos o tratamientos en el núcleo de nanopartículas. Es muy modular y no requiere diseños personalizados para cada compuesto, lo que puede ayudar al desarrollo del tratamiento en el futuro ".


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