Las infecciones virales matan a millones de personas en todo el mundo cada año, pero los medicamentos antivirales disponibles en la actualidad son limitados porque actúan principalmente contra uno o un pequeño puñado de virus relacionados. Existen algunos medicamentos de amplio espectro que previenen la entrada del virus en las células sanas, pero por lo general deben tomarse de forma continua para prevenir infecciones, y la resistencia por mutación viral es un riesgo grave.

Ahora, un grupo internacional de investigadores que incluye al profesor de química de la UIC Petr Kral, han diseñado nuevas nanopartículas antivirales que se unen a una variedad de virus, incluido el virus del herpes simple, virus del papiloma humano, virus respiratorio sincitial y dengue y lentivirus. A diferencia de otros antivirales de amplio espectro, que simplemente evitan que los virus infecten las células, las nuevas nanopartículas destruyen virus.

Los hallazgos del equipo se publican en la revista. Materiales de la naturaleza .

Las nuevas nanopartículas imitan una proteína de la superficie celular llamada proteoglicano sulfato de heparina (HSPG). Una porción significativa de virus, incluido el VIH, entran e infectan las células sanas uniéndose primero a las HSPG en la superficie celular. Los medicamentos existentes que imitan a HSPG se unen al virus y evitan que se una a las células. pero la fuerza del vínculo es relativamente débil. Estos medicamentos tampoco pueden destruir virus, y los virus pueden reactivarse cuando disminuye la concentración del fármaco.

Kral y sus colegas, incluyendo a Lela Vukovic, profesor asistente de química en la Universidad de Texas en El Paso y autor del artículo, buscó diseñar una nueva nanopartícula anti-viral basada en HSPG, pero uno que se adhiera más fuertemente a las partículas virales y las destruya al mismo tiempo.

Para diseñar a medida las nanopartículas antivirales, Los grupos de Kral y Vukovic trabajaron mano a mano con experimentadores, expertos en virus y bioquímicos de Suiza, Italia, Francia y República Checa.

"Sabíamos la composición general de los dominios virales de unión a HSPG a los que deberían unirse las nanopartículas, y las estructuras de las nanopartículas, pero no entendimos por qué las diferentes nanopartículas se comportan de manera tan diferente en términos de fuerza de unión y prevención de la entrada del virus en las células, "dijo Kral.

A través de elaboradas simulaciones, Kral y sus colegas ayudaron a resolver estos problemas y guiaron a los experimentadores a ajustar el diseño de nanopartículas para que funcionaran mejor.

Los investigadores utilizaron técnicas avanzadas de modelado computacional para generar estructuras precisas de varios virus y nanopartículas objetivo hasta la ubicación de cada átomo. Una comprensión profunda de las interacciones entre grupos individuales de átomos dentro de los virus y las nanopartículas permitió a los investigadores estimar la fuerza y ​​la permanencia de los enlaces potenciales que podrían formarse entre las dos entidades. y les ayudó a predecir cómo el vínculo podría cambiar con el tiempo y eventualmente destruir el virus.

El "borrador" final del equipo de la nanopartícula antiviral podría unirse irreversiblemente a una variedad de virus, y provocó deformaciones letales a los virus, pero no tuvo ningún efecto sobre los tejidos o células sanos. Los experimentos in vitro con las nanopartículas mostraron que se unían irreversiblemente al virus del herpes simple, virus del papiloma humano, virus sincitial, Virus del dengue y lentivirus.

"Pudimos proporcionar los datos necesarios al equipo de diseño para que pudieran desarrollar un prototipo de lo que esperamos sea un antiviral de amplio espectro muy eficaz y seguro que pueda utilizarse para salvar vidas". "dijo Kral.