Investigadores de la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker (PME) de la Universidad de Chicago han diseñado un tratamiento potencial completamente nuevo para el COVID-19:nanopartículas que capturan los virus del SARS-CoV-2 dentro del cuerpo y luego usan el propio sistema inmunológico del cuerpo para destruirlos. eso.

Estos "nanotraps" atraen al virus imitando las células diana que infecta el virus. Cuando el virus se une a los Nanotraps, las trampas luego secuestran el virus de otras células y lo atacan para que el sistema inmunológico lo destruya.

En teoria, Estos Nanotraps también podrían usarse en variantes del virus, conduciendo a una posible nueva forma de inhibir el virus en el futuro. Aunque la terapia permanece en las primeras etapas de prueba, los investigadores prevén que podría administrarse mediante un aerosol nasal como tratamiento para el COVID-19.

Los resultados fueron publicados el 19 de abril en la revista Importar .

"Desde que comenzó la pandemia, nuestro equipo de investigación ha estado desarrollando esta nueva forma de tratar COVID-19, "dijo el profesor asistente Jun Huang, cuyo laboratorio dirigió la investigación. "Hemos realizado pruebas rigurosas para demostrar que estos nanotraps funcionan, y estamos entusiasmados con su potencial ".

Diseñando la trampa perfecta

Para diseñar el Nanotrap, El equipo de investigación, dirigido por el investigador postdoctoral Min Chen y la estudiante de posgrado Jill Rosenberg, examinó el mecanismo que utiliza el SARS-CoV-2 para unirse a las células:una proteína en forma de espiga en su superficie que se une a la proteína receptora ACE2 de una célula humana.

Para crear una trampa que se uniera al virus de la misma manera, diseñaron nanopartículas con una alta densidad de proteínas ACE2 en su superficie. Similar, diseñaron otras nanopartículas con anticuerpos neutralizantes en sus superficies. (Estos anticuerpos se crean dentro del cuerpo cuando alguien está infectado y están diseñados para adherirse al coronavirus de varias maneras).

Tanto las proteínas ACE2 como los anticuerpos neutralizantes se han utilizado en tratamientos para COVID-19, pero uniéndolas a nanopartículas, los investigadores crearon un sistema aún más robusto para atrapar y eliminar el virus.

Hecho de polímeros y fosfolípidos aprobados por la FDA, las nanopartículas tienen unos 500 nanómetros de diámetro, mucho más pequeñas que una célula. Eso significa que los Nanotraps pueden llegar a más áreas dentro del cuerpo y atrapar el virus de manera más efectiva.

Los investigadores probaron la seguridad del sistema en un modelo de ratón y no encontraron toxicidad. Luego probaron los Nanotraps contra un pseudovirus, un modelo menos potente de un virus que no se replica, en células de pulmón humano en placas de cultivo de tejidos y encontraron que bloqueaban completamente la entrada a las células.

Una vez que el pseudovirus se adhirió a la nanopartícula, que en las pruebas tomó alrededor de 10 minutos después de la inyección, las nanopartículas usaron una molécula que llama a los macrófagos del cuerpo para engullir y degradar la Nanotrap. Los macrófagos generalmente comen nanopartículas dentro del cuerpo, pero la molécula Nanotrap acelera el proceso. Las nanopartículas se aclararon y degradaron en 48 horas.

Los investigadores también probaron las nanopartículas con un pseudovirus en un sistema de perfusión pulmonar ex vivo (un par de pulmones donados que se mantienen vivos con un ventilador) y encontraron que bloqueaban completamente la infección en los pulmones.

También colaboraron con investigadores del Laboratorio Nacional Argonne para probar los Nanotraps con un virus vivo (en lugar de un pseudovirus) en un sistema in vitro. Descubrieron que su sistema inhibía el virus 10 veces mejor que los anticuerpos neutralizantes o la ACE2 soluble sola.

Un posible tratamiento futuro para COVID-19 y más allá

A continuación, los investigadores esperan probar más el sistema, incluyendo más pruebas con un virus vivo y en las muchas variantes de virus.

"Eso es lo que tiene de poderoso este Nanotrap, ", Dijo Rosenberg." Se modula fácilmente. Podemos cambiar diferentes anticuerpos o proteínas o apuntar a diferentes células inmunes, en función de lo que necesitemos con nuevas variantes ".

Los Nanotraps se pueden almacenar en un congelador estándar y, en última instancia, se pueden administrar mediante un aerosol intranasal. que los colocaría directamente en el sistema respiratorio y los haría más efectivos.

Los investigadores dicen que también es posible servir como vacuna optimizando la formulación de Nanotrap, creando un sistema terapéutico definitivo para el virus.

"Este es el punto de partida, ", Dijo Huang." Queremos hacer algo para ayudar al mundo ".

La investigación involucró a colaboradores de todos los departamentos, incluida la química, biología, y medicina.