Написано AZoNano [19459009

Представьте себе, что ученые могут остановить коронавирусную инфекцию в ее следах, просто отвлекая свое внимание от живых клеток легких.

Новая терапевтическая контрмера, анонсированная в исследовании Nano Letters исследователями из Национальной лаборатории возникающих инфекционных заболеваний Бостонского университета (NEIDL) и Калифорнийского университета в Сан-Диего, похоже, делает то же самое в экспериментах, которые были проводился в NEIDL в Бостоне.

Эта революционная технология может иметь серьезные последствия для борьбы с вирусом SARS-CoV-2, ответственным за глобальную пандемию, которая уже унесла почти 450 000 жизней и заразила более 8 миллионов человек. Но, возможно, еще более важно, что он может быть адаптирован для борьбы практически с любым вирусом, таким как грипп или даже Эбола.

«Вначале я был скептически настроен, потому что это казалось слишком хорошим, чтобы быть правдой» – говорит микробиолог NEIDL Анна Хонко, одна из соавторов исследования. «Но когда я увидел первый набор результатов в лаборатории, я был просто удивлен».

Технология состоит из очень маленьких наноразмерных капель полимеров – в основном, из мягких биодружественных пластиков – покрытых фрагментами живых клеток легких и мембран иммунных клеток.

«Это похоже на наночастицу, покрытую кусочками клеточной мембраны», говорит Хонко. «Маленький полимер [droplet] имитирует клетку с мембраной вокруг нее».

Вирус SARS-CoV-2 обнаруживает уникальные признаки клеточных мембран легких и фиксируется на них. Когда это происходит внутри человеческого тела, возникает коронавирусная инфекция, при которой вирусы SARS-CoV-2 захватывают легочные клетки для репликации своего собственного генетического материала.

Но в экспериментах в NEIDL исследователи BU обнаружили, что капли полимера, нагруженные кусочками клеточной мембраны легкого, лучше привлекали вирус SARS-CoV-2, чем живые клетки легкого.

Благодаря слиянию с вирусом SARS-CoV-2 лучше, чем живые клетки, нанотехнология является эффективной мерой против коронавирусной инфекции, предотвращая атаку SARS-CoV-2 на клетки.

«Мы предполагаем, что он действует как приманка, он конкурирует с клетками за вирус», говорит микробиолог NEIDL Энтони Гриффитс, соавтор исследования. «Они представляют собой маленькие кусочки пластика, просто содержат внешние части клеток, в которых нет никаких внутренних клеточных механизмов, содержащихся в живых клетках. Концептуально, это такая простая идея. Она уничтожает вирус как губка».

Именно благодаря этому атрибуту исследовательская группа Калифорнийского университета в Сан-Диего и БУ называет эту технологию «наноразмычками». Как только SARS-CoV-2 связывается с клеточными фрагментами внутри капли наноспонжа – каждый в тысячу раз меньше ширины человеческого волоса – коронавирус умирает.

Хотя первоначальные результаты основаны на экспериментах, проведенных в чашках для культивирования клеток, исследователи полагают, что внутри человеческого организма биоразлагаемые наноразмеры и вирус SARS-CoV-2, захваченный в них, могут затем быть уничтожены иммунной системой организма. , Иммунная система обычно разрушается и избавляется от фрагментов мертвых клеток, вызванных инфекцией или нормальным жизненным циклом клеток.

Существует также еще один важный эффект, который наносоноги оказывают в контексте коронавирусной инфекции. Хонко говорит, что наноразмеры, содержащие фрагменты иммунных клеток, могут поглощать клеточные сигналы, которые усиливают воспаление.

Острый респираторный дистресс, вызванный воспалительным каскадом в легких, является наиболее смертоносным аспектом коронавирусной инфекции, посылая пациентов в отделение интенсивной терапии для кислородной или искусственной вентиляции легких, чтобы помочь им дышать.

Но наноспонги, которые могут привлекать воспалительные молекулы, которые отправляют иммунную систему в опасный перегруз, могут помочь смягчить этот ответ, говорит Хонко. Используя оба вида наностержней, некоторые из которых содержат фрагменты клеток легких, а некоторые содержат фрагменты иммунных клеток, она говорит, что можно «атаковать коронавирус и ответ [body’s]», ответственный за болезнь и возможную недостаточность легких.

В NEIDL Хонко и Гриффитс в настоящее время планируют дополнительные эксперименты, чтобы увидеть, насколько хорошо наносонги могут предотвратить коронавирусную инфекцию на животных моделях этого заболевания. Они планируют тесно сотрудничать с командой инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего, которая впервые разработала наноразмеры более десяти лет назад, чтобы адаптировать технологию для возможного безопасного и эффективного использования на людях.

«Традиционно, разработчики лекарств от инфекционных заболеваний углубляются в детали патогена, чтобы найти цели, на которые можно воздействовать наркотиками» сказал Лянфанг Чжан, наноинженер из Сан-Диего из Калифорнии и лидер калифорнийской команды , согласно пресс-релизу Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Наш подход другой. Нам нужно только знать, что такое клетки-мишени. И затем мы стремимся защитить цели путем создания биомиметических приманок».

Когда впервые появился новый коронавирус, идея использовать наношпоны для борьбы с инфекцией пришла к Чжану почти сразу. Он обратился к NEIDL за помощью. Заглядывая в будущее, сотрудники BU и UC San Diego полагают, что наноспонги можно легко превратить в неинвазивное лечение.

«Мы должны быть в состоянии бросить его прямо в нос», – говорит Гриффитс. «У людей это может быть что-то вроде назального спрея».

Хонко соглашается: «Это был бы простой и безопасный метод введения, который должен быть нацелен на соответствующие ткани [respiratory]. И если вы хотите лечить пациентов, которые уже интубированы, вы можете доставить его прямо в легкое. «

Гриффитс и Хонко особенно заинтригованы наноспонгами как новой платформой для лечения всех типов вирусных инфекций. «Широкий спектр этого аспекта исключительно привлекателен», – говорит Гриффитс. Исследователи говорят, что наноспонж может быть легко адаптирован для размещения других типов клеточных мембран, предпочитаемых другими вирусами, создавая много новых возможностей для использования этой технологии против других инфекций, которые трудно поддаются лечению, таких как грипп и даже смертельная геморрагическая лихорадка, вызванная лихорадкой Эбола, Марбург или вирусы Ласса.

«Мне интересно посмотреть, как далеко мы сможем продвинуть эту технологию, », – говорит Хонко.

Источник: https://www.bu.edu/