Nanostrukturer kunne sikkert levere et notorisk skrøbeligt lægemiddel til coronavirus

Forskere udvikler nye peptidbaserede terapier til målretning og deaktivering af coronavirus 'såkaldte "pigproteiner".

Spike-proteiner - kronen af ​​løgformede fremspring, der giver coronavirus dens signatur-halo-effekt - binder sig til og inficerer sunde celler, forårsager COVID-19. Ledet af Northwestern University og Massachusetts Institute of Technology (MIT), forskerholdet udvikler en ny nanostruktureret behandling, der potentielt kan deaktivere virussen og forhindre dens infektion af menneskelige celler.

Ideen er baseret på en nylig opdagelse fra laboratoriet i Bradley L. Pentelute, en lektor i kemi ved MIT. Pentelutes team opdagede et peptidmolekyle, der specifikt og stærkt binder til coronavirussens spikeprotein.

Imidlertid, peptidmedicin – som kan revolutionere behandlinger for mange sygdomme – er notorisk udfordrende, fordi enzymer i vores kroppe hurtigt nedbryder dem, så de mister effektivitet. Det er netop her, efterforskere ved Northwestern Simpson Querrey Institute (SQI) kan hjælpe.

"Jeg læste om professor Pentelutes peptid i en MIT -nyhed for to uger siden og tog kontakt til ham samme aften, " sagde Northwesterns Samuel I. Stupp, der leder den nordvestlige indsats. "Et par dage senere, en pakke ankom til SQI med en tilstrækkelig stor mængde af det bindende peptid til at starte det fælles projekt. "

Stupp er bestyrelsesprofessor i materialevidenskab og teknik, Kemi, Medicin og biomedicinsk teknik hos Northwestern og direktør for SQI. Han har ansættelser i Northwesterns McCormick School of Engineering, Feinberg School of Medicine og Weinberg College of Arts and Sciences.

Forskere i Stupps laboratorium og SQI's Peptide Synthesis Core Facility ledet af Northwestern's Mark Karver har i de sidste to år arbejdet på en platform til at levere peptidlægemidler. Stup, en ekspert i selvsamling af peptider, indledte dette projekt med kemi-kandidatstuderende Ruomeng Qiu, som går ud på at "lime" millioner af peptider ind i en nanostruktur, der bliver bæreren af ​​de dyrebare lægemidler. Den lignende kemi af lægemidlet og bæreren gør det muligt for forskerne at designe nanostrukturer, der beskytter peptidlægemidlet, mens det cirkulerer i kroppen, før det støder på sygdommens skyldige, den nye coronavirus.

SQI's peptid -nanostrukturer har allerede vist sig at være yderst effektive inden for regenerativ medicin, og instituttet arbejder hårdt på at få teknologien til kliniske forsøg. SQI -bærernes effektivitet i nogle mål for regenerativ medicin er også baseret på beskyttelsen af ​​skrøbelige proteiner, der er nødvendige for at signalere celler, og det samme fænomen kunne være medvirkende til udviklingen af ​​antivirale vacciner. Pentelute -laboratoriet på MIT, på den anden side, har specialiseret sig i hurtig syntese af peptider, hvilket er ekstremt vigtigt for den kliniske oversættelse af alle peptid-baserede terapier.

SQI carrier nanostrukturerne har vandfyldte kanaler, som kunne indeholde de antivirale behandlinger og beskytte dem mod destruktive enzymer. SQI-teamet har undersøgt konceptet ved hjælp af et potentielt lægemiddel til Alzheimers sygdom, og den generelle tilgang har vist sig at være yderst effektiv i in vitro-eksperimenter.

Nu Stupp, Karver, Qiu og SQI assisterende kerneforsker Suvendu Biswas har hurtigt rettet deres opmærksomhed mod COVID-19 ved at arbejde med MIT-teamet og muligvis deres samarbejdspartnere på Icahn School of Medicine ved Mount Sinai i New York, som kunne teste konstruktionerne i menneskeceller og dyremodeller.

"Det har været fantastisk at se, hvordan kandidatstuderende og postdoc'er frivilligt bidrager fysisk eller praktisk talt til projektets hurtige fremgang, " sagde Stupp. "Vi er meget begejstrede for denne fælles indsats med MIT-teamet i betragtning af vigtigheden af ​​peptider og peptidnanostrukturer i udviklingen af ​​nye terapier og vacciner."