Nanopartikler målretter mod flere COVID-varianter gennem twisten i spikeproteinet

Dråbeformede partikler designet til at inaktivere flere stammer af SARS-CoV-2-virussen kan en dag supplere eksisterende behandlinger for COVID-19, ifølge en ny undersøgelse ledet af forskere ved University of Michigan og Jiangnan University i Wuxi, Kina.

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences .

COVID-mRNA-vaccinerne har været yderst effektive til at forhindre alvorlige tilfælde af sygdommen, men COVID-19 kan stadig indlægge vaccinerede personer, især ældre. Nye stammer fortsætter også med at dukke op, som kræver konstante opdateringer af vacciner for at bevare deres effektivitet.

"Vores immunsystem er nødt til at lære om en virus for at generere antistofferne for at kæmpe tilbage mod infektion, men på det tidspunkt kan det være for sent for nogle mennesker," sagde Nicholas Kotov, professor ved Irving Langmuir Distinguished University of Chemical Sciences and Engineering ved Irving Langmuir. U-M og medkorresponderende forfatter til undersøgelsen.

Behandlinger er essentielle for at hjælpe mennesker med risiko for svær COVID-19, men der er kun få muligheder på markedet i dag. Pfizers Paxlovid antivirale pille er blevet den bedste behandling, efter at den modtog nødbrugstilladelse fra Food and Drug Administration, med kliniske forsøg, der viste, at risikoen for hospitalsindlæggelse er reduceret med 89 %. Det kan dog kun reducere denne risiko med 50 %, muligvis så lavt som 26 %, og pillen er muligvis ikke egnet til patienter med hjerte-kar-sygdomme.

"Nanopartiklerne kan hjælpe sårbare mennesker under udbrud af pandemisk virus," sagde Liguang Xu, professor i fødevarevidenskab og -teknologi ved Jiangnan University og medkorrespondrende forfatter til undersøgelsen.

SARS-CoV-2 spidsproteinet - den del af virussen, der både gør det muligt for det at angribe menneskelige celler og blive angrebet af immunsystemet - er lavet af byggesten kaldet aminosyrer, og sekvensen af ​​aminosyrer kan ændre sig fra en stamme af virussen til en anden. Antistoffer har en tendens til at målrette mod en specifik aminosyresekvens, hvorfor disse ændringer kan gøre det muligt for nye stammer at unddrage sig immunitet opnået fra tidligere eksponering for andre SARS-CoV-2-varianter eller ældre versioner af mRNA-vaccinerne.

I stedet arbejder holdets nanopartikler på retningen og graden af ​​drejningen i spidsproteiner, også kendt som deres chiralitet.

"De overordnede strukturer af coronavirus-spidsproteiner er ens, og chiraliteten af ​​disse spidsproteiner er den samme, så partiklerne kan interagere med mange coronavirus," sagde Chuanlai Xu, professor i fødevarevidenskab og -teknologi, der ledede arbejdet udført ved Jiangnan University .

Holdet testede partiklerne på almindelige forkølelsesvira og Wuhan-1- og omicron-varianterne af SARS-CoV-2. De gjorde dette ved at behandle mus inficeret med pseudovirus, der bar coronavirus-spidsproteiner på deres overflader, med forskellige pseudovirus, der repræsenterer forskellige stammer. Da musene inhalerede partiklerne, fjernede behandlingen 95 % af vira fra deres lunger, og de kunne modstå infektion i op til tre dage.

Chiralitet kommer i to retninger, venstre- og højrehåndet. Coronavirus-spidsproteiner har venstrehåndsdrejninger, så venstrehåndsdrejninger ved nanopartiklernes punkter passer bedst.

"Den matchende venstrehåndsdrejning gør virussen bedre til at binde sig til partiklerne end med dyre- og menneskeceller," siger André Farias de Moura, lektor i kemi ved Federal University of São Carlos i Brasilien og medforfatter til undersøgelse. "Dette gør det mere sandsynligt, at virussen bliver fanget af partiklerne, før den har en chance for at inficere celler."

Forskerne ved stadig ikke, hvor hurtigt partiklerne udstødes fra kroppen, og om de kommer med farlige bivirkninger hos mennesker, men de håber at lære disse detaljer med yderligere undersøgelser.

Undersøgelsen omfattede også forskere ved det kinesiske akademi for medicinske videnskaber og Peking Union Medical College og det brasilianske center for forskning i energi og materialer.

Flere oplysninger: Rui Gao et al., Tilspidsede chirale nanopartikler som bredspektrede termisk stabile antivirale midler til SARS-CoV-2-varianter, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2310469121

Leveret af University of Michigan