Κοροναϊός: «Νανοπαγίδες» συλλαμβάνουν και εκτελούν τον εχθρό

Ερευνητές της Σχολής Μοριακής Μηχανικής Pritzker στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου σχεδίασαν μια καινοτόμο υποψήφια θεραπεία για την COVID-19, όπως αναφέρουν στην επιθεώρηση «Matter»: πρόκειται για νανοσωματίδια τα οποία συλλαμβάνουν τα ιικά σωματίδια του SARS-CoV-2 μέσα στο σώμα και στη συνέχεια χρησιμοποιούν τη δύναμη του ανοσοποιητικού συστήματος του ασθενούς προκειμένου να εξολοθρευθεί ο ιός.

Στο σκίτσο παρουσιάζεται μια νανοπαγίδα – με κίτρινο χρώμα απεικονίζεται ο πυρήνας της, με πράσινο το περίβλημά της που αποτελείται από φωσφολιπίδια και με κόκκινο τα αντισώματα και οι υποδοχείς ACE2 στους οποίους προσδένεται ο ιός. Ο ιός απεικονίζεται με γκρι χρώμα, οι πρωτεΐνες-ακίδες της επιφάνειάς του με πράσινο και οι γλυκοπρωτεΐνες του με κόκκινο (Huang Lab).

Στόχος η ανάπτυξη ρινικού σπρέι

Αυτές οι «νανο-παγίδες» έλκουν τον ιό μιμούμενες τα κύτταρα-στόχους που εκείνος μολύνει. Οταν ο ιός προσδεθεί στις «νανο-παγίδες», απομονώνεται από τα κύτταρα και στη συνέχεια το ανοσοποιητικό σύστημα τον στοχεύει ώστε να τον καταστρέψει. Θεωρητικώς οι νανο-παγίδες θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ενάντια σε όλα τα παραλλαγμένα στελέχη του ιού. Παρότι η θεραπεία βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο δοκιμής, οι ερευνητές που την ανέπτυξαν εκτιμούν ότι θα μπορεί να χορηγείται σε μορφή ρινικού σπρέι ενάντια στην COVID-19.

«Από τότε που ξεκίνησε η πανδημία η ερευνητική ομάδα μας αναπτύσσει αυτή τη νέα προσέγγιση για τη θεραπεία της COVID-19» ανέφερε ο επίκουρος καθηγητής Γιουν Χουάνγκ του οποίου το εργαστήριο ηγήθηκε της μελέτης και προσέθεσε ότι «έχουμε κάνει εκτεταμένες δοκιμές για να αποδείξουμε πως οι νανο-παγίδες λειτουργουν και είμαστε ενθουσιασμένοι με τη δυναμική τους».

Σχεδιάζοντας την τέλεια παγίδα

Προκειμένου να σχεδιάσουν τις νανο-παγίδες οι ερευνητές, με επικεφαλής τον μεταδιδακτορικό ερευνητή Μιν Τσεν και τη μεταπτυχιακή φοιτήτρια Τζιλ Ρόζενμπεργκ, επικεντρώθηκαν στον μηχανισμό που ο SARS-CoV-2 χρησιμοποιεί για να προσδένεται στα κύτταρα: πρόκειται για την πρωτεΐνη-ακίδα στην επιφάνειά του η οποία προσδένεται στον υποδοχέα ΑCE2 των ανθρώπινων κυττάρων. Σχεδίασαν λοιπόν νανοσωματίδια με πολλές πρωτεΐνες ACE2 στην επιφάνειά τους. Σχεδίασαν επίσης άλλα νανοσωματίδια τα οποία έφεραν εξουδετερωτικά αντισώματα στην επιφάνειά τους – πρόκειται για αντισώματα που παράγονται από τον οργανισμό όταν ένα άτομο μολυνθεί με τον ιό και επιτίθενται στον εισβολέα με διαφορετικούς τρόπους για να τον εξοντώσουν. Τόσο οι πρωτεΐνες ACE2 όσο και τα εξουδετερωτικά αντισώματα έχουν χρησιμοποιηθεί σε θεραπείες για την COVID-19, ωστόσο προσδένοντάς τα σε νανοσωματίδια, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα πιο «στιβαρό» σύστημα παγίδευσης και εξολόθρευσης του νέου κορωνοϊού.

Πρόσβαση σε δύσκολα σημεία του σώματος

Τα νανοσωματίδια της ομάδας από το Σικάγο που είναι φτιαγμένα από πολυμερή και φωσφολιπίδια έχουν διάμετρο περίπου 500 νανομέτρων – πολύ μικρότερη από εκείνη ενός κυττάρου. Αυτό τους χαρίζει την ικανότητα να φθάνουν σε πολλά δυσπρόσιτα σημεία εντός του ανθρώπινου σώματος και να παγιδεύουν αποτελεσματικά τον ιό.

Τα επιτυχημένα πειράματα

Οι ερευνητές δοκίμασαν την ασφάλεια του συστήματος που ανέπτυξαν σε ένα μοντέλο ποντικού και όπως είδαν δεν εμφανίστηκε τοξικότητα. Στη συνέχεια δοκίμασαν τις νανο-παγίδες ενάντια σε έναν ψευδοϊό – ένα αβλαβές μοντέλο ιού που δεν πολλαπλασιάζεται – σε ανθρώπινα κύτταρα των πνευμόνων στο εργαστήριο. Ανακάλυψαν ότι οι παγίδες κατάφεραν να μπλοκάρουν πλήρως την είσοδο του ψευδοϊού στα κύτταρα.

Οι επιστήμονες δοκίμασαν επίσης τα νανοσωματίδιά τους σε ένα σύστημα πνευμόνων στο εργαστήριο και είδαν ότι αυτά μπορούσαν να σταματήσουν πλήρως τη λοίμωξη των πνευμόνων. Επιπροσθέτως συνεργάστηκαν με συναδέλφους τους στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne των ΗΠΑ προκειμένου να μελετήσουν τη δράση των νανο-παγίδων σε ζώντα ιό σε ένα σύστημα in vitro.

Με βάση τα ευρήματά τους, το σύστημά τους μπορούσε να εξολοθρεύσει τον ιό 10 φορές καλύτερα από τα εξουδετερωτικά αντισώματα.

Πιθανή μελλοντική θεραπεία για τα μεταλλαγμένα στελέχη (και όχι μόνο)
Επόμενο βήμα για την ερευνητική ομάδα είναι να δοκιμάσουν περαιτέρω το σύστημά τους ενάντια σε ζώντα SARS-CoV-2 με έμφαση στα παραλλαγμένα στελέχη του. «Αυτή είναι η δύναμη της νανο-παγίδας» σημείωσε η κυρία Ρόζενμπεργκ και εξήγησε ότι «το σύστημα μπορεί να τροποποιηθεί εύκολα.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε διαφορετικά αντισώματα ή πρωτεΐνες ή να στοχεύσουμε διαφορετικά ανοσοκύτταρα με βάση το τι χρειαζόμαστε κάθε φορά – ιδίως τώρα που συνεχώς κάνουν την εμφάνισή τους νέα παραλλαγμένα στελέχη του SARS-CoV-2».

Εύκολη αποθήκευση

Οι νανο-παγίδες μπορούν να αποθηκευθούν σε απλό ψυγείο και να λάβουν τη μορφή ενός ρινικού σπρέι γεγονός που θα επιτρέπει να φθάνουν κατευθείαν στο αναπνευστικό σύστημα και να έχουν τη μεγαλύτερη δυνατή αποτελεσματικότητα. Σύμφωνα με τους ερευνητές είναι επίσης πιθανό το σύστημα αυτό να χρησιμοποιηθεί – με τροποποιήσεις – ως εμβόλιο, αποτελώντας μια καινοτόμο θεραπευτική προσέγγιση για τον νέο κορωνοϊό. «Βρισκόμαστε στο σημείο εκκίνησης. Θέλουμε στο τέλος να κάνουμε κάτι που θα βοηθήσει την ανθρωπότητα» κατέληξε ο δρ Χουάνγκ.