Att infektera sina offer, influensa A leder till lungorna, där det fastnar på sialinsyra på cellens yta. Så forskare skapade det perfekta lockbete:En noggrant konstruerad sfärisk nanopartikel belagd med sialinsyra lockar influensa A -viruset till dess undergång. När duktade ner i lungorna, nanopartikelfällorna influensa A, hålla det tills viruset förstör sig själv.

I en studie om immunkompromitterade möss, behandlingen minskade dödligheten av influensa A från 100 procent till 25 procent under 14 dagar. Det nya tillvägagångssättet, som skiljer sig radikalt från befintliga influensa A -vacciner, och behandlingar baserade på neuraminidashämmare, kan utvidgas till en mängd virus som använder en liknande metod för att infektera människor, som Zika, HIV, och malaria. Resultaten publicerades idag i den avancerade onlineutgåvan av tidskriften Naturnanoteknik .

"Istället för att blockera viruset, vi efterliknade målet - det är ett helt nytt tillvägagångssätt, "sade Robert Linhardt, en glykoproteinexpert och Rensselaer Polytechnic Institute professor som ledde forskningen. "Det är effektivt mot influensa och vi har anledning att tro att det kommer att fungera med många andra virus. Detta kan vara terapeutiskt i fall där vaccin inte är ett alternativ, såsom exponering för en oväntad stam, eller med immunförsvagade patienter. "

Projektet är ett samarbete mellan forskare inom Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies (CBIS) vid Rensselaer och flera institutioner i Sydkorea, inklusive Kyungpook National University. Huvudförfattare Seok-Joon Kwon, en forskare från CBIS, samordnade projektet över gränserna, gör det möjligt för de sydkoreanska institutionerna att testa ett läkemedel som designats och karakteriserats på Rensselaer. Författare inkluderade Kwon, Linhardt, Ravi S. Kane, Jonathan S. Dordick, Marc Douaisi, och Fuming Zhang vid Rensselaer; och koreanska forskare Kyung Bok Lee, Dong Hee Na, Jong Hwan Kwak, Eun Ji Park, Jong-Hwan Park, Hana Youn, och Chang-Seon Song.

För att komma åt insidan av en cell och replikera sig själv, influensa A måste först binda till cellytan, och sedan skära sig fri. Det binder till proteinet hemagglutinin, och avskärare som knyter ihop med enzymet neuraminidas. Influensa A producerar många varianter av hemagglutinin och neuraminidas, som alla är antigener inom patogenen som framkallar ett immunsystemsvar. Stammar av influensa A kännetecknas av variationen av hemagglutinin och neuraminidas som de bär, alltså ursprunget till de välbekanta H1N1- eller H3N2 -beteckningarna.

Det finns läkemedel mot viruset, men alla är sårbara för virusets ständiga antigena utveckling. Ett årligt vaccin är endast effektivt om det matchar virusstammen som infekterar kroppen. Och viruset har visat en förmåga att utveckla resistens mot en klass av terapier baserade på neuraminidashämmare, som binder till och blockerar neuraminidas.

Den nya lösningen riktar sig mot en infektionsaspekt som inte förändras:alla hemagglutininsorter av influensa A måste binda till human sialinsyra. För att fånga viruset, laget utformade en dendrimer, en sfärisk nanopartikel med trädliknande grenar som härrör från kärnan. På de yttersta grenarna, de fäste molekyler, eller "ligander, "av sialinsyra.

Forskningen fann att dendrimerens storlek och avståndet mellan liganderna är en integrerad del av nanopartikelns funktion. Hemagglutinin förekommer i grupper av tre, eller "trimers, "på ytan av viruset, och forskare fann att ett avstånd på 3 nanometer mellan ligander resulterade i den starkaste bindningen till trimererna. En gång bunden till den tätt packade dendrimeren, viralt neuraminidas kan inte bryta länken. Virusets päls innehåller miljontals trimerer, men forskningen avslöjade att bara några länkar provocerar viruset att släppa ut sin genetiska last och i slutändan självförstörande.

Ett annorlunda tillvägagångssätt, använder en mindre strukturerad nanopartikel, tidigare testats i icke -relaterad forskning, men den valda nanopartikeln visade sig vara både giftig, och kan inaktiveras av neuraminidas. Det nya tillvägagångssättet är mycket mer lovande.

"Den största prestationen var att designa en arkitektur som är optimerad för att binda så hårt till hemagglutininet, neuraminidasen kan inte pressa in och frigöra viruset, "sa Linhardt." Den är instängd. "