Droppformade partiklar designade för att inaktivera flera stammar av SARS-CoV-2-viruset skulle en dag kunna komplettera befintliga behandlingar för COVID-19, enligt en ny studie ledd av forskare vid University of Michigan och Jiangnan University i Wuxi, Kina.
Forskningen publiceras i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences .
COVID-mRNA-vaccinerna har varit mycket effektiva för att förebygga allvarliga fall av sjukdomen, men COVID-19 kan fortfarande lägga in vaccinerade individer på sjukhus, särskilt äldre. Nya stammar fortsätter också att dyka upp, som kräver ständiga uppdateringar av vacciner för att bibehålla deras effektivitet.
"Vårt immunsystem måste lära sig om ett virus för att generera antikroppar för att slå tillbaka mot infektioner, men vid den tiden kan det vara för sent för vissa människor", säger Nicholas Kotov, professor vid Irving Langmuir Distinguished University of Chemical Sciences and Engineering vid Irving Langmuir. U-M och medförfattare till studien.
Behandlingar är viktiga för att hjälpa människor som löper risk att drabbas av allvarlig covid-19, men det finns bara ett fåtal alternativ på marknaden idag. Pfizers antivirala piller Paxlovid har blivit den vanligaste behandlingen efter att det fick godkännande för akut användning från Food and Drug Administration, med kliniska prövningar som visade att risken för sjukhusvistelse minskade med 89 %. Det kan dock bara minska risken med 50 %, möjligen så lågt som 26 %, och p-piller kanske inte är lämpligt för patienter med hjärt-kärlsjukdom.
"Nanopartiklarna kan hjälpa sårbara människor under utbrott av pandemivirus", säger Liguang Xu, professor i livsmedelsvetenskap och teknologi vid Jiangnan University och medförfattare till studien.
SARS-CoV-2 spikproteinet - den del av viruset som både låter det attackera mänskliga celler och attackeras av immunsystemet - är tillverkat av byggstenar som kallas aminosyror, och sekvensen av aminosyror kan ändras från en stam av viruset till en annan. Antikroppar tenderar att rikta sig mot en specifik aminosyrasekvens, vilket är anledningen till att dessa förändringar kan göra det möjligt för nya stammar att undvika immunitet som erhållits från tidigare exponering för andra SARS-CoV-2-varianter eller äldre versioner av mRNA-vaccinerna.
Istället arbetar teamets nanopartiklar på riktningen och graden av vridningen i spikproteiner, även känd som deras kiralitet.
"De övergripande strukturerna för spikproteiner från coronavirus liknar varandra, och kiraliteten hos dessa spikproteiner är densamma, så partiklarna kan interagera med många coronavirus", säger Chuanlai Xu, professor i livsmedelsvetenskap och teknologi som ledde arbetet vid Jiangnan University .
Teamet testade partiklarna på vanliga förkylningsvirus och Wuhan-1- och omicron-varianterna av SARS-CoV-2. De gjorde detta genom att behandla möss infekterade med pseudovirus som bar spikproteiner från coronavirus på sina ytor, med olika pseudovirus som representerar olika stammar. När mössen andades in partiklarna rensade behandlingen bort 95 % av virusen från deras lungor och de kunde motstå infektion i upp till tre dagar.
Chiralitet kommer i två riktningar, vänster- och högerhänt. Coronavirus-spikproteiner har vänstervridningar, så vänstervridningar vid nanopartiklarnas punkter passar bäst.
"Den matchande vänsterhänta vridningen gör att viruset bättre binder till partiklarna än med djur- och mänskliga celler", säger André Farias de Moura, docent i kemi vid Federal University of São Carlos i Brasilien och medförfattare till studie. "Detta gör det mer sannolikt att viruset kommer att fångas av partiklarna innan det har en chans att infektera celler."
Forskarna vet fortfarande inte hur snabbt partiklarna drivs ut från kroppen och om de kommer med några farliga biverkningar hos människor, men de hoppas kunna lära sig dessa detaljer med ytterligare studier.
Studien inkluderade även forskare vid den kinesiska akademin för medicinska vetenskaper och Peking Union Medical College och det brasilianska centret för forskning inom energi och material.
Mer information: Rui Gao et al, Avsmalnande kirala nanopartiklar som bredspektrum termiskt stabila antivirala medel för SARS-CoV-2-varianter, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2310469121
Tillhandahålls av University of Michigan
