Covid-19-pandemin visade vikten av att vara förberedd med läkemedelsinterventioner för att begränsa virusutbrott som annars kan få förödande konsekvenser. När man förbereder sig för nästa pandemi – eller sjukdom X, finns det ett akut behov av mångsidig plattformsteknik som med kort varsel skulle kunna återanvändas för att bekämpa infektionsutbrott.
Ett team av forskare, ledda av biträdande professor Minh Le från Institutet för digital medicin (WisDM) och Institutionen för farmakologi vid Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore (NUS Medicine), upptäckte att partiklar i nanostorlek som frigörs av celler, kallade "extracellulära vesiklar" (EVs), kan stävja den virala infektionsförmågan hos SARS-CoV-2 – dess vildtyps- och variantstammar – och potentiellt andra infektionssjukdomar.
Asst Prof Le sa:"Vår studie visade att dessa cellhärledda nanopartiklar är effektiva bärare av läkemedel som riktar sig mot virusgener exakt. Dessa elbilar är därför ett effektivt verktyg för terapeutisk intervention hos patienter som är infekterade med covid-19 eller andra smittämnen. sjukdomar."
Studien, som genomfördes i samarbete med NUS Medicines Biosafety Level 3 (BSL3) Core Facility, Cancer Science Institute of Singapore vid National University of Singapore och School of Physical and Mathematical Sciences vid Nanyang Technological University (NTU), visade potent hämning av COVID-19-infektion i laboratoriemodeller med en kombination av EV-baserad hämning och antisens-RNA-terapi förmedlad av antisensoligonukleotider (ASOs).
Ett mångsidigt verktyg som kan appliceras på alla intressanta gener, ASO:er kan känna igen och binda till komplementära regioner av mål-RNA-molekyler och inducera deras hämning och nedbrytning.
I studien, publicerad i ACS Nano , använde författarna elbilar från mänskliga röda blodkroppar för att leverera ASO:er till nyckelställen infekterade med SARS-CoV-2, vilket resulterade i effektivt undertryckande av SARS-CoV-2-infektion och replikering.
Forskarna upptäckte också att elbilar uppvisade distinkta antivirala egenskaper, som kan hämma fosfatidylserin (PS)-receptormedierade vägar för virusinfektion - en nyckelväg som används av många virus för att underlätta virusinfektion. Dessa virala hämmande mekanismer var tillämpliga på flera varianter av SARS-CoV-2, inklusive delta- och omicron-stammarna, vilket säkerställde deras breda effektivitet mot SARS-CoV-2-infektion.
Resultaten från studien pekar på anti-sense RNA-terapi med ASOs som ett potentiellt effektivt tillvägagångssätt som kan tjäna till att bekämpa framtida virusutbrott. Plattformen som utvecklades för att leverera ASO:er genom elbilar för att rikta in sig på SARS-CoV-2-virusgenerna kan lätt användas för att behandla andra virusinfektioner genom att ersätta ASO-sekvenserna med de som är komplementära till de virala målgenerna.
Asst Prof Le och hennes doktorander Migara Jay och Gao Chang, de första författarna till studien, utvecklar för närvarande mer potenta kombinationer av ASO:er med hjälp av artificiell intelligens förutsägelsemodeller för att uppnå förbättrad viral hämning. Denna samarbetsinsats inkluderar ett partnerskap med forskarteamen av docent Edward Chow från WisDM, NUS Medicine och NUS Medicines BSL3 Core Facility.
Docent Justin Chu, chef för BSL3 Core Facility vid NUS Medicine och medförfattare till studien, tillade:"Denna anmärkningsvärda extracellulära vesikelbaserade leveransplattformsteknologi i kombination med antiviral terapi är mycket lovande för att bekämpa ett brett spektrum av virus och till och med sjukdom X."
Det senare är en allmän beskrivning av framväxande och okända smittsamma hot, såsom nya coronavirus. Termen användes för att varna och uppmuntra utvecklingen av plattformsteknologier, inklusive vacciner, läkemedelsterapier och diagnostiska tester, som snabbt kunde anpassas och sedan användas mot framtida epidemier och pandemiutbrott. Assoc Prof Chu är också från Infectious Diseases Translational Research Program vid NUS Medicine.
Professor Dean Ho, Provosts ordförande professor och direktör för WisDM vid NUS Medicine, sa:"Detta arbete för den skalbara och vältolererade extracellulära vesikelbaserade läkemedelsleveransplattformen ett viktigt steg närmare kliniska valideringsstudier."
Mer information: Migara K. Jayasinghe et al, Extracellulära vesiklar härledda från röda blodkroppar visar endogena antivirala effekter och förbättrar effekten av antiviral oligonukleotidterapi, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c06803
Journalinformation: ACS Nano
Tillhandahålls av National University of Singapore
