Ловушки для вирусов
«Наногубки», поглощающие вредные патогены и токсины, были разработаны инженерами Калифорнийского университета в Сан-Диего и протестированы исследователями из Бостонского университета.
В лабораторных экспериментах наногубки, имитировавшие клетки легких и иммунные клетки, приводили к тому, что вирус SARS-CoV-2 терял почти 90% своей инвазивности – способности проникать в клетку-хозяина и использовать его ресурсы для репликации и производства вирусных частиц.
Наногубки не борются с самим вирусом, они предназначены для защиты здоровых клеток, в которые вирус вторгается. В дополнение к обнадеживающим данным по нейтрализации вируса в клеточной культуре, исследователи отмечают, что наногубки, покрытые фрагментами наружных мембран макрофагов, возможно, способны поглощать цитокины, которые обуславливают цитокиновый шторм – наиболее опасный аспект инфекции COVID-19.
Изготовление и тестирование
Каждая наногубка состоит из полимерного ядра, покрытого клеточными мембранами, извлеченными из клеток эпителия легких типа II или макрофагов. Мембраны покрывают губки теми же белковыми рецепторами, что и имитируемые ими клетки – именно с этими рецепторами связывается SARS-CoV-2 для проникновения в клетки организма.
Исследователи in vitro оценили способность различных концентраций наногубок блокировать инвазивность SARS-CoV-2. При концентрации 5 миллиграммов на миллилитр наночастицы, покрытые мембраной легочных клеток, ингибировали 93% инвазивности SARS-CoV-2, покрытые рецепторами макрофагов губки ингибировали 88% инвазивности SARS-CoV-2.
В течение следующих нескольких месяцев исследователи будут оценивать эффективность наногубок на животных моделях. Группа уже продемонстрировала их краткосрочную безопасность в дыхательных путях и легких мышей. Когда наногубки будут испытаны на людях, зависит от множества факторов, но исследователи продвигаются настолько быстро, насколько это возможно.
Авторы отмечают один важный аспект нового подхода: наногубки сохраняют эффективность даже тогда, когда SARS-CoV-2 мутирует. Другими словами, пока вирус может проникать в клетки, которые имитируют наногубки, метод будет работать. Исследователи также ожидают, что наногубки будут эффективны против других респираторных вирусов, включая те, которые могут вызвать следующую пандемию.
Подражая эпителиальным клеткам легких и иммунным клеткам
Поскольку новый коронавирус в качестве первого шага часто инфицирует эпителиальные клетки легких, исследователи пришли к выводу, что было бы целесообразно замаскировать наночастицу фрагментами наружных мембран этих клеток, чтобы увидеть, может ли вирус попасть в ловушку. Макрофаги, которые играют главную роль в воспалении, также очень активны в легких во время болезни COVID-19, поэтому второй тип наногубок покрыли мембранами макрофагов.
Исследовательская группа планирует изучить, способны ли губки-макрофаги также успокаивать цитокиновый шторм у пациентов с COVID-19.
Потенциальная терапия COVID-19
Авторы подчеркивают, что COVID-19-наногубки должны пройти серьезное тестирование, чтобы доказать безопасность и эффективность у людей. Но если подход достигнет клинических исследований, существует несколько потенциальных способов доставки наногубок, включая прямое введение в легкие для интубированных пациентов, путем ингаляций, подобно препаратам против астмы или внутривенно, особенно для лечения цитокинового шторма.
Терапевтическая доза доставит в легкие триллион или более наногубок, которые смогут отвлечь вирус от здоровых клеток. Как только вирус связывается с губкой, он теряет жизнеспособность и больше не является опасным, его поглотят иммунные клетки.
Наногубки также имеют потенциал для профилактики заражения, так как могут оставаться в легком в течение некоторого времени.
Статья Q.Zhang et al. Cellular Nanosponges Inhibit SARS-CoV-2 Infectivity опубликована в журнале Nano Letters.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UC San Diego news Center: Nanosponges Could Intercept Coronavirus Infection.