Onderzoekers ontwikkelen nieuwe op peptiden gebaseerde therapieën voor het richten op en uitschakelen van de zogenaamde 'spike-eiwitten' van het coronavirus.

Spike-eiwitten - de kroon van bolvormige uitsteeksels die het coronavirus zijn kenmerkende halo-effect geven - hechten zich aan gezonde cellen en infecteren ze, COVID-19 veroorzaken. Onder leiding van de Northwestern University en het Massachusetts Institute of Technology (MIT), het onderzoeksteam ontwikkelt een nieuwe nanogestructureerde therapie die het virus mogelijk kan uitschakelen en de infectie van menselijke cellen kan voorkomen.

Het idee is gebaseerd op een recente ontdekking uit het laboratorium van Bradley L. Pentelute, een universitair hoofddocent scheikunde aan het MIT. Het team van Pentelute ontdekte een peptidemolecuul dat zich specifiek en sterk bindt aan het spike-eiwit van het coronavirus.

Echter, peptidegeneesmiddelen - die een revolutie teweeg kunnen brengen in behandelingen voor veel ziekten - zijn notoir uitdagend omdat enzymen in ons lichaam ze snel afbreken, zodat ze hun werkzaamheid verliezen. Dit is precies waar onderzoekers van Northwestern's Simpson Querrey Institute (SQI) kunnen helpen.

"Ik las twee weken geleden over het peptide van professor Pentelute in een MIT-nieuwsbericht en nam dezelfde avond contact met hem op, " zei Samuel I. Stupp van Northwestern, die de noordwestelijke inspanning leidt. "Een paar dagen later, een pakket arriveerde bij SQI met een voldoende grote hoeveelheid van het bindende peptide om het gezamenlijke project te starten."

Stupp is de Board of Trustees Professor of Materials Science and Engineering, Scheikunde, Medicine and Biomedical Engineering bij Northwestern en directeur van SQI. Hij heeft afspraken in de McCormick School of Engineering van Northwestern, Feinberg School of Medicine en Weinberg College of Arts and Sciences.

Onderzoekers in het laboratorium van Stupp en SQI's Peptide Synthesis Core Facility, geleid door Mark Karver van Northwestern, hebben de afgelopen twee jaar gewerkt aan een platform om peptidegeneesmiddelen te leveren. stom, een expert op het gebied van zelfassemblage van peptiden, startte dit project met afgestudeerde scheikundestudent Ruomeng Qiu, waarbij miljoenen peptiden worden "gelijmd" in een nanostructuur die de drager wordt van de kostbare medicijnen. De vergelijkbare chemie van het medicijn en de drager stelt de wetenschappers in staat om nanostructuren te ontwerpen die het peptide-medicijn beschermen terwijl het in het lichaam circuleert voordat het de boosdoener van de ziekte tegenkomt. het nieuwe coronavirus.

Van SQI's peptide-nanostructuren is al bewezen dat ze zeer effectief zijn in de regeneratieve geneeskunde, en het Instituut werkt er hard aan om de technologie voor klinische proeven te krijgen. De werkzaamheid van de SQI-dragers in sommige doelen van regeneratieve geneeskunde is ook gebaseerd op de bescherming van fragiele eiwitten die nodig zijn om cellen te signaleren, en ditzelfde fenomeen zou een rol kunnen spelen bij de ontwikkeling van antivirale vaccins. Het Pentelute-lab aan het MIT, anderzijds, is gespecialiseerd in de snelle synthese van peptiden, wat uiterst belangrijk is voor de klinische vertaling van alle op peptiden gebaseerde therapieën.

De SQI-drager nanostructuren hebben met water gevulde kanalen, die de antivirale therapieën zouden kunnen vasthouden en beschermen tegen destructieve enzymen. Het SQI-team heeft het concept onderzocht met behulp van een mogelijk medicijn tegen de ziekte van Alzheimer en de algemene aanpak is zeer effectief gebleken in in vitro-experimenten.

Nu stom, Karver, Qiu en SQI-assistent-kernwetenschapper Suvendu Biswas hebben hun aandacht snel op COVID-19 gericht door samen te werken met het MIT-team en mogelijk hun medewerkers aan de Icahn School of Medicine op Mount Sinai in New York, die de constructies in menselijke cellen en diermodellen zouden kunnen testen.

"Het was geweldig om te zien hoe afgestudeerde studenten en postdocs zich vrijwillig inzetten om fysiek of virtueel bij te dragen aan de snelle voortgang van het project, " zei Stupp. "We zijn erg enthousiast over deze gezamenlijke inspanning met het MIT-team gezien het belang van peptiden en peptidenanostructuren bij de ontwikkeling van nieuwe therapieën en vaccins."