Wetenschap
Nanodeeltjes richten zich op meerdere COVID-varianten via de twist in het spike-eiwit
Traanvormige deeltjes die zijn ontworpen om meerdere stammen van het SARS-CoV-2-virus te inactiveren, zouden op een dag de bestaande behandelingen voor COVID-19 kunnen aanvullen, blijkt uit een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Michigan en de Jiangnan Universiteit in Wuxi, China.
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences .
De COVID-mRNA-vaccins zijn zeer effectief geweest bij het voorkomen van ernstige gevallen van de ziekte, maar COVID-19 kan gevaccineerde personen, vooral ouderen, nog steeds in het ziekenhuis opnemen. Er blijven ook nieuwe stammen opduiken, die constante updates van vaccins vereisen om hun effectiviteit te behouden.
“Ons immuunsysteem moet een virus leren kennen om de antilichamen te genereren om terug te vechten tegen infecties, maar tegen die tijd kan het voor sommige mensen te laat zijn”, zegt Nicholas Kotov, de Irving Langmuir Distinguished University Professor of Chemical Sciences and Engineering aan U-M en co-corresponderende auteur van het onderzoek.
Behandelingen zijn essentieel om mensen te helpen die risico lopen op ernstige COVID-19, maar er zijn momenteel slechts een paar opties op de markt. De antivirale pil Paxlovid van Pfizer is de standaardbehandeling geworden nadat deze toestemming kreeg voor gebruik in noodgevallen van de Food and Drug Administration. Uit klinische onderzoeken blijkt dat het risico op ziekenhuisopname met 89% is verminderd. Het kan dat risico echter slechts met 50% verminderen, mogelijk zelfs met 26%, en de pil is mogelijk niet geschikt voor patiënten met hart- en vaatziekten.
“De nanodeeltjes zouden kwetsbare mensen kunnen helpen tijdens uitbraken van een pandemisch virus”, zegt Liguang Xu, hoogleraar voedingswetenschappen en -technologie aan de Jiangnan Universiteit en co-corresponderend auteur van het onderzoek.
Het SARS-CoV-2-spike-eiwit – het stukje van het virus dat ervoor zorgt dat het zowel menselijke cellen kan aanvallen als kan worden aangevallen door het immuunsysteem – is gemaakt van bouwstenen die aminozuren worden genoemd, en de volgorde van aminozuren kan per stam veranderen. van het virus naar een ander. Antilichamen hebben de neiging zich te richten op een specifieke aminozuursequentie. Daarom kunnen deze veranderingen nieuwe stammen in staat stellen de immuniteit te omzeilen die ze hebben verkregen door eerdere blootstelling aan andere SARS-CoV-2-varianten of oudere versies van de mRNA-vaccins.
In plaats daarvan werken de nanodeeltjes van het team aan de richting en mate van de draaiing in piekeiwitten, ook wel hun chiraliteit genoemd.
“De algemene structuren van coronavirus-spike-eiwitten zijn vergelijkbaar, en de chiraliteit van deze piek-eiwitten is hetzelfde, dus de deeltjes kunnen interageren met veel coronavirussen”, zegt Chuanlai Xu, hoogleraar voedingswetenschappen en -technologie die leiding gaf aan het werk aan de Jiangnan Universiteit. .
Het team testte de deeltjes op verkoudheidsvirussen en de Wuhan-1- en omicron-varianten van SARS-CoV-2. Ze deden dit door muizen te behandelen die waren geïnfecteerd met pseudovirussen die piekeiwitten van het coronavirus op hun oppervlak droegen, waarbij verschillende pseudovirussen verschillende stammen vertegenwoordigden. Toen de muizen de deeltjes inhaleerden, verwijderde de behandeling 95% van de virussen uit hun longen en konden ze infecties tot drie dagen weerstaan.
Chiraliteit komt in twee richtingen:links- en rechtshandig. Spike-eiwitten van het coronavirus hebben linkshandige wendingen, dus linkshandige wendingen op de punten van de nanodeeltjes passen het beste.
“De bijpassende linkshandige draai zorgt ervoor dat het virus beter kan binden met de deeltjes dan met dierlijke en menselijke cellen”, zegt André Farias de Moura, universitair hoofddocent scheikunde aan de Federale Universiteit van São Carlos in Brazilië en co-auteur van de studie. “Dit maakt het waarschijnlijker dat het virus door de deeltjes wordt opgevangen voordat het de kans krijgt cellen te infecteren.”
De onderzoekers weten nog steeds niet hoe snel de deeltjes uit het lichaam worden verdreven en of ze bij mensen gevaarlijke bijwerkingen hebben, maar ze hopen deze details met verder onderzoek te leren kennen.
Bij het onderzoek waren ook onderzoekers betrokken van de Chinese Academie voor Medische Wetenschappen, het Peking Union Medical College en het Braziliaanse Centrum voor Onderzoek in Energie en Materialen.