Wirus SARS-CoV-2 wnika do komórki, gdy jego białko kolca wiąże się z receptorem enzymu konwertującego angiotensynę 2 (ACE2) na powierzchni komórki. Komórki LSC – naturalna mieszanina komórek macierzystych nabłonka płuc i komórek mezenchymalnych – również wyrażają ACE2, dlatego są idealnym nośnikiem do oszukiwania wirusa.
Jeśli pomyślisz o białku kolca jako o kluczu, a receptorze ACE2 w komórce jako o zamku - to to, co robimy z nanoprzynętami, to przytłaczanie wirusa nadmiarem fałszywych zamków, aby nie mógł znaleźć tych, które pozwalają mu dostać się do komórek płuc - mówi prof. Ke Cheng, autor korespondencyjny badań. Fałszywe zamki wiążą i zatrzymują wirusa, zapobiegając infekowaniu komórek i replikacji, a układ odpornościowy zajmuje się resztą.
Cheng jest profesorem medycyny regeneracyjnej na North Carolina State University i profesorem na wspólnym wydziale inżynierii biomedycznej NC State/UNC-Chapel Hill.
Cheng i jego współpracownicy z NC State i UNC-CH przekształcili poszczególne LSC w nanopęcherzyki z receptorami ACE2 i innymi białkami specyficznymi dla komórek płuc na powierzchni. (Takie komórki-pułapki określane są jako “nanodecoy", ze względu na ich bardzo mały rozmiar).
W trakcie badań białko kolca rzeczywiście wiązało się in vitro z receptorami ACE2 na nanowabikach. Pomyślne wyniki dały także testy z wirusem naśladującym SARS-CoV-2 na modelu mysim. Nanoprzynęty zostały dostarczone poprzez terapię inhalacyjną (wdychanie). U myszy nanoprzynęty po jednej dawce pozostawały w płucach przez 72 godziny i przyspieszyły usuwanie wirusa naśladującego SAR-CoV-2.
Badania pilotażowe
Wreszcie przeprowadzono badanie pilotażowe na makakach. W ich przypadku terapia inhalacyjna przyspieszyła usuwanie wirusa oraz zmniejszyła stan zapalny i zwłóknienia w płucach. Chociaż nie stwierdzono toksyczności ani w badaniu na myszach, ani u makaków, konieczne będą dalsze badania, aby przełożyć tę terapię na testy na ludziach i dokładnie określić, w jaki sposób organizm usuwa nanoprzynety.
Dzięki naśladowaniu receptora, z którym wiąże się wirus, a nie celowaniu w samego wirusa, terapia nanowabikami może pozostać skuteczna wobec nowo pojawiających się wariantów SARS-CoV-2.
Te nanoprzynęty są zasadniczo "duchami” komórek, a jeden LSC może wygenerować ich około 11 000 – mówi Cheng. Umieszczenie milionów tych wabików wykładniczo zwiększa powierzchnię fałszywych miejsc wiążących do wychwytywania wirusa, a ich mały rozmiar zasadniczo zamienia je w małe przekąski dla makrofagów, dzięki czemu są bardzo skutecznie usuwane.
Naukowcy zwracają uwagę na trzy inne zalety nanopułapek LSC. Po pierwsze, mogą być dostarczane do płuc w sposób nieinwazyjny poprzez terapię inhalacyjną. Po drugie, ponieważ nie są żywe, można je łatwo konserwować i dłużej pozostają, stabilne, gotowe do użycia. Wreszcie, LSC są już używane w innych badaniach klinicznych, więc istnieje zwiększone prawdopodobieństwo, że będą nadawać się do wykorzystania w najbliższej przyszłości.
Koncentrując się na obronie organizmu, a nie na wirusie, który będzie nadal mutował, mamy potencjał do stworzenia terapii, która będzie przydatna w dłuższej perspektywie – mówi Cheng. Dopóki wirus musi przedostać się do komórki płucnej, możemy go oszukiwać.