Иновативна хидрогелна терапия на базата на пептиди за профилактика на вируси

Иновативна хидрогелна терапия на базата на пептиди за профилактика на вируси

Ваксините остават златен стандарт за защита срещу опасни патогени, но тяхното разработване изисква много време и огромни ресурси. Бързо мутиращите вируси като SARS-CoV-2 могат да отслабят тяхната ефективност и дори да ги направят ненужни.

За да се справи с тези пропуски, мултиуниверситетски екип, ръководен от Вивек Кумар от Технологичния институт в Ню Джърси, разработва хидрогелна терапия, която действа като първа линия на защита срещу вируси и други биологични заплахи. Пептидите, които изграждат този гел, предотвратяват прикрепването и навлизането в клетките на вируси като SARS-CoV-2, който причинява COVID-19. За да направят това, те се свързват със специфичен рецептор на нахлуващия патоген и в същото време се агрегират, за да образуват многопластова „молекулярна маска“, която потиска ефекта му.

В хода на изследването си екипът установи, че самата молекулярна маска предотвратява инфекциите. Потенциалното предимство на тази нова технология е нейната способност да се бори с различни патогени и болестни мутации.

Защитата на хората в ранните етапи на епидемията е важна. Нашият нов механизъм може също така да помогне на лицата, реагиращи на първа линия, военния персонал, срещащ нови патогени, хора в отдалечени, недостатъчно обслужвани райони и хора, които не могат да получат ваксинации.

Вивек Кумар, доцент по биомедицинско инженерство, Технологичен институт в Ню Джърси

Краткосрочната цел е да се създаде спрей за нос срещу въздушно-капкови инфекции.

В проучване, публикувано наскоро в спОбщуване с природатаЕкипът описа как маската се свързва с целта си по неспецифичен начин. Състои се от изчислително проектирани пептиди (аминокиселинни вериги, които образуват протеини), които се самосглобяват в наномащабни влакнести хидрогелове. За сравнение, антителата, произведени от ваксини, са насочени към специфични рецептори, като иРНК ваксините, разработени по време на пандемията, които се свързват със специфични протеини на пика на SARS-CoV-2.

Откритието на екипа произтича от изследване в началото на пандемията за нови подходи за предотвратяване на навлизането на вируса в клетките. Първоначалният дизайн, който включваше пептиди, насочени към пика на SARS-CoV-2, беше насочен към силно специфични домейни. Въпреки това, неспецифичните пептидни гелове, които те също разработиха, образуваха многопластово влакно върху вируса. Групата постулира, че отрицателните заряди във влакната взаимодействат с различно заредени протеини на повърхността на вируса, маскирайки ги и не позволявайки им да взаимодействат с естествените клетки.

По отношение на неспецифичната протеинова маска, Кумар отбеляза: "Тя образува по-голяма структура и се свързва по-добре от една молекула. ​​Въпреки че няма висока специфичност, тя може да се сглоби сама и да остане върху целта за по-дълго време и да образува влакно." Стикер на повърхността, който действа като молекулярно велкро.“

Той добави: „Целта ще бъде локален агент, който се свързва с вируса. В случая на SARS-CoV-2, ние ще го напръскаме в носа, който е основно място на инфекция, може би дори профилактично.“

Екипът първо тества влакната срещу набор от вируси, използвайки компютърни симулации, използващи мощни графични карти NVIDIA, които често се използват в състезателни игри. По-късно те проведоха успешни тестове за безопасност върху мишки и плъхове, използвайки инжекции и спрейове за нос, каза Джоузеф Дод-о, доктор по философия. студент в лабораторията на Кумар, който проведе голяма част от изследванията върху терапията заедно с Абишек Рой, също аспирант. Студент. Терапията инхибира алфа и омикрон вариантите на SARS-CoV-2 in vitro и продължава един ден, без да навреди на животните при in vivo тестовете.

Kumar е разработил хидрогелове за редица терапевтични приложения. Неговият механизъм за доставяне може да се персонализира и се състои от подобни на Lego пептидни нишки с биоактивен агент в единия край, който може да оцелее седмици и дори месеци в тялото, където други биоматериали се разграждат бързо. Неговите самоорганизиращи се връзки са проектирани да бъдат по-силни от диспергиращите сили на тялото; Образува стабилни влакна, без признаци на възпаление.

Хидрогелът е проектиран да предизвиква различни биологични реакции в зависимост от прикрепения полезен товар. Лабораторията на Кумар публикува изследвания за приложения, вариращи от терапии за насърчаване или предотвратяване на образуването на нови мрежи от кръвоносни съдове до намаляване на възпалението и борба с микробите.

„В този случай ние използваме електрически заряди, които взаимодействат с патогена, за да го унищожат“, каза Кумар. "Все още се опитваме да разберем как влакната си взаимодействат: Това механичен начин на действие ли е? Устойчивите на лекарства патогени мутират около биохимични модулатори, но по-малко вероятно ли е да мутират около механично копие? Разбирайки това фундаментално взаимодействие, това е, което искаме да направим." Разберете как да го използвате срещу различни заболявания.

В нови проучвания лабораторията тества терапия срещу устойчиви на лекарства бактерии и гъбички.

Членовете на екипа носят разнообразен набор от експертни познания: компютърен дизайн в Университета на Илинойс Чикаго; биоаналитични умения в Georgia Tech и Baylor School of Medicine; учи вирусология в университета Rutgers; и опит в платформата, анализа и анализа в NJIT.

Нейното изследване е финансирано от Националния институт по здравеопазване, Националната научна фондация на САЩ и Органа за икономическо развитие на Ню Джърси.

източници: