Novatoriška peptidų pagrindu sukurta hidrogelio terapija virusų prevencijai

Novatoriška peptidų pagrindu sukurta hidrogelio terapija virusų prevencijai

Vakcinos išlieka auksiniu apsaugos nuo pavojingų patogenų standartu, tačiau jų kūrimui reikia daug laiko ir milžiniškų išteklių. Greitai mutuojantys virusai, tokie kaip SARS-CoV-2, gali susilpninti jų veiksmingumą ir netgi padaryti juos nereikalingais.

Siekdama pašalinti šias spragas, kelių universitetų komanda, vadovaujama Viveko Kumaro iš Naujojo Džersio technologijos instituto, kuria hidrogelio terapiją, kuri veikia kaip pirmoji gynybos linija nuo virusų ir kitų biologinių grėsmių. Peptidai, sudarantys šį gelį, neleidžia virusams, pvz., SARS-CoV-2, sukeliančiam COVID-19, prisitvirtinti prie ląstelių ir patekti į jas. Norėdami tai padaryti, jie jungiasi prie specifinio įsiveržusio patogeno receptoriaus ir tuo pat metu agreguojasi, sudarydami daugiasluoksnę „molekulinę kaukę“, kuri slopina jo poveikį.

Tyrimo metu komanda nustatė, kad vien molekulinė kaukė apsaugo nuo infekcijų. Galimas šios naujos technologijos pranašumas yra jos gebėjimas kovoti su įvairiais patogenais ir ligų mutacijomis.

Svarbu apsaugoti žmones ankstyvosiose protrūkio stadijose. Mūsų naujasis mechanizmas taip pat galėtų padėti pirmiesiems gelbėtojams, kariškiams, susidūrusiems su naujais patogenais, žmonėms atokiose, nepakankamai aptarnaujamose vietovėse ir žmonėms, negalintiems gauti skiepų.

Vivekas Kumaras, biomedicinos inžinerijos docentas, Naujojo Džersio technologijos institutas

Trumpalaikis tikslas – sukurti nosies purškalą nuo oru plintančių infekcijų.

Neseniai žurnale paskelbtame tyrimeGamtos bendravimasKomanda apibūdino, kaip kaukė nespecifiniu būdu jungiasi su savo taikiniu. Jį sudaro skaičiavimo būdu sukurti peptidai (aminorūgščių grandinės, sudarančios baltymus), kurios savaime susirenka į nanoskalės pluoštinius hidrogelius. Palyginimui, vakcinų gaminami antikūnai yra nukreipti į specifinius receptorius, pavyzdžiui, pandemijos metu sukurtos mRNR vakcinos, kurios jungiasi su specifiniais SARS-CoV-2 smaigalio baltymais.

Grupės atradimas atsirado pradėjus pandemijos pradžią tirti naujus metodus, kaip užkirsti kelią viruso patekimui į ląsteles. Pradinis dizainas, apimantis peptidus, nukreiptus į SARS-CoV-2 smaigalį, buvo skirtas labai specifiniams domenams. Tačiau jų sukurti nespecifiniai peptidiniai geliai sudarė daugiasluoksnį viruso pluoštą. Grupė teigė, kad neigiami pluoštų krūviai sąveikauja su skirtingai įkrautais baltymais viruso paviršiuje, užmaskuodami juos ir neleisdami jiems sąveikauti su vietinėmis ląstelėmis.

Kalbėdamas apie nespecifinę baltymų kaukę, Kumaras pažymėjo: "Ji sudaro didesnę struktūrą ir jungiasi geriau nei viena molekulė. Nors ji neturi didelio specifiškumo, ji gali savarankiškai surinkti ir ilgiau išlikti taikinyje ir suformuoti pluoštą." Lipdukas ant paviršiaus, kuris veikia kaip molekulinis Velcro.

Jis pridūrė: "Tikslas būtų vietinis agentas, kuris prisijungtų prie viruso. SARS-CoV-2 atveju purškiame jo į nosį, kuri yra pagrindinė infekcijos vieta, galbūt net profilaktiškai."

Pirmiausia komanda išbandė pluoštus nuo įvairių virusų, naudodama kompiuterinį modeliavimą, naudodama galingas NVIDIA vaizdo plokštes, kurios dažnai naudojamos konkurenciniuose žaidimuose. Vėliau jie atliko sėkmingus saugumo bandymus su pelėmis ir žiurkėmis, naudodami injekcijas ir nosies purškalus, sakė mokslų daktaras Josephas Dodd-o. Kumaro laboratorijos studentas, kuris atliko daugumą terapijos tyrimų kartu su Abhishek Roy, taip pat absolventu. Studentas. Terapija slopino SARS-CoV-2 alfa ir omikroninius variantus in vitro ir truko vieną dieną nepakenkiant gyvūnams atliekant in vivo bandymus.

Kumar sukūrė hidrogelius įvairioms terapinėms reikmėms. Jo pristatymo mechanizmas yra pritaikomas ir susideda iš Lego tipo peptidų gijų, kurių viename gale yra bioaktyvus agentas, kuris organizme gali išgyventi savaites ir net mėnesius, kai kitos biomedžiagos greitai suyra. Jo savaime besiorganizuojantys ryšiai sukurti taip, kad būtų stipresni už kūno išsklaidymo jėgas; Sudaro stabilias skaidulas, be uždegimo požymių.

Hidrogelis sukurtas taip, kad sukeltų skirtingus biologinius atsakus, priklausomai nuo pritvirtintos naudingosios apkrovos. Kumaro laboratorija paskelbė tyrimus apie taikymą, pradedant nuo gydymo, skatinančio arba užkertančio kelią naujų kraujagyslių tinklų susidarymui, iki uždegimo mažinimo ir kovos su mikrobais.

"Šiuo atveju mes naudojame elektros krūvius, kurie sąveikauja su patogenu, kad jį sunaikintume", - sakė Kumaras. "Mes vis dar bandome išsiaiškinti, kaip skaidulos sąveikauja: ar tai mechaninis veikimo būdas? Vaistams atsparūs patogenai mutuoja aplink biocheminius moduliatorius, bet ar mažiau tikėtina, kad jie mutuos aplink mechaninę ietį? Suprasdami šią esminę sąveiką, tai ir norime padaryti." Sužinokite, kaip jį naudoti nuo įvairių ligų.

Naujuose tyrimuose laboratorija išbando terapiją nuo vaistams atsparių bakterijų ir grybelių.

Komandos nariai turi įvairių žinių: kompiuterinio dizaino Ilinojaus universitete Čikagoje; bioanalitiniai įgūdžiai Georgia Tech ir Baylor School of Medicine; studijavo virusologiją Rutgers universitete; ir platformos, analizės ir tyrimų patirtis NJIT.

Jos tyrimus finansuoja Nacionaliniai sveikatos institutai, JAV Nacionalinis mokslo fondas ir Naujojo Džersio ekonominės plėtros institucija.

Šaltiniai: