Pesquisadores da Pritzker School of Molecular Engineering (PME) da University of Chicago desenvolveram um tratamento potencial completamente novo para COVID-19: nanopartículas que capturam os vírus SARS-CoV-2 dentro do corpo e, em seguida, usam o próprio sistema imunológico do corpo para destruir isto.
Esses “nanotrapos” atraem o vírus imitando as células-alvo que o vírus infecta. Quando o vírus se liga às Nanotraps, as armadilhas sequestram o vírus de outras células e o direcionam para a destruição pelo sistema imunológico.
Em teoria, essas Nanotraps também poderiam ser usadas em variantes do vírus, levando a uma nova forma potencial de inibir o vírus no futuro. Embora a terapia permaneça nos estágios iniciais de teste, os pesquisadores prevêem que ela pode ser administrada por meio de um spray nasal como tratamento para COVID-19.
Os resultados foram publicados em 19 de abril na revista Matter.
“Desde o início da pandemia, nossa equipe de pesquisa tem desenvolvido esta nova forma de tratar COVID-19”, disse Asst. Prof. Jun Huang, cujo laboratório conduziu a pesquisa. “Fizemos testes rigorosos para provar que essas Nanotraps funcionam e estamos entusiasmados com seu potencial.”
Projetando a armadilha perfeita
Para projetar a Nanotrap, a equipe de pesquisa – liderada pelo pós-doutorado Min Chen e pela estudante Jill Rosenberg – investigou o mecanismo que o SARS-CoV-2 usa para se ligar às células: uma proteína semelhante a um pico em sua superfície que se liga a uma proteína Proteína do receptor ACE2.
Para criar uma armadilha que se ligaria ao vírus da mesma maneira, eles projetaram nanopartículas com uma alta densidade de proteínas ACE2 em sua superfície. Da mesma forma, eles projetaram outras nanopartículas com anticorpos neutralizantes em suas superfícies. (Esses anticorpos são criados dentro do corpo quando alguém é infectado e são projetados para se prenderem ao coronavírus de várias maneiras).
Tanto as proteínas ACE2 quanto os anticorpos neutralizantes têm sido usados em tratamentos para COVID-19, mas, ao anexá-los às nanopartículas, os pesquisadores criaram um sistema ainda mais robusto para capturar e eliminar o vírus.
Feitas de polímeros e fosfolipídios aprovados pelo FDA, as nanopartículas têm cerca de 500 nanômetros de diâmetro – muito menores do que uma célula. Isso significa que as Nanotraps podem alcançar mais áreas dentro do corpo e capturar o vírus de forma mais eficaz.
Os pesquisadores testaram a segurança do sistema em um modelo de camundongo e não encontraram toxicidade. Eles então testaram os nanotraps contra um pseudovírus – um modelo menos potente de um vírus que não se replica – em células de pulmão humano em placas de cultura de tecidos e descobriram que eles bloquearam completamente a entrada nas células.
Uma vez que o pseudovírus se ligou à nanopartícula – o que em testes demorou cerca de 10 minutos após a injeção – as nanopartículas usaram uma molécula que chama os macrófagos do corpo para engolfar e degradar a Nanotrap. Os macrófagos geralmente comem nanopartículas dentro do corpo, mas a molécula da Nanotrap acelera o processo. As nanopartículas foram depuradas e degradadas em 48 horas.
Os pesquisadores também testaram as nanopartículas com um pseudovírus em um sistema de perfusão pulmonar ex vivo – um par de pulmões doados que são mantidos vivos com um ventilador – e descobriram que elas bloquearam completamente a infecção nos pulmões.
Eles também colaboraram com pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne para testar os nanotrapos com um vírus vivo (em vez de um pseudovírus) em um sistema in vitro. Eles descobriram que seu sistema inibia o vírus 10 vezes melhor do que anticorpos neutralizantes ou ACE2 solúvel sozinho.
Um potencial futuro tratamento para COVID-19 e além
Em seguida, os pesquisadores esperam testar o sistema, incluindo mais testes com um vírus vivo e nas muitas variantes do vírus.
“Isso é o que é tão poderoso sobre esta Nanotrap”, disse Rosenberg. “É facilmente modulado. Podemos trocar diferentes anticorpos ou proteínas ou direcionar diferentes células do sistema imunológico, com base no que precisamos com novas variantes.”
As nanotrapas podem ser armazenadas em um freezer padrão e podem ser administradas por meio de um spray intranasal, que as colocaria diretamente no sistema respiratório e as tornaria mais eficazes.
Os pesquisadores afirmam que também é possível servir como vacina otimizando a formulação do Nanotrap, criando um sistema terapêutico definitivo para o vírus.
“Este é o ponto de partida”, disse Huang. “Queremos fazer algo para ajudar o mundo.”
A pesquisa envolveu colaboradores de vários departamentos, incluindo química, biologia e medicina.
Publicado em 28/04/2021 18h12
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