Los investigadores desarrollan “Nano-Glue” con potencial terapéutico contra el SARS-CoV-2


La emergencia de salud pública mundial provocada por la pandemia de la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19) se puede mitigar con estrategias preventivas y terapéuticas seguras, efectivas y específicas. Si bien las campañas de vacunación se han desarrollado a una velocidad impresionante en muchas partes del mundo, la falta de un fármaco eficaz contra el coronavirus 2 (SARS-CoV-2) contra el síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2) y la aparición de variantes mutadas están generando preocupaciones a nivel mundial. Por tanto, los compuestos novedosos con actividad antiviral eficaz son un requisito urgente para el tratamiento del COVID-19 grave.

En un estudio reciente publicado en el bioRxiv* servidor de preimpresión, los investigadores se dirigen al dominio de unión al receptor electropositivo (RBD) en el SARS-CoV-2 proteína de pico con la abundante estructura de lámina β como un nuevo diseño de fármaco terapéutico COVID-19. Los investigadores interdisciplinarios de China e Italia descubrieron nanohojas ultrafinas 2D CuInP2S6 (CIPS) para unirse selectivamente al RBD de la proteína de pico, inhibiendo así la entrada viral. También descubrieron que podía promover la eliminación del hospedador viral con la posibilidad de desencadenar la inmunización antiviral, ya que el SARS-CoV-2 unido a CIPS se fagocitó y eliminó rápidamente por los macrófagos.

Caracterización de CIPS NS.  a) Imagen TEM representativa de CIPS NS exfoliados.  bc) Imagen AFM de CIPS NS que muestra la distribución del grosor y tamaño.  d) Estructura de coordinación de átomos de Cu con S en CIPS según lo determinado por EXAFS.  e) Ilustración esquemática de la estructura cristalina de CIPS desde los lados superior, izquierdo y derecho.

Caracterización de CIPS NS. a) Imagen TEM representativa de CIPS NS exfoliados. bc) Imagen AFM de CIPS NS que muestra la distribución del grosor y tamaño. d) Estructura de coordinación de átomos de Cu con S en CIPS según lo determinado por EXAFS. e) Ilustración esquemática de la estructura cristalina de CIPS desde los lados superior, izquierdo y derecho.

Los investigadores encontraron que esta alta y selectiva capacidad de unión (KD <1 pM) de las nanohojas de CIPS con el RBD de la proteína pico SARS-CoV-2 inhibe la infección viral en las células portadoras de ACE2 y en los organoides epiteliales de las vías respiratorias humanas. Observaron que el CIPS muestra propiedades nano-viscosas, de ahí el nombre 'nano pegamento'. También encontraron que tiene una toxicidad insignificante tanto in vitro y en vivo.

Los investigadores señalaron que la capacidad antimicrobiana y antiviral de los nanomateriales (NM) con sus propiedades sintonizables ha despertado un interés particular dadas las nuevas estrategias anti-SARS-CoV-2. Descubrieron que las nanohojas (NS) de tiofosfato de cobre e indio (CuInP2S6, CIPS), un nanomaterial ferroeléctrico y 2D ultrafino, exhibe una poderosa capacidad anti-SARS-CoV-2.

Está bien establecido que el RBD de la proteína de pico se une a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) en la célula huésped humana, lo que conduce a la entrada viral. En el artículo, los investigadores observaron que de acuerdo con los cálculos electrostáticos adaptativos de Poisson-Boltzmann Solver (APBS) y la estructura cristalina de la interfaz RBD y ACE2, la superficie para RBD está compuesta por una abundante estructura de hoja β, que sirve como objetivo para diseño eficaz de fármacos. Las simulaciones computacionales, consistentes con el estudio experimental, mostraron que CIPS / RBD exhibe la energía de interacción más baja y la atracción electrostática más fuerte.

Debido a la similitud estructural de la hoja β, el RBD se adsorbe preferentemente en las superficies NM bidimensionales (2D) con abundantes cargas negativas. Esto permite seleccionar una serie de NM para detectar actividad antiviral. Las nanohojas CIPS utilizadas en este estudio adsorben firmemente la proteína S RBD.

Este estudio demostró que el CIPS inhibe eficazmente la infección del virus SARS-CoV-2 y exploró el mecanismo involucrado. Esta inhibición de la infección por SARS-CoV-2 de las células huésped es posible debido a lo siguiente: 1) la naturaleza física de la unión; 2) el componente químico (Cu y S); 3) la estructura electrónica (con abundancia de átomos de azufre, densidad de carga y atómica superficial promedio alta, así como la fácil deriva de los electrones hacia los átomos de cobre en el cristal); y 4) el cambio conformacional de RBD inducido adicionalmente.

El equipo también señaló que las nanohojas CIPS promueven la fagocitosis. Como los macrófagos son responsables de eliminar los NM, los investigadores observaron que el SARS-CoV-2 atrapado por las nanohojas de CIPS fue fagocitado en gran medida por los macrófagos, promoviendo así la eliminación viral.

Es importante destacar que este estudio destaca que el CIPS tiene una alta afinidad con el mutante N501Y RBD de la proteína S del SARS-CoV-2. Basado en el eficacia y una excelente biocompatibilidad de las nanohojas CIPS, los investigadores lo recomiendan como un fármaco anti-SARS-CoV-2 prometedor.

La viscosa capacidad de unión selectiva y similar a un papel matamoscas de CIPS para la proteína SARS-CoV-2 S también lo hace particularmente prometedor como material de recubrimiento de superficies y agentes de desinfección para contener la propagación del SARS-CoV-2 ”

Los datos observados en este estudio sugieren que la unión selectiva y preferible a la proteína S RBD convierte al CIPS en un fármaco neutralizante potencialmente eficaz para el tratamiento con COVID-19. En particular, la unión de CIPS es 100 veces más fuerte que la descrita para los mejores nAbs.

Para desarrollar una nueva herramienta prometedora para prevenir / tratar COVID-19, los investigadores propusieron desarrollar un nanofármaco viscoso dirigido a la proteína S que podría combinar una alta eficacia antiviral con una excelente biocompatibilidad, fácil preparación y características de almacenamiento convenientes.

Las nanohojas CIPS podrían ser, por tanto, un nanofármaco prometedor para la futura terapia anti-SARS-CoV-2 segura y eficaz, así como para su uso como agente desinfectante y material de revestimiento de superficies para impedir que el SARS-CoV-2 se propague.

*Noticia importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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