Podrían verse como células y comportarse como células. Pero un nuevo tratamiento potencial para el COVID-19 es en realidad un embaucador ingeniosamente disfrazado que atrae a los virus y los une, dejándolos inactivos.

A medida que el virus SARS-CoV-2 en constante evolución comienza a evadir tratamientos que alguna vez fueron prometedores, como las terapias con anticuerpos monoclonales, los investigadores se interesan cada vez más en estas nanopartículas de «cebo». Las nanopartículas señuelo imitan a las células normales y absorben los virus como una esponja, evitando que infecten el resto del cuerpo.

En un nuevo estudio, los biólogos sintéticos de la Universidad Northwestern se propusieron dilucidar las reglas de diseño necesarias para hacer que las nanopartículas señuelo sean efectivas y resistentes al escape de virus. Después de diseñar y probar diferentes iteraciones, los investigadores identificaron una amplia gama de señuelos, todos fabricables con diferentes métodos, que fueron increíblemente efectivos contra el virus original y las variantes mutantes.

De hecho, las nanopartículas señuelo fueron hasta 50 veces más potentes para inhibir los virus mutantes naturales en comparación con los inhibidores tradicionales basados ​​en proteínas. Cuando se probaron contra un mutante viral diseñado para resistir tales tratamientos, las nanopartículas señuelo fueron hasta 1500 veces más efectivas para inhibir la infección.

Aunque se necesita mucha más investigación y evaluaciones clínicas, los investigadores creen que las infusiones de nanopartículas señuelo podrían algún día usarse para tratar a pacientes con infecciones virales graves o persistentes.

El estudio fue publicado en la revista a fines de la semana pasada (7 de abril). Pequeña. En el documento, el equipo probó nanopartículas señuelo contra el virus SARS-CoV-2 original y cinco variantes (incluidas beta, delta, delta-plus y lambda) en un cultivo celular.

«Hemos demostrado que las nanopartículas Decoy son potentes inhibidores de todas estas diferentes variantes de virus», dijo Joshua Leonard de Northwestern, coautor principal del estudio. «Incluso las variantes que escapan a otras drogas no han escapado a nuestras nanopartículas señuelo».

«Mientras realizábamos el estudio, seguían apareciendo diferentes variantes en todo el mundo», agregó Neha Kamat de Northwestern, coautora principal del estudio. “Seguimos probando nuestros señuelos con las nuevas variantes y siguieron funcionando. Es muy efectivo”.

Leonard es profesor asociado de Ingeniería Química y Biológica en la Escuela de Ingeniería Northwestern McCormick. Kamat es profesor asistente de ingeniería biomédica en McCormick. Ambos son miembros clave del Centro Noroeste de Biología Sintética.

«Rock evolutivo y un lugar difícil»

A medida que el virus SARS-CoV-2 ha mutado para crear nuevas variantes, algunos tratamientos se han vuelto menos efectivos para combatir el virus en constante evolución. El mes pasado, por ejemplo, la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) detuvo varios tratamientos con anticuerpos monoclonales porque fallaron contra la subvariante BA.2 de Omicron.

Pero incluso cuando los tratamientos fallan, las nanopartículas señuelo del nuevo estudio nunca perdieron su potencia. Leonard dijo que fue porque los señuelos colocaron al SARS-CoV-2 «entre la espada y la pared evolutiva».

El SARS-CoV-2 infecta las células humanas al unir su infame proteína espiga al receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 humana (ACE2). ACE2, una proteína en la superficie de las células, proporciona un punto de entrada para el virus.

Para diseñar nanopartículas señuelo, el equipo de Northwest utilizó partículas de tamaño nanométrico (vesículas extracelulares) que son liberadas naturalmente por todos los tipos de células. Diseñaron células que producen estas partículas para sobreexpresar el gen de ACE2, lo que resultó en múltiples receptores ACE2 en las superficies de las partículas. Cuando el virus entró en contacto con el cebo, se adhirió fuertemente a estos receptores en lugar de a las células reales, lo que impidió que el virus infectara las células.

«Para que el virus ingrese a una célula, tiene que unirse al receptor ACE2», dijo Leonard. «Las nanopartículas señuelo plantean un desafío evolutivo para el SARS-CoV-2. El virus necesitaría encontrar una ruta completamente diferente para ingresar a las células y evitar el uso de los receptores ACE2. No hay una ruta de escape evolutiva obvia”.

Beneficios futuros

Además de su eficacia contra los virus resistentes a los medicamentos, las nanopartículas señuelo tienen otras ventajas. Debido a que son materiales biológicos (en lugar de sintéticos), es menos probable que las nanopartículas provoquen una respuesta inmunitaria que pueda causar inflamación e interferir con la eficacia del fármaco. También exhiben baja toxicidad, lo que los hace particularmente adecuados para su uso en administración sostenida o repetida para tratar pacientes en estado crítico.

Cuando comenzó la pandemia de COVID-19, los investigadores y los médicos experimentaron una brecha preocupante entre el descubrimiento del virus y el desarrollo de nuevos medicamentos para tratarlo. En la próxima pandemia, las nanopartículas señuelo podrían ofrecer un tratamiento rápido y eficaz antes de que se desarrollen las vacunas.

«La estrategia del engaño es una de las cosas más inmediatas que puedes probar», dijo Leonard. “Una vez que conoce el receptor que usa el virus, puede comenzar a construir partículas señuelo con esos receptores. Potencialmente, podríamos acelerar este enfoque para reducir las enfermedades graves y las muertes en las primeras etapas cruciales de futuras pandemias virales”.

El estudio Elucidating Design Principles for Engineering Cell-Derived Vesicles to Inhibit SARS-CoV-2 Infection fue apoyado por la National Science Foundation (números de subvención 1844219 y 1844336) y una donación de Kairos Ventures.

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