‘Nanodecoy’-therapie bindt en neutraliseert het SARS-CoV-2-virus

Nanodecoys gemaakt van menselijke sferoïde longcellen (LSC’s) kunnen binden aan en neutraliseren van SARS-CoV-2, de virale klaring bevorderen en longbeschadiging verminderen in een makaakmodel van COVID-19. Door de receptor waaraan het virus bindt na te bootsen in plaats van zich op het virus zelf te richten, zou nanodecoy-therapie effectief kunnen blijven tegen opkomende varianten van het virus.

SARS-CoV-2 komt een cel binnen wanneer het spike-eiwit zich bindt aan de angiotensine-converting enzyme 2 (ACE2) -receptor op het celoppervlak. LSC’s – een natuurlijk mengsel van longepitheelstamcellen en mesenchymale cellen – brengen ook ACE2 tot expressie, waardoor ze een perfect middel zijn om het virus te misleiden.

“Als je het spike-eiwit als een sleutel beschouwt en de ACE2-receptor van de cel als een slot, dan is wat we doen met de nanodecoys het virus overweldigen met nepsloten, zodat het degenen die het in de longcellen laten binnendringen niet kan vinden.” zegt Ke Cheng, corresponderend auteur van het onderzoek. “De nepsloten binden en vangen het virus op, waardoor het cellen niet kan infecteren en zich kan vermenigvuldigen, en het immuunsysteem van het lichaam zorgt voor de rest.”

Cheng is de Randall B. Terry Jr. Distinguished Professor in Regenerative Medicine aan de North Carolina State University en een professor in de NC State/UNC-Chapel Hill Joint Department of Biomedical Engineering.

Cheng en collega’s van NC State en UNC-CH hebben individuele LSC’s omgezet in nanovesicles, of kleine celmembraanbubbels met ACE2-receptoren en andere longcelspecifieke eiwitten op het oppervlak.

Ze bevestigden dat het spike-eiwit in vitro aan de ACE2-receptoren op de lokvogels bond, en gebruikten vervolgens een gefabriceerd SARS-Co-V-2-nabootsingsvirus voor in vivo testen in een muismodel. De lokvogels werden afgeleverd via inhalatietherapie. Bij muizen bleven de nanodecoys 72 uur in de longen na één dosis en versnelde klaring van het mimische virus.

Ten slotte voerde een contractonderzoeksorganisatie een pilotstudie uit in een makaakmodel en ontdekte dat inhalatietherapie met de nanodecoys de virale klaring versnelde en ontsteking en fibrose in de longen verminderde. Hoewel er geen toxiciteit werd opgemerkt in het onderzoek met muizen of makaken, zal verder onderzoek nodig zijn om deze therapie te vertalen voor testen op mensen en om precies te bepalen hoe de nano-lokvogels door het lichaam worden verwijderd.

“Deze nanodecoys zijn in wezen ‘geesten’ van cellen en één LSC kan er ongeveer 11.000 genereren”, zegt Cheng. “Door miljoenen van deze lokvogels in te zetten, wordt het oppervlak van nep-bindingsplaatsen voor het vangen van het virus exponentieel vergroot, en hun kleine formaat verandert ze in feite in kleine hapklare snacks voor macrofagen, zodat ze zeer efficiënt worden verwijderd.”

De onderzoekers wijzen op drie andere voordelen van de LSC-nanodecoys. Ten eerste kunnen ze niet-invasief in de longen worden afgeleverd via inhalatietherapie. Ten tweede, aangezien de nano-lokvogels acellulair zijn – er leeft niets in – kunnen ze gemakkelijk worden bewaard en langer stabiel blijven, waardoor ze kant-en-klaar kunnen worden gebruikt. Ten slotte worden LSC’s al gebruikt in andere klinische onderzoeken, dus de kans is groter dat ze in de nabije toekomst kunnen worden gebruikt.

“Door ons te concentreren op de afweer van het lichaam in plaats van op een virus dat blijft muteren, hebben we het potentieel om een ​​therapie te creëren die op lange termijn nuttig zal zijn”, zegt Cheng. “Zolang het virus de longcel moet binnendringen, kunnen we het voor de gek houden.”

Het onderzoek verschijnt in Natuur Nanotechnologie en werd ondersteund door de National Institutes of Health en de American Heart Association. Dr. Jason Lobo, longarts bij UNC-CH, is co-auteur van het artikel.