Blaasjes van nanoformaat met ACE2-receptor kunnen infectie van huidige en toekomstige SARS-CoV-2-stammen voorkomen en behandelen

Wetenschappers van het MD Anderson Cancer Center van de Universiteit van Texas en Northwestern Medicine hebben in preklinische studies natuurlijke extracellulaire blaasjes geïdentificeerd die het ACE2-eiwit (evACE2) bevatten in het bloed van COVID-19-patiënten die infectie door brede stammen van het SARS-CoV-2-virus kunnen blokkeren. . Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie.

De evACE2 fungeert als lokmiddel in het lichaam en kan dienen als een te ontwikkelen therapie voor de preventie en behandeling van huidige en toekomstige stammen van SARS-CoV-2 en daaropvolgende coronavirussen, rapporteren de wetenschappers. Eenmaal ontwikkeld als een therapeutisch product, heeft evACE2 het potentieel om mensen te helpen als een biologische behandeling met minimale toxiciteit.

De studie is de eerste die aantoont dat evACE2 in staat is om de nieuwe SARS-CoV-2-varianten te bestrijden met een gelijke of betere werkzaamheid dan het blokkeren van de oorspronkelijke stam. De onderzoekers ontdekten dat evACE2 in menselijk bloed voorkomt als een natuurlijke antivirale reactie. Hoe ernstiger, hoe hoger de niveaus van evACE2 die in het bloed van de patiënt worden gedetecteerd.

“Telkens wanneer een nieuwe mutante stam van SARS-CoV-2 stijgt, kunnen het oorspronkelijke vaccin en de therapeutische antilichamen hun kracht verliezen tegen alfa, bèta, delta en de meest recente, omicron”, zegt co-senior auteur Huiping Liu, MD, Ph.D. ., universitair hoofddocent farmacologie en geneeskunde aan de Northwestern University Feinberg School of Medicine. “De schoonheid van evACE2 is echter zijn superkracht in het blokkeren van brede stammen van coronavirussen, waaronder huidige SARS-CoV-2 en zelfs toekomstige SARS-coronavirussen van het infecteren van mensen. Onze muisstudies tonen het therapeutische potentieel van evACE2 aan bij het voorkomen of blokkeren van SARS-CoV- 2-infectie wanneer het via druppeltjes in de luchtwegen wordt afgeleverd.”

De evACE2 zijn kleine lipidebelletjes in nanodeeltjesgrootte die het ACE2-eiwit tot expressie brengen, als handvatten voor het virus om te grijpen. Deze blaasjes fungeren als lokvogels om het SARS-CoV-2-virus weg te lokken van het ACE2-eiwit op cellen, en dat is hoe het virus cellen infecteert. Het virus spike-eiwit grijpt evACE2 in plaats van cellulaire ACE2, waardoor het de cel niet binnenkomt. Eenmaal gevangen, zal het virus ofwel onschadelijk rondzweven of worden verwijderd door een macrofaag-immuuncel. Het kan geen infectie meer veroorzaken.

“De belangrijkste conclusie van deze studie is de identificatie van natuurlijk voorkomende extracellulaire blaasjes in het lichaam die de ACE2-receptor op hun oppervlak tot expressie brengen en dienen als onderdeel van de normale adaptieve verdediging tegen COVID-19-veroorzakende virussen”, zei mede-senior auteur Raghu Kalluri, MD, Ph.D., voorzitter van Cancer Biology bij MD Anderson. “Hierop voortbouwend hebben we een manier ontdekt om deze natuurlijke verdediging te gebruiken als een nieuwe potentiële therapie tegen dit verwoestende virus.”

De COVID-19-pandemie is uitgebreid en uitgedaagd door een constant veranderend SARS-CoV-2-virus. Een van de grootste uitdagingen is het bewegende doelwit van pathogeen coronavirus dat voortdurend evolueert naar nieuwe virusstammen (varianten) met mutaties. Deze nieuwe virale stammen herbergen verschillende veranderingen in de virale eiwitpiek met hoge infectiepercentages en verhoogde doorbraken als gevolg van vaccininefficiënties en resistentie tegen therapeutische monoklonale antilichamen.

“Onze studies tonen aan dat extracellulaire blaasjes werken om SARS-CoV-2-infectie te neutraliseren en benadrukken het potentieel voor extracellulaire blaasjes om een ​​bredere rol te spelen in de verdediging tegen andere soorten infecties die therapeutisch kunnen worden uitgebuit”, zegt co-hoofdauteur Kathleen McAndrews, Ph.D., postdoctoraal onderzoeker in kankerbiologie bij MD Anderson.

Northwestern en MD Anderson hebben een aangevraagd patent op evACE2. Het doel is om samen te werken met industriële partners en evACE2 te ontwikkelen als een biologisch therapeutisch product (neusspray of geïnjecteerde therapieën) voor de preventie en behandeling van COVID-19. Liu en een andere co-senior auteur, Deyu Fang van pathologie bij Northwestern, hebben een startup-bedrijf opgericht, Exomira, om dit patent te nemen en evACE2 als een therapie te ontwikkelen.

“Het blijft dringend om nieuwe therapieën te identificeren,” zei Liu. “We denken dat evACE2 de uitdagingen kan aangaan en kan vechten tegen brede stammen van SARS-CoV-2 en toekomstige opkomende coronavirussen om de immuungecompromitteerde (ten minste 2,7% van de Amerikaanse volwassenen), de niet-gevaccineerde (94% in lage-inkomenslanden en meer dan 30% in de VS) en zelfs de gevaccineerden tegen doorbraakinfecties.”

Een team van meer dan 30 auteurs werkte aan dit werk mee. Onder hen zijn vier hoofdauteurs, Lamiaa El-Shennawy, Andrew Hoffmann en Nurmaa Dashzeveg, allemaal van het Liu-lab in Northwestern, en McAndrews van het Kalluri Lab van MD Anderson.