Op eiwit gebaseerde nanodeeltjes ontworpen om het SARS-CoV2-virus te neutraliseren

Nanomaterialen geïnspireerd door amyloïde-eiwitten krijgen steeds meer belangstelling voor nanotechnologie vanwege hun modulariteit, gecontroleerde zelfassemblage en stabiliteit. Een belangrijk voordeel van deze materialen is de mogelijkheid om door middel van genetisch ontwerp eiwitmoleculen met de gewenste functionaliteit in te bouwen. Velen zijn echter ongeschikt voor biomedische toepassingen, omdat ze onoplosbaar zijn en niet in lichaamsvloeistoffen kunnen worden toegediend.

Onderzoekers van de Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) hebben een nieuw type nanodeeltje ontwikkeld, geïnspireerd op de structuur van amyloïden, dat in staat is het SARS-CoV2-virus te neutraliseren. De nanostructuren, genaamd OligoBinders, zijn oplosbaar, biocompatibel en stabiel in plasma en hebben een hoog vermogen om virale deeltjes te binden. Deze binding blokkeert de interactie tussen het virus-spike-eiwit en de ACE2-receptor op het celmembraan dat verantwoordelijk is voor de infectie.

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift ACS toegepaste materialen en interfaceswerd geleid door Salvador Ventura en Susanna Navarro, onderzoekers van de afdeling Biochemie en Moleculaire Biologie en het Instituut voor Biotechnologie en Biogeneeskunde (IBB) aan de UAB.

Om de nanodeeltjes te ontwikkelen, maakten onderzoekers gebruik van het zelfassemblagevermogen van een klein gistpeptide, Sup35 genaamd, waaraan ze twee miniproteïnen, LCB1 en LCB3, fuseerden. Deze mini-eiwitten worden gevormd door drie helices, zijn zeer stabiel en leggen meerdere contacten met het virale eiwit.

Dankzij hun modulaire aanpak konden ze twee bolvormige nanodeeltjes ontwerpen, elk met meer dan 20 exemplaren van LCB1 of LCB3 op hun oppervlak. “Dit feit geeft de nanodeeltjes een grote gretigheid voor het virus en stelt ze in staat om tegelijkertijd aan verschillende spike-eiwitten te binden”, legt Susanna Navarro uit.

De onderzoekers, die hun studie hebben uitgevoerd op deeltjes vergelijkbaar met het SARS-CoV2-virus (SC2-VLP), benadrukken de grote remmende kracht van deze nieuwe nanodeeltjes en hun potentieel als een efficiënt alternatief voor het gebruik van monoklonale antilichamen voor het vangen of neutraliseren van het virus.

De ontwikkelde nanobolletjes zouden toepassingen kunnen hebben in de biogeneeskunde, bijvoorbeeld bij zelftoedienende neusbehandelingen, in de biotechnologie, om diagnostische kits te produceren, of als een mogelijk profylactisch middel. Bovendien zou productie op grote schaal gemakkelijk en goedkoop zijn, aangezien de assemblage spontaan plaatsvindt na incubatie van de moleculen.

“De modulaire strategie die we voorstellen, zou kunnen worden aangepast voor andere interessante virussen, waarbij het corresponderende remmende domein voor het nanodeeltje wordt opgenomen. Bovendien biedt het de mogelijkheid om nanodeeltjes te bouwen die twee of meer functionele regio’s combineren, die zich tegelijkertijd op verschillende moleculen van de hetzelfde virus, om in de toekomst moleculen te creëren met verbeterde antivirale activiteiten”, zegt Salvador Ventura.