Zilveren nanodeeltjes geproduceerd door schimmel kunnen worden gebruikt om COVID-19 te voorkomen en te behandelen

Zilveren nanodeeltjes geproduceerd door de schimmel trichoderma reesei kunnen belangrijke bondgenoten worden bij de preventie en behandeling van COVID-19. Tests die op hamsters werden uitgevoerd, toonden aan dat ze niet alleen de infectie remden, maar ook de virale belasting in de longen verminderden, waardoor de ontsteking bij de knaagdieren werd versoepeld.

De studie maakt de weg vrij voor de ontwikkeling van neussprays en andere producten om verschillende virale ziekten te bestrijden, zoals HIV/AIDS, gordelroos en griep.

Zilveren nanodeeltjes zijn van belang geweest voor de farmaceutische industrie vanwege hun hoge affiniteit voor eiwitten. Afhankelijk van hun vorm en grootte trekken ze zich aan en houden ze zich aan deze moleculen, waardoor de progressie van de ziekte wordt geremd.

“Met behulp van computeranalyse hebben we geconstateerd dat de zilveren nanodeeltjes die in ons laboratorium worden geproduceerd, binden aan het spike-eiwit, een soort sleutel die het SARS-COV-2-virus gebruikt om de gastheercellen te betreden en te repliceren. Op deze manier remmen ze de binnenkomst van het virus in de cel door 50%,” zegt Roberto Do Nascimento Silva, professor in de afdeling Biochemie en de universiteit van de universiteit São Paulo (FMRP-USP) in Brazilië en auteur van de studie gepubliceerd in het dagboek Huidig ​​onderzoek in biotechnologie.

Tests in hamsters hebben aangetoond dat de effecten van het product verder kunnen gaan dan het voorkomen van COVID-19. “Het meest interessante is dat de nanodeeltjes niet alleen verhinderden dat het virus de cellen binnenkwam, maar ook in staat waren om acute longontsteking te verbeteren, een van de ergste complicaties van COVID-19, wat een levensvatbare behandeling voor de ziekte bleek te zijn,” zegt hij.

De onderzoekers ontdekten dat de zilveren nanodeeltjes de activering van het inflammasoom voorkomen-een eiwitcomplex in cellen die verantwoordelijk zijn voor de overmatige immuunrespons (cytokinestorm) bij ernstig COVID-19-en de productie van interleukine-1beta (IL-1β), een eiwit dat betrokken is bij de inflammatoire respons.

“We moeten nog steeds ons begrip verdiepen welk mechanisme betrokken is bij het remmen van de ontstekingsreactie, maar gezien de zeer inflammatoire aard van COVID-19, kan worden afgeleid dat zilveren nanodeeltjes dit proces van celschade verminderen die meestal wordt geassocieerd met verergering van ziekten en dodelijke slachtoffers,” zegt Silva.

Het werk werd uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers van FMRP-USP, de Oswaldo Cruz Foundation (Fiocruz, aangesloten bij het ministerie van Volksgezondheid), de Federal University of Alagoas (UFAL) en de Universiteit van Brasília (UNB). De groep verkregen de zilveren nanodeeltjes van T. reesei, bekend om zijn industriële toepassing bij de conversie van cellulose – een belangrijk onderdeel van plantenbiomassa – in glucose.

In het laboratorium begint de schimmel zich te vermenigvuldigen in een omgeving met een laag zuurstofgebied, waardoor een reeks reducerende enzymen als een biofactory wordt geproduceerd. Deze moleculen veranderen het zilver in bolvormige nanodeeltjes. Het is vermeldenswaard dat de enzymen en eiwitten aanwezig zijn in het T. reesei -kweekmedium fungeren als reducerende en stabiliserende middelen, waardoor de vorming van zilveren nanodeeltjes met controleerbare afmetingen en vormen wordt vergemakkelijkt.

“De biologische productie van zilveren nanodeeltjes is een duurzame biotechnologische oplossing omdat het het gebruik van giftige chemicaliën vermijdt. Deze nanodeeltjes kunnen worden gebruikt in nasale sprayformuleringen, desinfectiemiddelen, antimicrobiële coatings en in medische hulpmiddelen om de verspreiding van het virus te voorkomen,” zegt hij.

Silva wijst er ook op dat de studie, uitgevoerd met als doel de verspreiding van SARS-COV-2 te stoppen, zou kunnen dienen als basis voor de behandeling van andere virale ziekten. “Deze strategie is zeer interessant gebleken en genereert producten voor de landbouw en de medische en farmaceutische industrie.

“Oorspronkelijk onderzocht mijn laboratorium het gebruik van zilveren nanodeeltjes om borsttumorcellen te bestrijden. Met de pandemie hebben we ons werk gericht op het bestrijden van SARS-COV-2. De toepassing is breed, en er is al werk in dierstudies voor HIV en het herpesvirus, bijvoorbeeld,” zegt hij.

Hoewel zilver duur is, zegt de onderzoeker, kan de productie van nanodeeltjes worden opgeschaald om goedkope producten te produceren. Een ander belangrijk probleem is dosering.

“Zilver is giftig. Daarom gebruiken we een zeer lage dosering, tien keer minder dan wat als giftig voor het lichaam wordt beschouwd. En na acht weken is het lichaam in staat om het metaal uit het lichaam te elimineren. Dus de kosten-baten is het waard”, zegt hij. “De volgende stap in dit werk is om een ​​farmaceutische formulering te patenteren en klinische onderzoeken te starten.”