Investigadores desarrollan trampas moleculares para atacar el SARS-CoV-2

La imagen muestra nanopartículas lipídicas novedosas dirigidas al SARS-CoV-2. Crédito: Sandro Satta, UCLA

Un equipo de investigación dirigido por científicos de UC Riverside y UCLA ha diseñado nuevas nanopartículas para que sirvan como «trampas moleculares» para atacar el SARS-CoV-2, el virus que propaga el COVID-19. Las trampas se unen al SARS-CoV-2 y evitan que ataque a los macrófagos, glóbulos blancos que rodean y matan a los microorganismos.

«Estas nanopartículas pueden ayudar a mantener la función regular de los glóbulos blancos para combatir la infección por virus», dijo Changcheng Zhou, profesor de ciencias biomédicas en la Facultad de Medicina de la UCR, quien codirigió la investigación con Tzung K. Hsiai, un profesor de medicina y bioingeniería en UCLA.

Macrófagos

Zhou explicó que los macrófagos sirven como células inmunitarias de primera línea en respuesta a la infección por SARS-CoV-2 al reconocer y tragar virus. Estas células también producen citoquinas, cuya producción es una parte importante de la respuesta inmunitaria del cuerpo, pero puede salirse de control. La tormenta de citocinas inducida por el virus, la inundación del torrente sanguíneo por parte del sistema inmunitario con proteínas inflamatorias llamadas citocinas que sigue a una infección, puede matar tejidos y dañar órganos. Zhou dijo que los macrófagos inflamados son capaces de infiltrarse en diferentes tejidos para causar efectos adversos asociados con la COVID-19, como miocarditis o inflamación del corazón.

«Nuestros hallazgos pueden potencialmente usarse para tratar enfermedades asociadas con la COVID-19, incluidas las enfermedades del corazón», dijo. «Además de la inflamación o lesión pulmonar, aproximadamente el 15 % de los pacientes con COVID-19 con afecciones preexistentes pueden desarrollar arritmia cardíaca aguda y miocarditis, y los macrófagos pueden desempeñar un papel importante en este proceso».

Mecanismos Los científicos no conocen por completo las disfunciones subyacentes de los macrófagos mediadas por el SARS-CoV-2. Según Zhou, esto se debe a que muchas células inmunitarias, incluidos los macrófagos, expresan niveles bajos de ACE2 humano o hACE2, el receptor del SARS-CoV-2.

«Estudios anteriores en esta línea de trabajo se han centrado principalmente en los mecanismos dependientes de hACE2», dijo. «Nuestros resultados, por otro lado, sugieren que el SARS-CoV-2 puede secuestrar macrófagos e inducir respuestas inflamatorias incluso sin hACE2».

Trampas moleculares

Zhou y su equipo exploraron la neutralización SARS-CoV-2 con partículas de liposomasmoléculas que pueden usarse para transportar medicamentos u otras sustancias a los tejidos como una estrategia terapéutica innovadora para tratar enfermedades asociadas con COVID-19. El equipo usó nanopartículas para diseñar «Liposome-hACE2» para usarlo como señuelo.

«El virus SARS-CoV-2 se une a hACE2 en la superficie de los liposomas en lugar de a las células inmunitarias, lo que evita que conduzca a la inflamación mediada por macrófagos», dijo Zhou. «También es posible que el liposoma-hACE2, con o sin unión al SARS-CoV-2, pueda ser internalizado por los macrófagos, lo que puede inhibir la replicación de partículas virales del SARS-CoV-2. Esto contribuye a la disminución de las respuestas inflamatorias».

Los análisis se realizaron en macrófagos en humanos y ratones. En el tejido murino, los investigadores encontraron que las trampas moleculares inhibían la infiltración de macrófagos inducida por la proteína pico del SARS-CoV-2 en el pulmón y el corazón, lo que suprimía la inflamación pulmonar y cardíaca. El equipo también descubrió que la proteína espiga estimulaba la inflamación al activar una vía de señalización llamada NF-B.

«Las nanopartículas que desarrollamos son muy eficientes contra la inflamación inducida por virus», dijo Zhou. «La eliminación de la quinasa IB, un regulador clave para la señalización de NF-B, puede abolir las respuestas inflamatorias de macrófagos inducidas por proteínas de pico. Por lo tanto, la quinasa IB es esencial para la inflamación de macrófagos inducida por virus. Podría ser un objetivo importante para combatir el SARS- virus CoV-2».

La investigación fue financiada en parte por la Asociación Estadounidense del Corazón y el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre.

Zhou y Hsiai se unieron a la investigación de Sandro Satta y Susana Cavallero en UCLA; Zhaojie Meng y Rebecca Hernandez en UCR; y Tong Zhou en la Universidad de Nevada, Reno. Satta y Meng contribuyeron igualmente al trabajo.

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Los macrófagos desempeñan un papel clave en el daño pulmonar durante la COVID-19 Más información: La investigación está disponible en formato PDF en www.thno.org/ms/doc/3527/ epub/ … e/thno_66831w2_1.pdf

Sandro Satta et al, Un señuelo ACE2 nano-liposoma-humano diseñado neutraliza la inflamación inducida por la proteína Spike del SARS-CoV-2 en macrófagos murinos y humanos, Theranostics (2022). DOI: 10.7150/thno.66831