Il est bien connu que le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l’agent étiologique de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), envahit la cellule hôte humaine via sa protéine de pointe. Cette protéine s’engage avec les récepteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) sur la cellule humaine, permettant au virus de s’infiltrer et de détourner ses mécanismes métaboliques à des fins de réplication virale.
Une nouvelle nanomédecine, appelée «Nanotraps» – une famille de particules nano-activées pour piéger les virus – a été développée par une équipe de chercheurs de l’Université de Chicago, aux États-Unis. Ces nanoparticules sont conçues pour bloquer l’interaction protéine-ACE2 de pointe et inciter les macrophages à engloutir et à éliminer le virus sans être infectés.
L’équipe de recherche a fonctionnalisé des nanoparticules avec des protéines ACE2 recombinantes ou des anticorps neutralisants anti-SARS-CoV-2 et des phosphatidylsérines spécifiques à la phagocytose pour fabriquer ces nanotraps. Ces nanotraps biodégradables ont capturé efficacement le SRAS-CoV-2 et ont complètement bloqué l’infection par le SRAS-CoV-2 des lignées cellulaires humaines exprimant ACE2 et des cellules pulmonaires primaires.
Les résultats de cette équipe ont été récemment publiés sur le bioRxiv * serveur de pré-impression.
Que sont les « Nanotraps » et comment fonctionnent-ils?
L’équipe de recherche interdisciplinaire a conçu un noyau polymère d’acide polylactique (PLA) approuvé par la Food and Drug Administration (FDA), une enveloppe de liposome, des anticorps de surface ACE2 / neutralisants et des ligands de phosphatidylsérine pour concevoir le Nanotrap.
La conception de nos Nanotraps a été inspirée par la capacité des cellules tumorales à sécréter des exosomes PD-L1, qui se lient aux fonctions immunitaires des lymphocytes T et les suppriment et empêchent ainsi la destruction et l’élimination des cellules tumorales.
Les structures des nanotraps synthétisés étaient sphériques et monodispersées. Bien que plus petites que les cellules de mammifères, ces nanoparticules étaient suffisamment grandes pour se lier à plusieurs virions du SRAS-CoV-2.
Les chercheurs ont augmenté l’ACE2 ou les anticorps neutralisants sur les Nanotraps pour cibler le confinement sélectif du virus par rapport aux cellules hôtes exprimant l’ACE2. Les Nanotraps ont surpassé les équivalents ACE2 ou anticorps solubles pour capturer et contenir le SARS-CoV-2.
Après avoir contenu le virus, l’équipe a tenté de l’éliminer par phagocytose médiée par les macrophages. Ils ont utilisé des ligands phosphatidylsérine sur les nanoparticules. Les revêtements de phosphatidylsérine améliorent l’absorption des nanoparticules liposomales par les macrophages. Les virus pseudotypés et authentiques phagocytés sont éliminés in vitro.
Nos expériences de neutralisation in vitro ont démontré que nos Nanotraps servaient non seulement d’éponge pour capturer et contenir le SRAS-CoV-2, mais utilisaient également le mécanisme de phagocytose et de stérilisation des macrophages pour défendre les cellules hôtes contre l’infection.
Lorsqu’ils ont été testés pour l’entrée pseudotypée du SRAS-CoV-2 dans les cellules HEK293T surexprimant ACE2 sensibles, les cellules épithéliales pulmonaires A549 et les cellules pulmonaires primaires humaines, ainsi qu’une infection authentique par le SRAS-CoV-2 des cellules Vero E6, les chercheurs ont observé que ces nanotraps bloqué complètement le virus.
En outre, les chercheurs ont également démontré un excellent profil de biosécurité des Nanotraps in vitro (culture cellulaire) et in vivo (administration intratrachéale de Nanotraps à des souris immunocompétentes). Les chercheurs n’ont trouvé aucune différence entre les souris traitées aux Nanotraps et les témoins.
Enfin, ils ont également démontré les Nanotraps inhibant l’infection pseudotypée du SRAS-CoV-2 dans des poumons humains vivants (poumons de donneurs humains sains et non transplantables) ex vivo système de perfusion pulmonaire (EVLP).
Conception schématique, synthèse et caractérisation des nanotraps pour le SRAS-CoV-2. (A) Illustration schématique montrant le processus des Nanotraps avec noyau polymère recouvert de lipide-bicouche fonctionnalisé avec la protéine ACE2 / anticorps neutralisant. Après l’administration intratrachéale, les Nanotraps ont efficacement accumulé et piégé les virions du SRAS-CoV-2 dans le tissu pulmonaire, formant des complexes virus-Nanotrap, qui peuvent être éliminés par les macrophages via phagocytose, bloquant ainsi l’entrée des cellules virales. (BC) Diffusion dynamique de la lumière (B) et mesures du potentiel zêta (C) au cours des différentes étapes de la préparation du Nanotrap. (D) Images fluorescentes des nanotraps préparés avec noyau polymère PLA (DiD, rouge) et ACE2 (anti-ACE2-AF488, vert). La barre d’échelle représente 5 µm. Les lignes pointillées représentent le profil de tracé affiché ci-dessous. (EF) Images SEM pseudo-colorées de Nanotraps seuls (E, orange) ou avec le pseudovirus SARS-CoV-2 (F, cyan). Pour mieux visualiser la sélectivité pour la liaison virale, des nanotraps plus grands ont été imagés. La barre d’échelle représente 300 nm.
En résumé, les chercheurs présentent ici Nanotraps, une nouvelle nanomédecine, pour l’inhibition de l’infection par le SRAS-CoV-2.
Quelles sont les implications?
Le SRAS-CoV-2 a jusqu’à présent infecté plus de 104 millions de personnes et fait plus de 2,25 millions de morts. Alors que la logistique de la vaccination de masse est encore en cours de mise au point dans la plupart des régions du monde, les interventions non pharmaceutiques (INP) – telles que la distanciation sociale, les mandats de masque facial, la distanciation sociale ou physique et les verrouillages régionaux ou nationaux – restent la stratégie d’atténuation dominante. pour freiner la transmission et l’infection du SRAS-CoV-2.
À un rythme sans précédent, des candidats-vaccins contre le SRAS-CoV-2 sont développés pour prévenir l’infection. Certains ont déjà été approuvés et sont administrés dans certaines régions du monde à des groupes démographiques ciblés qui sont particulièrement vulnérables au COVID-19 grave. Mais l’immunité collective mondiale pour une foule de raisons économiques, sociales et pratiques reste une perspective lointaine. Trouver un moyen efficace de traiter les personnes atteintes d’une maladie grave ou critique reste donc une priorité de santé publique mondiale.
Malgré d’énormes efforts de recherche pour développer ou réutiliser des thérapies contre l’infection, cependant, un médicament sûr, efficace et ciblé pour traiter l’infection doit encore être approuvé et déployé. Les options thérapeutiques existantes pour les patients atteints de COVID-19 posent de nombreux défis et leur effet sur l’issue de la maladie n’est souvent pas celui attendu. Les chercheurs de cette étude offrent ainsi une réponse potentielle à ce dilemme pressant de santé publique de préoccupation mondiale.
Leur étude présente une nanomédecine qui est sûre, efficace, biocompatible, prête pour la production de masse et pratique à utiliser pour contenir et éliminer efficacement le SARS-CoV-2 pour la prévention et le traitement du COVID-19.
À un moment où la communauté scientifique mondiale est toujours à la recherche d’antiviraux sûrs, efficaces et ciblés contre l’infection par le SRAS-CoV-2, les premiers résultats prometteurs des chercheurs – à la fois in vitro et in vivo – pourrait bien présenter les premières découvertes sur un candidat thérapeutique révolutionnaire.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
