Covid-19: Τι θα γινόταν αν η πρόληψη αναπνευστικών ασθενειών όπως η COVID-19 και η γρίπη μπορούσε να είναι τόσο εύκολη όσο ένα γρήγορο ψέκασμα ρινικού σπρέι κάθε πρωί; Πολυάριθμα βακτήρια και ιοί, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που προκαλούν την COVID-19 και τη γρίπη, εισέρχονται στο σώμα μέσω των πνευμόνων όταν οι άνθρωποι αναπνέουν, με αποτέλεσμα να νοσούν. Οι μηχανικοί του Johns Hopkins δημιούργησαν λεπτές, νηματοειδείς κλωστές μορίων που ονομάζονται υπερμοριακά νήματα και έχουν σχεδιαστεί για να ψεκάζονται στη μύτη, εμποδίζοντας αυτούς τους επιβλαβείς ιούς να εισέλθουν στους πνεύμονες. “Η ιδέα είναι ότι τα νημάτια θα λειτουργούν σαν σφουγγάρι για να απορροφούν τον ιό SARS-CoV-2 και άλλους ιούς πριν προλάβουν να συνδεθούν με τα κύτταρα των αεραγωγών μας. Ακόμη και αν το θεραπευτικό μπορεί να εμποδίσει τον ιό για μία ή δύο ώρες, αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο όταν οι άνθρωποι πρέπει να βρίσκονται σε δημόσιο χώρο”, δήλωσε ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Honggang Cui, βασικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Νανοβιοτεχνολογίας και αναπληρωτής καθηγητής χημικής και βιομοριακής μηχανικής στη Σχολή Μηχανικής Whiting του Johns Hopkins.
Τα αποτελέσματα της ομάδας εμφανίστηκαν πρόσφατα στην επιθεώρηση Matter και η εργασία έγινε μέσω συνεργασίας με τον Hongpeng Jia, επίκουρο καθηγητή χειρουργικής, και άλλους ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Johns Hopkins. Το κλειδί αυτής της προσέγγισης είναι ο τρόπος με τον οποίο τα νημάτια μεταφέρουν έναν υποδοχέα που ονομάζεται μετατρεπτικό ένζυμο της αγγειοτενσίνης-2 ή ACE2. Αυτοί οι υποδοχείς βρίσκονται επίσης σε κύτταρα στη ρινική επένδυση, στην επιφάνεια των πνευμόνων και στο λεπτό έντερο και έχουν πολλούς βιολογικούς ρόλους, όπως η ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης και της φλεγμονής. Ο νέος κορωνοϊός εισέρχεται στον οργανισμό μας κυρίως μέσω αλληλεπιδράσεων με αυτόν τον υποδοχέα. Η χαρακτηριστική πρωτεΐνη spike του ιού κάνει κλικ σε αυτόν τον υποδοχέα, όπως ένα κλειδί μπαίνει σε μια κλειδαριά, επιτρέποντάς του να εισέλθει στο κύτταρο και να πολλαπλασιαστεί. Μόλις ο ιός κλειδωθεί στο κύτταρο, εμποδίζει το κύτταρο να εκτελέσει τις φυσιολογικές του λειτουργίες, οδηγώντας και επιδεινώνοντας τις λοιμώξεις. Οι ερευνητές γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι η προσθήκη επιπλέον μετατρεπτικού ενζύμου της αγγειοτενσίνης-2 ACE2 στους αεραγωγούς μπορεί να εμποδίσει την είσοδο του ιού, εμποδίζοντας ουσιαστικά τον ιό να συνδεθεί με το μετατρεπτικό ένζυμο της αγγειοτενσίνης-2 ACE2 στους πνεύμονες. Ωστόσο, δεδομένου ότι το μετατρεπτικό ένζυμο της αγγειοτενσίνης-2 ACE2 έχει βιολογικές λειτουργίες, η απλή χορήγηση περισσότερου μετατρεπτικού ενζύμου της αγγειοτενσίνης-2 ACE2 στον οργανισμό μπορεί να έχει απρόβλεπτες επιπλοκές. Το πρόσφατα κατασκευασμένο νήμα της ερευνητικής ομάδας, που ονομάζεται fACE2, χρησιμεύει ως σημείο πρόσδεσης δολώματος για τον ιό, με κάθε νήμα να προσφέρει αρκετούς υποδοχείς για να προσκολληθεί η πρωτεΐνη ακίδας SARS-CoV-, και αποσιωπά τις βιολογικές λειτουργίες του μετατρεπτικού ενζύμου της αγγειοτενσίνης-2 ACE2 για την αποφυγή πιθανών παρενεργειών.
“Το σχέδιό μας είναι ότι αυτό θα χορηγείται ως ρινικό ή στοματικό σπρέι, επιτρέποντάς του να αιωρείται στους πνεύμονες ή να εγκαθίσταται στην επιφάνεια των αεραγωγών και των πνευμόνων. Όταν ένα άτομο εισπνέει τον ιό SARS-CoV-, ο ιός θα ξεγελαστεί ώστε να συνδεθεί με τον υποδοχέα δόλωμα και όχι με τους υποδοχείς ACE2 στα κύτταρα”, δήλωσε ο Cui. Και επειδή τα νημάτια προσελκύουν τη χαρακτηριστική πρωτεΐνη spike του SARS-CoV-2, θα πρέπει να λειτουργήσει εξίσου καλά σε οποιεσδήποτε τρέχουσες ή μελλοντικές παραλλαγές, προβλέπουν οι ερευνητές. Η ομάδα δοκίμασε τον σχεδιασμό της σε μοντέλα ποντικών και διαπίστωσε ότι το νήμα τους όχι μόνο ήταν παρόν στους πνεύμονες των τρωκτικών έως και 24 ώρες αργότερα, αλλά επίσης δεν προκάλεσε φλεγμονή ή εμφανή βλάβη στις δομές των πνευμόνων, γεγονός που υποδηλώνει ότι το fACE2 μπορεί να διατηρηθεί στους πνεύμονες για κάποιο χρονικό διάστημα και είναι ασφαλές. Ενώ η αρχική προσέγγιση της ομάδας ήταν να σχεδιάσει ένα προληπτικό θεραπευτικό μέσο, λένε ότι μπορεί επίσης να έχει τη δυνατότητα να θεραπεύσει άτομα με ενεργές λοιμώξεις COVID-19, εμποδίζοντας τον πολλαπλασιασμό των νεοαποκτηθέντων ιών. “Πιστεύουμε ότι το fACE2 θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί και σε άλλους αναπνευστικούς ιούς που χρησιμοποιούν τον υποδοχέα του μετατρεπτικού ενζύμου της αγγειοτενσίνης-2 ή ACE2 για να διεισδύσουν στα κύτταρα. Ο σχεδιασμός του νήματος είναι ευέλικτος και μπορεί να τροποποιηθεί ώστε να μεταφέρει διάφορες θεραπευτικές πρωτεΐνες που στοχεύουν σε διαφορετικούς υποδοχείς”, δήλωσε ο Jia.