Интраназальная маска защитила мышей от коронавируса

Такие заболевания, как COVID-19 и грипп, передаются воздушно-капельным путем. Заражение происходит при вдыхании капель микронного размера с вирусными частицами, которые распространяет больной человек при дыхании, разговоре, кашле и чиханье. Во время пандемии одной из защитных стратегий было ношение масок. Однако их защитный эффект составляет всего 67%, а в случае омикрона — и того меньше. Необходимы новые способы предотвращения заражения. Китайские исследователи предположили, что можно нанести защитный слой непосредственно в нос.

В новой работе ученые предложили так называемую интраназальную маску, состоящую из положительно заряженного термочувствительного гидрогеля с микроскопическими везикулами, полученными из клеток (MV). Эти везикулы содержат на поверхности вирусные рецепторы. Полученный в итоге MV-GEL, который при комнатной температуре находится в жидком виде, распыляется в носовую полость, где быстро застывает до геля при температуре тела. Это обеспечивает долговременную защиту. Положительный заряд гидрогеля способствует захвату отрицательно заряженных капель, а рецепторы на поверхности везикул взаимодействуют с вирусными частицами, захватывая и инактивируя их. Защитные свойства новой маски проверили на мышах и на модели дыхательной системы человека.

MV не содержат органелл, ДНК и других компонентов клетки, так что захваченный вирус не может реплицироваться. Сначала авторы получили MV из клеток, оверэкспрессирующих ACE2 на поверхности, для захвата SARS-CoV-2. Для этого клетки 293T трансфицировали плазмидой с ACE2 и отобрали клетки с оверэкспрессией. Затем их обработали микотоксином цитокалазином B для получения MV. Авторы проверили, что эти везикулы имеют ACE2 на поверхности и могут захватывать псевдовирус SARS-CoV-2 при температуре 37 °C. Более того, подобные MV могут защищать ACE2-293T клетки от заражения псевдовирусом. MV сохраняли свои свойства спустя три месяца хранения при температуре 4 °C.

Термочувствительный гидрогель авторы получили из хитозана и β-глицерофосфата натрия, используя свои наработки. При комнатной температуре он жидкий, а при температуре тела застывает. Его смешали с MV и получили MV-GEL. Добавление MV не изменило свойство гидрогеля. В опытах in vitro MV-GEL захватывал капли с вирусными частицами.

Авторы проверили защитные свойства гидрогеля на мышах. Сначала они посмотрели, не будет ли гидрогель мешать им дышать. MV-GEL вводили интраназально, при этом мыши дышали нормально. Более того, гидрогель не нарушал слизистую оболочку носа. Признаков токсичности, таких как выработка воспалительных токсинов, нарушения при гистологическом анализе органов и изменения биохимии крови, также не наблюдалось.

Если вносить в носовую полость одни MV без гидрогеля, они исчезают уже через четыре часа. Напротив, в составе гидрогеля MV детектировались и через восемь часов после нанесения.

Через восемь часов после нанесения MV или MV-GEL авторы изучили органы мышей. Они выявили накопление MV в легких в первой группе, но во второй группе MV детектировались только в носовой полости. Ни в одной группе MV не выявлялись в мозге.

Защитные свойства гидрогеля проверили на трансгенных мышах, экспрессирующих ACE2 в носовой полости и легких. MV-GEL защитил носовую полость и легкие мышей от заражения псевдовирусом, продемонстрировав явные преимущества перед свободными MV и гидрогелем без MV.

Опыты повторили с вирусом гриппа A (H1N1). Для получения MV в клетках оверэкспрессировали ген ST6GAL1. Гидрогель с этими MV защищал мышей от проникновения низких доз вируса в клетки носовой полости и легких, хотя и не до конца. В результате уменьшались также уровни воспалительных цитокинов в легких зараженных мышей. Если же мышей заражали высокими дозами вируса, то в результате применения гидрогеля мыши позже начинали терять в весе и быстрее выздоравливали, что, скорее всего, говорит о снижении вирусной нагрузки. Более того, гидрогель мешает передаче вируса между мышами.

Далее исследователи получили снимки носовой полости человека с помощью компьютерной томографии и выполнили компьютерную симуляцию, чтобы показать, что MV-GEL может также защитить человека. Результаты были обнадеживающие, причем как при симуляции дыхательной системы взрослого человека, так и ребенка.

Однако исследователи пошли дальше и создали модель носовой полости человека с помощью 3D-принтера. Они также приготовили органоиды легких из клеток донора. Объединив эти элементы с системой подачи воздуха, они получили модель дыхательной системы человека. Нанесенный в носовую полость MV-GEL защитил органоид легкого от заражения вирусом гриппа: в нем не детектировался N-белок и было намного меньше мРНК через 24 и 48 часов. Также не было признаков апоптоза.

Авторы считают, что их везикулы можно модифицировать и под другие вирусы или под несколько вирусов сразу. Они предупреждают, что люди, носящие интраназальную маску, должны избегать низких температур (ниже 8 °C), поскольку это может препятствовать застыванию геля. Исследователи работают над улучшениями качества гидрогеля.

Назальный спрей с антителами защищает от коронавирусной инфекции