Ученые из Бостонского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего, США предложили новый способ борьбы с инфекцией SARS-CoV-2 — наночастицы, состоящие из полимерного биоразлагаемого ядра и оболочки — мембраны человеческих клеток, наиболее подверженных заражению. Задача таких частиц — перехватить или «поглотить» вирус, не позволяя ему проникнуть в клетки организма, поэтому авторы дали им название «наногубки» (nanosponges).

Новому коронавирусу необходимо связаться с определенными клеточными белками, чтобы заразить клетку. Именно на это явление ориентировались авторы. Известно, что медиаторами коронавируса служат человеческие белки ACE2 и CD147. Эти белки экспрессируются на поверхности альвеолярных эпителиальных клеток типа II. CD147 также экспрессируют макрофаги — иммунные клетки, играющие значительную роль в протекании коронавирусных инфекций. Для создания наногубок ученые использовали мембраны клеток именно этих типов, предполагая, что SARS-CoV-2 будет эффективно связываться с наногубками, теряя способность заражать живые клетки. После этого нежизнеспособный вирус должен утилизироваться иммунными клетками. Принцип действия наногубок показан на видео.

Наногубки с мембранами клеток легких получили название Epithelial-NS; наногубки, несущие мембраны макрофагов, были названы MΦ-NS. С помощью вестерн-блоттинга ученые подтвердили наличие в оболочках клеточных белков ACE2, TMPRSS2 и DPP4 для Epithelial-NS и ACE2, CLEC10 и CD147 для MΦ-NS. Для оценки токсичности наногубок высокую дозу Epithelial-NS и MΦ-NS вводили мышам интратрахеально и через три дня проверяли состояние легочной ткани. Гистопатологический анализ не выявил повреждений легких у мышей. Показатели крови также свидетельствовали о безопасности наногубок.

Далее ученые протестировали нейтрализующую активность наногубок in vitro. Наногубки в различных концентрациях инкубировались с суспензией SARS-CoV-2 в течение часа при 37°C, а затем смесью обрабатывали монослой клеток Vero E6. При концентрации наногубок 5 мг/мл заразность вируса снижалась на 93% в случае Epithelial-NS и на 88% в случае MΦ-NS, по сравнению с положительным контролем.

Авторы считают, что биомиметическая платформа на основе наногубок имеет преимущества перед противовирусными веществами и вакцинами, так как наногубки не атакуют патоген, но защищают клетки от инфицирования.

«Обычно разработчики лекарств вникают глубоко в детали устройства патогена, чтобы найти потенциальные мишени для препаратов, — говорит профессор Лянфан Чжан, лидер команды Калифорнийского университета. — Мы пошли другим путем. Нам только нужно знать, какие клетки атакует патоген. Затем мы защитим их с помощью биомиметиков».

Такой подход делает наногубки нечувствительными к мутациям патогена: до тех пор, пока вирус может распознавать конкретные клетки и зараэать их, наногубки сохраняют биомиметические свойства. Оценка эффективности Epithelial-NS и MΦ-NS против инфекции SARS-CoV-2 на животных моделях пройдет в ближайшие несколько месяцев.

Команда профессора Чжана разработала биомиметическую платформу более десяти лет назад. Самые первые наногубки покрыты мембраной красных кровяных клеток и предназначены для лечения бактериальной пневмонии. Эти наногубки прошли все этапы доклинических испытаний, и разработчики подали заявку в FDA на присвоение им статуса IND. Внедрением наногубок в клиническую практику занимается компания Cellics Therapeutics, в число основателей которой входит профессор Чжан.