Proteinbasierte Nanopartikel zur Neutralisierung des SARS-CoV2-Virus

Von Amyloidproteinen inspirierte Nanomaterialien gewinnen aufgrund ihrer Modularität, kontrollierten Selbstorganisation und Stabilität an Interesse in der Nanotechnologie. Ein entscheidender Vorteil dieser Materialien ist die Möglichkeit, durch genetisches Design Proteinmoleküle mit der gewünschten Funktionalität einzubauen. Viele sind jedoch für biomedizinische Anwendungen ungeeignet, da sie unlöslich sind und nicht in Körperflüssigkeiten verabreicht werden können.

Forscher der Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) haben eine neue Art von Nanopartikeln entwickelt, die von der Struktur von Amyloiden inspiriert sind und in der Lage sind, das SARS-CoV2-Virus zu neutralisieren. Die als OligoBinder bezeichneten Nanostrukturen sind löslich, biokompatibel und stabil im Plasma und haben eine hohe Fähigkeit, virale Partikel zu binden. Diese Bindung blockiert die Interaktion zwischen dem Virus-Spike-Protein und dem für die Infektion verantwortlichen ACE2-Rezeptor auf der Zellmembran.

Die Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift ACS Angewandte Materialien und Grenzflächenwurde von Salvador Ventura und Susanna Navarro, Forschern der Abteilung für Biochemie und Molekularbiologie und des Instituts für Biotechnologie und Biomedizin (IBB) der UAB, geleitet.

Um die Nanopartikel zu entwickeln, nutzten die Forscher die Selbstorganisationsfähigkeit eines kleinen Hefepeptids namens Sup35, an das sie zwei Miniproteine, LCB1 und LCB3, fusionierten. Diese Miniproteine ​​werden aus drei Helices gebildet, sind sehr stabil und gehen vielfache Kontakte mit dem viralen Protein ein.

Ihr modularer Ansatz ermöglichte es ihnen, zwei kugelförmige Nanopartikel zu entwerfen, die jeweils mehr als 20 Kopien von LCB1 oder LCB3 auf ihrer Oberfläche tragen. „Diese Tatsache verleiht den Nanopartikeln eine große Avidität für das Virus und ermöglicht es ihnen, gleichzeitig an mehrere Spike-Proteine ​​zu binden“, erklärt Susanna Navarro.

Die Forscher, die ihre Studie an Partikeln durchgeführt haben, die dem SARS-CoV2-Virus (SC2-VLP) ähneln, heben die große Hemmkraft dieser neuen Nanopartikel und ihr Potenzial als effiziente Alternative zur Verwendung von monoklonalen Antikörpern zum Einfangen oder Neutralisieren hervor das Virus.

Die entwickelten Nanokügelchen könnten Anwendungen in der Biomedizin haben, beispielsweise in selbstverabreichten Nasenbehandlungen, in der Biotechnologie, zur Herstellung von Diagnosekits oder als potenzielles prophylaktisches Mittel. Außerdem wäre eine großtechnische Produktion einfach und kostengünstig, da der Zusammenbau spontan nach der Inkubation der Moleküle erfolgt.

„Die von uns vorgeschlagene modulare Strategie könnte für andere interessierende Viren angepasst werden, indem die entsprechende inhibitorische Domäne in das Nanopartikel eingebaut wird. Darüber hinaus bietet sie die Möglichkeit, Nanopartikel zu bauen, die zwei oder mehr funktionelle Regionen kombinieren, die gleichzeitig auf verschiedene Moleküle des Virus abzielen würden gleichen Virus, um in Zukunft Moleküle mit verbesserter antiviraler Aktivität herzustellen“, sagt Salvador Ventura.