Para infectar a sus víctimas, la influenza A se dirige a los pulmones, donde se adhiere al ácido siálico presente en la superficie de las células. Por eso, los investigadores crearon el señuelo perfecto: una nanopartícula esférica cuidadosamente construida y recubierta de ácido siálico que atrae al virus de la influenza A hacia su perdición. Cuando se pulveriza en los pulmones, la terapia con nanopartículas atrapa la influenza A y la retiene hasta que el virus se autodestruye.
En un estudio realizado con ratones inmunodeprimidos, la terapia con nanopartículas redujo la mortalidad por influenza A del 100 % al 25 % en 14 días. Este novedoso enfoque, radicalmente diferente de las vacunas existentes contra la influenza A y de los tratamientos basados en inhibidores de la neuraminidasa, podría extenderse a una serie de virus que utilizan un enfoque similar para infectar a los seres humanos, como el Zika, el VIH y la malaria. Los resultados se han publicado hoy en la edición avanzada en línea de la revista Nature Nanotechnology.
“En lugar de bloquear el virus, imitamos su objetivo, lo cual es un enfoque completamente novedoso”, afirmó Robert Linhardt, experto en glicoproteínas y profesor del Instituto Politécnico Rensselaer, quien dirigió la investigación. “Es eficaz contra la influenza y tenemos motivos para creer que funcionará con muchos otros virus. Podría ser un tratamiento terapéutico en casos en los que la vacuna no es una opción, como la exposición a una cepa imprevista o en pacientes inmunodeprimidos”.”
El proyecto es una colaboración entre investigadores del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios (CBIS) de Rensselaer y varias instituciones de Corea del Sur, entre ellas la Universidad Nacional de Kyungpook. El autor principal, Seok-Joon Kwon, investigador científico del CBIS, coordinó el proyecto a nivel internacional, lo que permitió a las instituciones surcoreanas probar un medicamento diseñado y caracterizado en Rensselaer. Entre los autores se encuentran Kwon, Linhardt, Ravi S. Kane, Jonathan S. Dordick, Marc Douaisi y Fuming Zhang, de Rensselaer; y los investigadores coreanos Kyung Bok Lee, Dong Hee Na, Jong Hwan Kwak, Eun Ji Park, Jong-Hwan Park, Hana Youn y Chang-Seon Song.
Para acceder al interior de una célula y replicarse, el virus de la influenza A primero debe unirse a la superficie celular y luego separarse de ella. Se une a la proteína hemaglutinina y rompe ese vínculo con la enzima neuraminidasa. El virus de la influenza A produce numerosas variaciones de hemaglutinina y neuraminidasa, todas ellas antígenos dentro del patógeno que provocan una respuesta del sistema inmunológico. Las cepas de la influenza A se caracterizan según la variación de hemaglutinina y neuraminidasa que portan, de ahí el origen de las conocidas designaciones H1N1 o H3N2. La terapia con nanopartículas se centra en este proceso para combatir el virus.
Existen medicamentos para combatir el virus, pero todos son vulnerables a la continua evolución antigénica del virus. Una vacuna anual solo es eficaz si coincide con la cepa del virus que infecta el organismo. Además, el virus ha demostrado su capacidad para desarrollar resistencia a una clase de fármacos basados en inhibidores de la neuraminidasa, que se unen a esta enzima y la bloquean.
La nueva solución se centra en un aspecto de la infección que no cambia: todas las variedades de hemaglutinina de la influenza A deben unirse al ácido siálico humano. Para atrapar el virus, el equipo diseñó un dendrímero, una nanopartícula esférica con ramificaciones en forma de árbol que emanan de su núcleo. En las ramificaciones más externas, unieron moléculas, o “ligandos”, de ácido siálico.
La investigación descubrió que el tamaño del dendrímero y la distancia entre los ligandos son fundamentales para el funcionamiento de la terapia con nanopartículas. La hemaglutinina se presenta en grupos de tres, o “trímeros”, en la superficie del virus, y los investigadores descubrieron que una distancia de 3 nanómetros entre los ligandos daba como resultado la unión más fuerte a los trímeros. Una vez unida al dendrímero densamente empaquetado, la neuraminidasa viral es incapaz de romper el enlace. La cubierta del virus contiene millones de trímeros, pero la investigación reveló que solo unos pocos enlaces provocan que el virus descargue su carga genética y, en última instancia, se autodestruya.
Anteriormente se había probado un enfoque diferente, utilizando una nanopartícula menos estructurada, en una investigación no relacionada, pero la nanopartícula seleccionada resultó ser tóxica y podía ser inactivada por la neuraminidasa. El nuevo enfoque es mucho más prometedor.
“El principal logro fue diseñar una arquitectura optimizada para unirse tan fuertemente a la hemaglutinina que la neuraminidasa no puede introducirse y liberar el virus”, explicó Linhardt. “Queda atrapado”.”
“La arquitectura nanoestructurada de los glicanos es importante para inhibir la infección por el virus de la influenza A” aparece en la publicación anticipada en línea (AOP) publicada hoy en el sitio web de Nature Nanotechnology. El identificador de objeto digital de este artículo es 10.1038/nnano.2016.181.
En Rensselaer, esta investigación cumple con la visión de The New Polytechnic, un paradigma emergente para la educación superior, que reconoce que los desafíos y oportunidades globales son tan complejos que ni siquiera la persona más talentosa puede abordarlos por sí sola. Rensselaer sirve como punto de encuentro para la colaboración, trabajando con socios de diferentes disciplinas, sectores y regiones geográficas para abordar los retos globales, incluidos los avances en la terapia con nanopartículas para el tratamiento de la gripe, y aborda algunos de los retos tecnológicos más acuciantes del mundo, desde la seguridad energética y el desarrollo sostenible hasta la biotecnología y la salud humana. El Nuevo Politécnico es transformador en el impacto global de la investigación, en su pedagogía innovadora y en las vidas de los estudiantes de Rensselaer.
Fuente: http://www.dddmag.com/news/2016/11/nano-decoy-lures-human-influenza-virus-its-doom
Fecha: 11/02/2016