Para infectar a sus víctimas, la gripe A se dirige a los pulmones, donde se adhiere al ácido siálico de la superficie de las células. Así que los investigadores crearon el señuelo perfecto: Una nanopartícula esférica cuidadosamente construida y recubierta de ácido siálico atrae al virus de la gripe A hacia su perdición. Cuando se rocía en los pulmones, la terapia de nanopartículas atrapa la gripe A, reteniéndola hasta que el virus se autodestruye.
En un estudio con ratones inmunodeprimidos, el tratamiento con nanopartículas redujo la mortalidad por gripe A del 100% al 25% en 14 días. El novedoso método, radicalmente distinto de las vacunas contra la gripe A existentes y de los tratamientos basados en inhibidores de la neuraminidasa, podría extenderse a una serie de virus que utilizan un método similar para infectar a los humanos, como el Zika, el VIH y la malaria. Los resultados se publican hoy en la edición avanzada en línea de la revista Nature Nanotechnology.
"En lugar de bloquear el virus, imitamos su diana: es un planteamiento completamente novedoso", afirma Robert Linhardt, experto en glicoproteínas y profesor del Instituto Politécnico Rensselaer que dirigió la investigación. "Es eficaz con la gripe y tenemos motivos para creer que funcionará con muchos otros virus. Podría ser terapéutico en casos en los que la vacuna no es una opción, como la exposición a una cepa imprevista, o con pacientes inmunodeprimidos."
El proyecto es fruto de la 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 Kyungpook. El autor principal, Seok-Joon Kwon, investigador científico del CBIS, coordinó el proyecto a través de las fronteras, lo que permitió a las instituciones surcoreanas probar un fármaco diseñado y caracterizado en Rensselaer. Entre los autores figuran 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, la gripe A debe primero unirse a la superficie celular y luego liberarse. Se une con la proteína hemaglutinina, y corta ese enlace con la enzima neuraminidasa. La gripe A produce numerosas variaciones de la hemaglutinina y la neuraminidasa, que son antígenos del patógeno que provocan una respuesta del sistema inmunitario. Las cepas de gripe A se caracterizan según la variación de hemaglutinina y neuraminidasa que lleven, de ahí el origen de las conocidas denominaciones H1N1 o H3N2. La terapia con nanopartículas se dirige a este proceso para combatir el virus.
Existen medicamentos contra el virus, pero todos son vulnerables a la continua evolución antigénica del virus. Una vacuna anual sólo es eficaz si coincide con la cepa del virus que infecta el organismo. Y el virus ha demostrado su capacidad para desarrollar resistencia a una clase de terapias basadas en inhibidores de la neuraminidasa, que se unen a la neuraminidasa y la bloquean.
La nueva solución se dirige a un aspecto de la infección que no cambia: todas las variedades de hemaglutinina de la gripe A deben unirse al ácido siálico humano. Para atrapar el virus, el equipo diseñó un dendrímero, una nanopartícula esférica con ramas en forma de árbol que emanan de su núcleo. En las ramas más externas unieron moléculas o "ligandos" de ácido siálico.
La investigación descubrió que el tamaño del dendrímero y el espaciado entre los ligandos son esenciales para la función 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 separación de 3 nanómetros entre los ligandos producía la unión más fuerte a los trímeros. Una vez unida al dendrímero densamente empaquetado, la neuraminidasa vírica es incapaz de romper el enlace. La cubierta del virus contiene millones de trímeros, pero la investigación reveló que sólo 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 mayor logro ha sido diseñar una arquitectura optimizada para que se adhiera tan fuertemente a la hemaglutinina que la neuraminidasa no pueda entrar y liberar el virus", explica Linhardt. "Queda atrapado".
"Nanostructured glycan architecture is important in the inhibition of influenza A virus infection" aparece en la publicación en línea avanzada (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 la visión de la Nueva Politécnica, un paradigma emergente para la educación superior, que reconoce que los retos y oportunidades globales son tan complejos que no pueden ser abordados ni siquiera por la persona con más talento trabajando sola. Rensselaer sirve de encrucijada para la colaboración -trabajando con socios de distintas disciplinas, sectores y regiones geográficas, para abordar 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. La Nueva Politécnica es transformadora 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
Añadir un comentario