Nanobureţii sau nanospongii – o soluţie foarte promiţătoare în combaterea noului coronavirus (COVID-19), diferită şi mai rapidă decât posibilele vaccinuri şi tratamente

Nanobureţii sau “nanospongii” reprezintă soluţia spectaculoasă şi foarte promiţătoare în lupta cu noul coronavirus (COVID-19), în condiţiile în care, în toată lumea, găsirea unui vaccin sau a unor tratamente viabile pare a fi un drum lung, incert, complicat şi imprevizibil, ca şi evoluţia acestei pandemii.

Această abordare complet nouă – nanobureţii contra COVID-19 – este cu atât mai interesantă cu cât ar putea fi aplicată unui spectru larg de boli virale. “Spre deosebire de un medicament sau un anticorp – spunea unul dintre specialiştii implicaţi în această cercetare – care blochează în mod specific infecţia sau replicarea unui virus, nanobureţii ar putea funcţiona de o manieră mult mai generală, în tratamentul bolilor infecţioase virale, rămânând eficienţi şi în cazul unor mutaţii a SARS-CoV-2 sau ar putea fi utilizaţi şi într-o posibilă nouă pandemie, încă necunoscută”.

Ce sunt nanobureţii?

Acest concept revoluţionar – nanobureţii/nanospongii – aparţine unei echipe de cercetători de la Universitatea San Diego, California, SUA, coordonaţi de Anthony Griffiths, profesor a de microbiologie, şi de Liangfang Zhang, inginer în nanotehnologie.

Rezultatele testelor făcute pe eşantioanele trimise la Laboratorul Național de Boli Infecțioase Emergente (NEIDL), din Boston, au întrecut aşteptările, nanobureţii inhibând rapid aproape 90% din infecţiozitatea SARS-CoV-2.

Principiul de la care au pornit cercetările a fost acela de a găsi nu un medicament care să distrugă virusul, ci de a-l “amăgi”, de a-l atrage într-o capcană şi a-l abate de la celulele umane, cu ajutorul nanobureţilor care acţionează ca ţinte false.

Se ştie acum, în urma secvenţierii genomului coronavirusului SARS-CoV-2, realizată, cu tehnologie de ultimă generaţie, că, pentru a infecta celulele umane, noul coronavirus se leagă de proteine, în special de receptorii ACE2 (enzima de conversie a angiotensinei – ACE2) şi CD 147, pentru a pătrunde în celula gazdă.

Nanobureţii imită perfect celulele umane, au fost concepuţi ca nişte “ispite biomimetice”, sunt de mii de ori mai mici decât grosimea unui fir de păr şi sunt, de fapt, nişte capsule minuscule de polimer, înconjurate de membrane de celule epiteliale, extrase din celulele pulmonare (pe care SARS-CoV-2 le atacă, în primul rând) sau din celulele macrofage, care au rolul de a ingera agentul invadator de către celulă. Dintr-o membrană a unei singure celule sanguine se pot obţine membrane de camuflaj pentru mii de nanobureţi.

Ca şi celulele din corpul uman, nanobureţii au aceiaşi receptori de proteine ca cei pe care se fixează virusul. Se numesc “nanobureţi”, pentru că au un aspect poros, dar şi pentru că “absorb” virusurile din organism ca un burete.

Cercetătorii de la Universitatea San Diego au conceput şi o altă categorie de nanobureţi, creaţi din particula de bază, dar înconjurată, de această dată, cu membrană cu celule imunitare, care au rolul de a preveni “furtuna de citokine” sau “furtuna imunologică”, despre care se ştie că s-a manifestat în multe cazuri la pacienţi infectaţi cu noul coronavirus, constând într-o reacţie disproporţionată, exagerată, a sistemului imunitar, în faţa agenţilor patogeni.

În ambele cazuri, şi în lupta cu SARS-CoV-2, şi în cazul şocului citokinic, particulele virale de coronavirus, “amăgite” cu nanobureţi, şi-au pierdut capacitatea de infectare cu 90%, mai exact, 93%, respectiv 89%, în cazul furtunii imunologice, ceea ce este un rezultat excepţional.

Nanobureţii/nanospongii – un tratament aproape universal?

Conceptul de nanobureţi este cu totul nou în contextul luptei actuale cu pandemia de coronavirus, cu acest virus despre care chiar şi informaţiile care vin din partea lumii ştiinţifice sunt adesea contradictorii şi despre care există încă multe necunoscute. Dar Liangfang Zhang, coordonatorul echipei de cercetători de la San Diego, lucrează la acest proiect legat de nanospongi de peste zece ani.

Lucrările anterioare au arătat deja că nanobureţii pot fi un tratament eficace într-o gamă largă de maladii virale (inclusiv în tratarea virusului SIDA), pentru a elimina din sânge diverse toxine periculoase (de exemplu, venin de şarpe, de albine), pentru administrare de tramente anti-cancer direct la tumoare.

Cercetările specialiştilor de la Universitatea San Diego s-au concentrat pentru a crea, cum spune Liangfang Zhang, o platformă care să neutralizeze o gamă largă de toxine, de microorganisme patogene, rezistente la antibiotice, fără a contracara sistemul imunitar al organismului, “o tehnologie de camuflaj”.

De asemenea, unul dintre tratamentele dezvoltate cu succes, aflat în stadiul de testare preclinică, este un nanoburete acoperit cu celule din globulele roşii, care acţionează împotriva pneumoniei de origine bacteriană, cu Staphylococcus aureus, şi care face obiectul unui studiu preclinic la Biotech Cellics Therapeutics, fondat de Liangfang Zhang.

Nanobureţii contra COVID-19 se află, deocamdată, doar în stadiul experimental, dar cercetătorii s-au gândit deja şi la felul în care ar putea fi administrat acest tratament – fie nanospongii vor fi introduşi direct în plămânii pacienţilor, folosindu-se un inhalator similar cu cel utilizat pentru tratarea astmului, fie intravenos, în cazul furtunii de citokine.

Au potenţial atât pentru prevenirea infecţiei cu SARS-CoV-2, cât şi pentru tratarea acesteia, nanobureţii putând sta în plămâni un anumit timp, “atrăgând” virusul şi apărând de infectare celulele organismului uman.

“Odată ce virusul s-a legat de un nanoburete – subliniază Liangfang Zhang, într-un articol publicat deja în presa de specialitate – acesta îşi pierde periculozitatea şi este eliminat de celulele imunitare, apoi digerat, fără a provoca vreun rău organismului”. Dimpotrivă.

Perspective

Cercetările de până la acest moment au arătat că nanobureţii pot fi un tratament eficace într-o gamă largă de maladii virale, pentru a elimina din sânge toxine periculoase, pentru administrare de tramente anti-cancer direct la tumoare, în tratatrea accidentelor cerebrale ischemice. Vor putea fi utilizaţi, de asemenea, pentru a combate rezistenţa la antibiotice.

Aceşti mici bureţi călătoresc prin tot corpul până ajung la locul vizat, unde se leagă de suprafaţa celulelor şi efectuează eliberarea controlată de medicamente. Un obstacol cu care se confruntă cercetătorii, la momentul actual, este durata de viaţă a nanobureţilor.

Odată ce sunt introduşi în organism, nanospongii se deplasează rapid prin sistemul sanguin şi ajung, până la urmă, în ficat, unde sunt filtraţi în câteva ore, adică foarte repede. În acest sens, pentru a mări timpul de acţionare al nanospongilor, se lucrează la un procedeu în care să se folosească un hidrogel (gel în care mediul de dispersie este apa) pentru acoperirea nanospongilor şi a le creşte durata de viaţă în organism. Se pun la punct, în acelaşi timp, modalităţi care să ofere garanţia că nimic din aceşti nanobureţi nu ar rămâne în corpul uman.

Cert este că nanobureţii sau nanospongii reprezintă una dintre cele mai promiţătoare soluţii pentru viitorul apropiat, in vederea combaterii noului coranavirus, mai ales că, în pofida căutărilor specialiştilor, după atâtea luni de la debutul pandemiei, încă nu se întrevede posibilitatea obţinerii rapide a unui vaccin, nici a unui tratament ţintit.