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Il modello di nanoparticella SARS-CoV-2 ha potuto potenzialmente accelerare la ricerca delle droghe

Un gruppo degli scienziati dal centro nazionale per l'avanzamento le scienze di traduzione (NCATS) e del laboratorio di ricerca navale (NRL) in Washington, DC, ha sviluppato un nuovo strumento che imita come SARS-CoV-2 -- il virus che causa COVID-19 -- infetta una cella, informazioni che potrebbero potenzialmente accelerare la ricerca dei trattamenti contro la malattia.

Lo strumento è una sonda fluorescente di nanoparticella che usa la proteina della punta sulla superficie di SARS-CoV-2 per legare alle celle e per avviare il trattamento che tira il virus nella cella. La sonda ha potuto essere utilizzata nelle prove per misurare rapido la capacità del biologics, delle droghe e dei composti di bloccare il virus reale dall'infezione delle cellule umane. I risultati dei ricercatori sono comparso 26 agosto online in ACS nano.

Il nostro scopo è di creare un sistema di screening per trovare i composti che bloccano SARS-CoV-2 dall'associazione alle celle e dall'infezione loro.„

Kirill Gorshkov, Ph.D., scienziato di traduzione a NCATS ed autore co-corrispondente dello studio

Tuttavia, facendo uso del virus reale in tali studi della selezione sia difficile e richiederebbe gli impianti speciali. Invece, Gorshkov e Eunkeu oh, Ph.D., un biofisico di ricerca a NRL e co? l'autore corrispondente dello studio ed i loro colleghi hanno voluto usare le nanoparticelle per imitare la funzione virale dell'associazione a e di invasione della cellula umana ospite.

I ricercatori di NRL e di NCATS hanno collaborato per progettare e verificare la sonda, combinante la loro abilità complementare colloca per consegnare i risultati ben più presto gli sforzi di ricerca separati avrebbero. Il gruppo di NRL, piombo dal muratore Wolak, Ph.D., un esperto in nanomaterials ottici, ha un la collaborazione iniziale.

“a NRL siamo esperti in nanoparticelle ed i ricercatori di NCATS sono esperti nella selezione della droga facendo uso dei sistemi cellulari,„ spiegato oh. “Così, era la corrispondenza perfetta.„

Per creare la sonda, gli scienziati di NRL hanno costruito una nanoparticella fluorescente chiamata un punto di quantum, adattato da cadmio e da selenio. A circa 10 nanometri nella dimensione, queste nanoparticelle sferiche sono 3.000 volte più piccole della larghezza dei capelli umani.

Il gruppo di ricerca di NCATS-NRL poi ha fissato le superfici dei punti di quantum con una sezione della proteina della punta SARS-CoV-2 che lega al ricevitore dell'enzima di conversione dell'angiotensina 2 (ACE2) sulle cellule umane. L'unione della proteina della punta con ACE2 è il primo punto nella via all'infezione virale.

L'incandescenza dai punti di quantum permette che gli scienziati tengano la carreggiata il comportamento dei punti sotto un microscopio. “Poiché sono tali oggetti fluorescenti luminosi, i punti di quantum ci danno un sistema potente al collegamento virale del cingolo e gli effetti sulla cella in tempo reale,„ Gorshkov spiegato.

I ricercatori cingolati come le sonde del punto di quantum hanno interagito con le cellule umane che hanno ACE2 sulle loro superfici. Hanno guardato l'attaccatura delle sonde di nanoparticella a ACE2, che si è combinato con le sonde e le ha tirate nelle celle. Le sonde del punto di quantum hanno fatto lo stessi in una linea cellulare del polmone comunemente usata nelle analisi di coronavirus. I dati della sicurezza hanno indicato che le sonde non erano tossiche alle camere di prova alle concentrazioni ed ai tempi di esposizione utilizzati nello studio.

I punti di quantum hanno seguito la via SARS-CoV-2 nelle celle, ma il gruppo di ricerca ha trovato che le sonde egualmente hanno imitato il virus in presenza degli anticorpi. Gli anticorpi sono proteine fatte dal sistema immunitario che può neutralizzare i virus quale SARS-CoV-2. Gli anticorpi sono risultato essere inibitori potenti delle sonde del punto di quantum pure, impedente li l'associazione a ACE2 ed entranti nelle cellule umane.

Che la risposta dell'anticorpo significa le sonde del punto di quantum potrebbe aiutare rapido i ricercatori a verificare la capacità degli agenti terapeutici potenziali di bloccare il virus dall'entrare e dall'infezione in delle celle. Le analisi facendo uso delle sonde anche potrebbero determinare le concentrazioni a cui i trattamenti potenziali possono sicuro e efficacemente infezione del blocco.

“Facendo uso dei punti di quantum, potremmo creare le prove per utilizzare nella selezione della droga e per drogare repurposing, facendo uso delle librerie dei composti che hanno attività ma che egualmente sono approvati dagli Stati Uniti Food and Drug Administration,„ Gorshkov ha detto. “Tali analisi hanno potuto identificare rapido promettendo, i trattamenti sicuri per COVID-19.„

ACE2 non può essere i soli obiettivi del ricevitore SARS-CoV-2 e la progettazione flessibile di quantum della sonda del punto permetterà che i ricercatori operazione swap dentro le punte che legano ad altri ricevitori. Con la sonda, i ricercatori anche potrebbero provare come le mutazioni nel cambiamento della punta il modo il virus si comporta -- e come lavoro di trattamenti -- aggiungendo le punte mutate al quantum punteggia.

Oltre SARS-CoV-2, i ricercatori potrebbero rivedere la sonda di nanoparticella per imitare altri virus e per rivelare le loro vie all'infezione. Le sonde del punto di quantum anche potrebbero essere utili quando terapie potenziali difficili per altre malattie, Gorshkov ha detto. I punti di quantum anche hanno potuto consegnare le droghe direttamente alle celle, limitanti il trattamento ai tipi specifici delle cellule, gli organi o i cancri.

Source:
Journal reference:

Gorshkov, K., et al. (2020) Quantum Dot-Conjugated SARS-CoV-2 Spike Pseudo-Virions Enable Tracking of Angiotensin Converting Enzyme 2 Binding and Endocytosis. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.0c05975.