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El modelo del Nanoparticle SARS-CoV-2 podía potencialmente apresurar la búsqueda para las drogas

Las personas de científicos del centro nacional para avance las ciencias de translación (NCATS) y el laboratorio de investigación naval (NRL) en Washington, C.C., han desarrollado una nueva herramienta que imita cómo SARS-CoV-2 -- el virus que causa COVID-19 -- infecta una célula, la información que podría potencialmente apresurar la búsqueda para los tratamientos contra la enfermedad.

La herramienta es una antena fluorescente del nanoparticle que utiliza la proteína del pico en la superficie de SARS-CoV-2 para atar a las células y para accionar el proceso que tira del virus en la célula. La antena se podía utilizar en pruebas para calibrar rápidamente la capacidad del biologics, de drogas y de composiciones de cegar el virus real de infectar las células humanas. Las conclusión de los investigadores aparecieron 26 de agosto en línea en ACS nano.

Nuestra meta es crear un sistema de detección para encontrar las composiciones que ciegan SARS-CoV-2 de atar a las células y de infectarlas.”

Kirill Gorshkov, Ph.D., científico de translación en NCATS y autor co-correspondiente del estudio

Sin embargo, usando el virus real en tales estudios de la investigación sea difícil y requeriría instalaciones especiales. ¿En lugar, Gorshkov y Eunkeu oh, Ph.D., un biofísico de la investigación en NRL y co? el autor correspondiente del estudio, y sus colegas quisieron utilizar nanoparticles para imitar la función viral de atar a y de invadir la célula humana del ordenador principal.

Los investigadores de NCATS y de NRL colaboraron para diseñar y probar la antena, combinando su habilidad complementaria fija para entregar resultados lejos más pronto los esfuerzos de investigación que separados tendrían. Las personas de NRL, llevadas por el albañil Wolak, Ph.D., experto en nanomaterials ópticos, pusieron la colaboración inicial junta.

“En NRL somos expertos en nanoparticles, y los investigadores de NCATS son expertos en la investigación de la droga usando sistemas celulares,” explicado oh. “Así pues, era el complemento perfecto.”

Para crear la antena, los científicos de NRL construyeron un nanoparticle fluorescente llamado un punto del quantum, formado del cadmio y del selenio. Aproximadamente 10 nanómetros de tamaño, estos nanoparticles esféricos son 3.000 veces más pequeños que la anchura de un cabello humano.

El equipo de investigación de NCATS-NRL entonces tachonó las superficies de los puntos del quantum con una sección de la proteína del pico SARS-CoV-2 que ata al receptor de la enzima angiotensina-que convierte 2 (ACE2) en las células humanas. La unión de la proteína del pico con ACE2 es el primer paso en el camino a la infección viral.

El resplandor de los puntos del quantum permite que los científicos rastreen el comportamiento de los puntos bajo un microscopio. “Porque son tales objetos fluorescentes brillantes, los puntos del quantum nos dan un sistema potente a la agregación viral del carril y efectos sobre la célula en tiempo real,” Gorshkov explicado.

Los investigadores rastreados cómo las antenas del punto del quantum obraron recíprocamente con las células humanas que tienen ACE2 en sus superficies. Miraron la fijación de las antenas del nanoparticle a ACE2, que combinó con las antenas y tiró de ellas en las células. Las antenas del punto del quantum hicieron lo mismo en una variedad de células del pulmón de uso general en análisis del coronavirus. Los datos del seguro mostraron que las antenas no eran tóxicas a las células de la prueba en las concentraciones y los tiempos de exposición usados en el estudio.

Los puntos del quantum siguieron el camino SARS-CoV-2 en las células, pero el equipo de investigación encontró que las antenas también imitaron el virus en presencia de los anticuerpos. Los anticuerpos son proteínas hechas por el sistema inmune que puede neutralizar virus tales como SARS-CoV-2. Los anticuerpos demostraron ser inhibidores potentes de las antenas del punto del quantum también, evitando que aten a ACE2 e incorporando las células humanas.

Que la reacción del anticuerpo significa las antenas del punto del quantum podría ayudar a investigadores rápidamente a probar la capacidad de agentes terapéuticos potenciales de cegar el virus de incorporar y de infectar las células. Los análisis usando las antenas también podrían determinar las concentraciones en las cuales los tratamientos potenciales puede cegar con seguridad y de manera efectiva la infección.

“Usando los puntos del quantum, podríamos crear pruebas para utilizar en la investigación de la droga y para drogar repurposing, usando bibliotecas de las composiciones que tienen actividad pero que también son aprobados por los E.E.U.U. Food and Drug Administration,” Gorshkov dijo. “Tales análisis podían determinar rápidamente prometiendo, los tratamientos seguros para COVID-19.”

ACE2 puede no ser los únicos objetivos del receptor SARS-CoV-2, y el diseño flexible del quantum de la antena del punto permitirá que los investigadores intercambien hacia adentro los picos que atan a otros receptores. Con la antena, los investigadores también podrían probar cómo las mutaciones en el cambio del pico la manera el virus se comportan -- y como de bien trabajo de los tratamientos -- agregando los picos transformados al quantum puntea.

Más allá de SARS-CoV-2, los investigadores podrían revisar la antena del nanoparticle para imitar otros virus y para revelar sus caminos a la infección. Las antenas del punto del quantum también podrían ser útiles cuando las terapias potenciales de prueba para otras enfermedades, Gorshkov dijo. Los puntos del quantum también pudieron entregar las drogas directamente a las células, estrechando el tratamiento a los tipos específicos de la célula, órganos o cánceres.

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.