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Nanopolymer de polylysine de Hyperbranched en tant qu'antiviral à large spectre potentiel contre SARS-CoV-2

La pandémie de la maladie de coronavirus (COVID-19) provoquée par le coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère a produit un besoin de développer les antivirals à large spectre nouveaux qui sont efficaces contre les variantes existantes et en évolution.

Étude : Activité SARS-CoV-2 antivirale efficace des nanopolymers hyperbranched de polylysine. Crédit dÉtude : Activité SARS-CoV-2 antivirale efficace des nanopolymers hyperbranched de polylysine. Crédit d'image : Mongkolchon Akesin/Shutterstock

Polylysines possèdent une charge positive élevée avec une structure polymère linéaire et plus tôt ont été rapporté pour empêcher la réplication de HIV-1 et de virus de la grippe A. L'étude récent publiée dans le tourillon Nanoscale essaye de vérifier l'activité antivirale des nanopolymers hyperbranched de polylysine contre SARS-CoV-2.

Synthèse et structure des nanopolymers hyperbranched de polylysine

Les polymères de Hyperbranched (HP) sont des macromolécules qui sont à plusieurs branches et caractérisées la structure irrégulière et en étant branché. Le HP synthétisé des acides aminés ont une meilleurs solubilité, biocompatibility, et stabilité si comparé au HP d'autres précurseurs.

Dans la présente étude, des nanoparticles de polylysine de Hyperbranched (HPNs) ont été synthétisés par polymérisation thermique seule de L-lysine ou en présence de l'acide borique (HBO33) comme catalyseur. Le nanopolymer synthétisé utilisant la L-lysine et l'acide borique a été employé pour réaliser l'étude.

La structure du HPNs s'est alors analysée utilisant la spectroscopie in situ de FTIR, qui a proposé que le HPNs soient faits de nanoparticles sphériques avec des cotes de l'ordre de 200-300 nanomètre et qu'elles peuvent être dispersées dans le solvant de l'eau et de sulfoxyde (DMSO) diméthyle. Les spectres d'absorption d'UV-Force de HPNs ont prouvé qu'ils présentent des propriétés de fluorescence ce qui peut être utilisé pour réaliser des études bioimaging pour comprendre leurs interactions dans la cellule.  

Cytotoxicité inférieure de document de HPNs

Le HPNs ont été évalués pour la cytotoxicité et leur activité antivirale contre SARS-CoV-2 utilisant des analyses cellulaires in vitro. Remedesivir, est le premier antiviral reconnu par Food and Drug Administration contre SARS-CoV-2, a été utilisé comme médicament de contrôle dans la présente étude.

L'analyse normale de cytotoxicité de MTS détermine la dose toxique de substances en évaluant la viabilité des cellules. Elle a été employée pour évaluer la cytotoxicité de HPNs et pour déterminer leur concentration 50% cytotoxique (CC)50.

Des cellules de Vero E6 ont été exposées aux concentrations croissantes de HPNs ou de remdesivir, et le cc50 de HPNs a été prévu pour être > 500 le μg ml-1, qui était la dose la plus élevée vérifiée, et le cc50 de remdesivir était > 60 le μg ml-1.

HPNs a montré la cytotoxicité inférieure si comparé au remdesivir. Il était notable que le remdesivir et le HPNs aient produit une moyenne perte assimilée de viabilité de cellules ; cependant, la dose la plus élevée auquel remdesivir a produit l'effet était huit fois moins que cela de HPNs.

Activité antivirale efficace de document de HPNs    

L'activité antivirale de HPNs a été vérifiée en exposant les cellules de Vero E6 aux concentrations variées de HPNs ou du remdesivir de médicament de contrôle et puis en les infectant avec SARS-CoV-2.

La réplication virale en ces cellules infectées s'est alors analysée par la quantification de la nucléoprotéine SARS-CoV-2 utilisant l'ELISA.

Les effets cytopathes (CPE) sont des changements de la structure des cellules hôte dues aux infections par un virus. L'apparence des cellules isolées dues au CPE viro-induit a été également évaluée utilisant la photomicroscopie. Les résultats ont prouvé que HPNs a montré l'activité antivirale avec une valeur 50% inhibitrice (IC)50 de concentration 125 du μg ml-1 comparé au remdesivir de contrôle, qui a montré l'activité antivirale assimilée à des états plus tôt avec un IC50 1,9 du μg ml−1.

Sur l'inspection des morphologies de cellules, on l'a constaté que HPNs a eu une action protectrice contre les dégâts cytopathes deux fois à sa concentration50 d'IC une fois montré pour remettre la couche unitaire de cellules des cellules de Vero E6.

HPNs peut produire des activités antivirales à différentes étapes de la durée de la vie utile SARS-CoV-2

L'activité antivirale de HPNs a été évaluée en exécutant une demande de règlement, une pré-adsorption, et des analyses à plein temps de goujon-adsorption. L'inhibition de la réplication SARS-CoV-2 a été évaluée en mesurant les taux de protéine viraux de nucleocapsid utilisant l'ELISA.

La pleine demande de règlement a eu comme conséquence l'inhibition complète de la réplication virale. Comparé aux contrôles non traités, demande de règlement de pré-adsorption a eu comme conséquence l'inhibition de 26% dans la réplication virale, et il y avait demande de règlement de goujon-adsorption d'inhibition de 72%. HPNs peut montrer leur activité antivirale par l'action à différentes étapes de la durée de vie utile virale. On l'a également observé que HPNs n'a montré aucun effet cytotoxique sur les cellules non infectées dans toutes les trois analyses.

Activité antivirale de document de HPNs en pénétrant les cellules hôte

L'étude a essayé d'explorer la possibilité de HPNs montrant leur activité antivirale pendant la phase virale de goujon-entrée en pénétrant les cellules hôte. Les cellules de Vero E6 ont été incubées dans des medias d'accroissement contenant deux concentrations différentes de HPNs pendant six et 24 heures, et la fluorescence donnante droit a été mesurée utilisant la cytométrie de flux.

On l'a constaté que HPNs efficacement entré dans les cellules les aux deux les remarques de temps a étudié, aux concentrations qui plus tôt avaient produit l'efficacité antivirale. On a également observé une prise dépendante de la dose de HPNs. Davantage de localisation de HPNs à l'intérieur des cellules a été également confirmée en utilisant le counterstain de bleu trypan pour tremper la fluorescence en dehors de des membranes cellulaires.

L'intériorisation de HPNs à l'intérieur des cellules a été également examinée utilisant la microscopie confocale. On a observé des endroits verts fluorescents dans le cytoplasme des cellules de Vero E6 qui ont été incubées avec 250 le μg mL−1 de HPNs pendant 24 heures. On n'a pas observé la présence de HPNs aux noyaux des cellules. La prise de HPNs par des cellules de Vero E6 peut se produire par l'endocytose qui les besoins d'être vérifié plus plus loin.

Mécanismes d'activité antivirale par HPNs

Le mécanisme de l'activité antivirale de HPNs peut être dû à leur interaction électrostatique avec des virus ou à leur structure hyperbranched offrant un avantage pour agir l'un sur l'autre avec des protéines de pointe sur SARS-CoV-2.  On l'a déjà constaté que les molécules de polylysine avec la charge positive élevée empêchent la réplication virale par leur interaction électrostatique avec des virus.

Les découvertes de cette étude proposent qu'indépendamment de montrer l'activité antivirale au moment où l'entrée des virus dans des cellules hôte, HPNs puisse également empêcher la réplication virale et le bourgeonnement pendant qu'ils peuvent pénétrer les cellules hôte. Ils peuvent exercer leur activité antivirale par l'action aux phases variées de la durée de la vie utile SARS-CoV-2.

Journal reference:
  • Stagi, L. et al. (2021) "Effective SARS-CoV-2 antiviral activity of hyperbranched polylysine nanopolymers", Nanoscale. doi: 10.1039/d1nr03745e.
Dr. Maheswari Rajasekaran

Written by

Dr. Maheswari Rajasekaran

Maheswari started her science career with an undergraduate degree in Pharmacy and later went on to complete a master’s degree in Biotechnology in India. She then pursued a Ph.D. at the University of Arkansas for Medical Sciences in the USA.

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    Rajasekara, Maheswari. (2021, September 27). Nanopolymer de polylysine de Hyperbranched en tant qu'antiviral à large spectre potentiel contre SARS-CoV-2. News-Medical. Retrieved on December 05, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20210927/Hyperbranched-polylysine-nanopolymer-as-potential-broad-spectrum-antiviral-against-SARS-CoV-2.aspx.

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