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Um polímero mucoadhesive com actividade anti-SARS-COV-2 in vitro e in vivo

Os pesquisadores demonstraram a actividade respiratória aguda anti-severa da síndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) de um polímero mucoadhesive que pudesse ser usado como um pulverizador nasal para impedir a infecção SARS-CoV-2 e a transmissão.

Estudo: Inibição SARS-CoV-2 usando um chitosano mucoadhesive, amphiphilic que possa servir como um pulverizador nasal antiviroso. Crédito de imagem: Juan Gaertner/ShutterstockEstudo: Inibição SARS-CoV-2 usando um chitosano mucoadhesive, amphiphilic que possa servir como um pulverizador nasal antiviroso. Crédito de imagem: Juan Gaertner/Shutterstock

Em seu estudo recente publicado em relatórios científicos, a equipe avaliou o N-palmitoyl-N-monomethyl-n, ndimethyl-n, N, N-trimethyl-6-O-glycolchitosan (GCPQ), um ponto baixo - derivado do chitosano do peso molecular, como um candidato que impede a entrada viral em pilhas epiteliais nasais mamíferas para limitar a propagação da doença 2019 do coronavirus (COVID-19).

Que é a necessidade para o pulverizador nasal antiviroso?

Os sintomas neurológicos associados com o COVID-19, como a perda de cheiro e de gosto, foram correlacionados à entrada de SARS-COV-2 da cavidade nasal ao cérebro através dos neurônios olfactivos. Como algumas das tecnologias vacinais mais prometedoras neutralize o vírus sistemático, eles não reduzem a carga viral dentro do epithelia nasal, levantando a incerteza sobre a pausa na cargo-vacinação da transmissão da doença.

As intervenções locais, como os pulverizadores nasais antivirosos que limitam a entrada da pilha do vírus na cavidade nasal, poderiam profunda impactar o curso e a severidade da doença.

Os estudos precedentes em compostos como glycopolymers sulfatados e chitosano sulfatados demonstraram a actividade antivirosa inibindo a entrada na pilha. Contudo, conforme o estudo actual, os oligochitosans sem o composto de amónio quaternário (QAC) eram inactivos na entrada de inibição do coronavirus em pilhas.

HTCC, um chitosano - o composto de QAC, foi testado especificamente para a actividade de inibição contra SARS-CoV-2 e MERS-CoV. Contudo, como o peso molecular correlaciona com a facilidade com que um polímero pode ser incorporado em media aquosos, a elevação - o peso molecular do eficaz variante de HTCC (kDa 50-190) para o SARS-CoV-2 pôde levantar limitações para planejar formulações que pode entregar-se. Além disso, não atravessou uma tela da toxicologia da boa (GLP) prática de laboratório.

A equipe avaliou GCPQ, polímero cobrado da positivamente - com um peso molecular mais baixo (10-30kDa) do que HTCC, para suas propriedades anti-SARS-CoV-2.

Que os pesquisadores fizeram?

A equipe testou quatro polímeros de GCPQ com peso moleculares de variação. A citotoxidade dos polímeros foi avaliada incubando monolayers confluentes das pilhas E6 e A549ACE2+ de Vero com uma escala de concentrações do composto de GCPQ, e 48 horas mais tarde, o ensaio da viabilidade da pilha de XTT foi realizado.

A actividade antivirosa de GCPQs foi determinada contaminando Vero confluente E6 e monolayers de A549ACE2+ com o vírus SARS-CoV-2 na dose infecciosa 50% da cultura de 400 tecidos pelo mL na presença dos compostos do teste ou do PBS. As pilhas foram incubadas por duas horas em 37°C e em 5% CO2. Após o lavagem, cada um composto foi reaplicado no monolayer de pilha. Os supernatants da cultura celular para o qPCR foram recolhidos subseqüentemente após dois dias da cultura.

Inibição viral em pilhas epiteliais da via aérea (HAE) humana

Porque os compostos se comportam diferentemente no sistema artificial da cultura celular, os autores apontaram validar as observações em um sistema mais complexo, um modelo ex vivo inteiramente diferenciado de HAE, que reconstituísse o epitélio respiratório humano e replicates as interacções do anfitrião-micróbio patogénico.  

A inibição da réplica do vírus em HAE foi avaliada contaminando MucilAir™ com o SARS-CoV-2 em 5000 TCID50/mL na presença de GCPQa ou de PBS. Duas concentrações diferentes de GPCQa foram avaliadas. As lavagens ou os supernatants apicais da cultura celular foram recolhidos para isolar o RNA para a análise do qPCR.

Entrega Intranasal de GCPQ em um modelo animal saudável

O rato masculino de Balb/C era GCPQ radiolabelled administrado intranasally. As varreduras de SPECT/CT do rato dirigem em 30 minutos, em duas horas e em 30 minutos, e 24 horas após a administração nasal foram adquiridas. Depois que a varredura final, a cabeça inteira do rato foi analisada.

Inibição in vivo viral nos ratos transgénicos que expressam o receptor ACE2

No dia 0, os ratos transgénicos que expressam a proteína ACE2 humana foram contaminados intranasally com o vírus SARS-CoV-2. Cada grupo experimental de animais era então GPCQ administrado ou remdesivir intranasally cada 24 horas desde o primeiro dia até a cargo-infecção do dia seis. Os cotonetes nasais foram tomados, e os tecidos de cérebros foram recolhidos no dia seis para o qPCR.

Que os pesquisadores encontraram?

as concentrações Não-citotóxicos foram observadas e usadas para ensaios virais. A equipe observou a inibição eficaz da réplica SARS-CoV2 na presença de GCPQa e de GCPQc em concentrações não-tóxicas de 10 μg/ml e de 25 μg/ml. GCPQa mostrou a citotoxidade a mais alta mas ao mesmo tempo o potencial anti-SARS-CoV-2 o mais alto.

As imagens de SPECT da cabeça do rato indicaram uma estadia de residência longa de GCPQ nos nares do rato, evidente pela presença de 28,22% da dose administrada dentro dos nares 30 minutos após a administração. Reduziu-se ligeira a 25,13% após duas horas e 30 minutos e em 24 horas, 13,13% da dose administrada foram encontrados para ser retidos dentro dos nares. Ex vivo a análise do curimeter igualmente confirmou a presença de 13,5% da dose administrada na cabeça do rato 24 horas após a dose.

A experiência in vivo viral da inibição mostrou uma tendência para a inibição de réplica viral na passagem nasal e no cérebro do rato. Contudo, o estudo não foi posto para detectar o significado estatístico.

Implicações do estudo

Os pesquisadores sugerem dos resultados que um ponto baixo - o peso molecular promove a actividade anti-SARS-CoV-2 de GCPQ em pilhas mamíferas. A facilidade com que um ponto baixo - o composto do peso molecular solubilizes igualmente alivia a exigência para produzir um pulverizador nasal aquoso.

Também, a tendência de diminuição das partículas SARS-CoV-2 no cérebro fornece evidência encorajadora que os sintomas neurológicos experimentados em COVID-19 podem certamente ser reduzidos com o uso do profiláctico antiviroso.

A especulação da equipe na actividade de GCPQ que está sendo baseada na interacção electrostática entre GCPQ e o vírus destaca a possibilidade que GCPQ pode ser aplicado a uma grande variedade de infecções virais como um pulverizador nasal ou por outros meios para o tratamento e a profilaxia.

Journal reference:
  • Pyrć, K., et al. (2021) SARS-CoV-2 inhibition using a mucoadhesive, amphiphilic chitosan that may serve as an anti-viral nasal spray. Scientific Reports 11, 20012 (2021). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-021-99404-8
Namita Mitra

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Namita Mitra

After earning a bachelor’s degree in Veterinary Sciences and Animal Health  (BVSc) in 2013, Namita went on to pursue a Master of Veterinary Microbiology from GADVASU, India. Her Master’s research on the molecular and histopathological diagnosis of avian oncogenic viruses in poultry brought her two national awards. In 2013, she was conferred a doctoral degree in Animal Biotechnology that concluded with her research findings on expression profiling of apoptosis-associated genes in canine mammary tumors. Right after her graduation, Namita worked as Assistant Professor of Animal Biotechnology and taught the courses of Animal Cell Culture, Animal Genetic Engineering, and Molecular Immunology.

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