Dissenyen nanopartícules capaces de capturar i neutralitzar grans quantitats del virus SARS-CoV-2
Investigadors de l’IBB-UAB han generat una nova classe de nanoestructures capaces de capturar i neutralitzar una gran quantitat de partícules del virus SARS-CoV-2, tant en solucions líquides com en la superfície de materials. Les noves nanopartícules es podrien fer servir en la fabricació de materials antivirals com filtres d’aigües residuals i d’aire, i en tests per a una detecció precoç de la COVID-19. A més, aquestes nanopartícules podrien ser redissenyades per reconèixer altres patògens.
L’estudi l’han liderat investigadors de l’Institut de Biotecnologia i de Biomedicina de la Universitat Autònoma de Barcelona (IBB-UAB), que destaquen el potencial de les nanoestructures desenvolupades per a la fabricació de nous materials antivirals. El treball s’ha publicat a la revista Advanced Healthcare Materials.
Les noves nanopartícules, LCB1-NPs i LCB3-NPs, estan formades per repeticions de tres proteïnes, que s’uneixen gràcies a les propietats d’autoassemblatge d’una d’elles, anomenada ZapB. En l’estratègia d’enginyeria genètica que han implementat, els investigadors han fusionat ZapB amb la proteïna mCherry, que confereix fluorescència vermella a les nanopartícules, i a aquesta unió hi han afegit les proteïnes LCB1 i LCB3, que proporcionen la capacitat d’unir-se al virus SARS-CoV-2 i neutralitzar-lo. Les nanoestructures incorporen així les funcionalitats dels tres elements que les componen en una mateixa nanopartícula.
Els investigadors assenyalen l’elevada afinitat de les nanopartícules per unir-se a la proteïna Spike que el SARS-CoV-2 fa servir per introduir-se a les cèl·lules, així com la seva capacitat per neutralitzar-ne la infecció i fer-ho de manera estable tant en solucions líquides com immobilitzades en una superfície. Això demostra la gran polivalència d’aquest nou nanomaterial antiviral i n’augmenta el ventall de possibles aplicacions.
«Cada nanopartícula està composta per moltíssimes proteïnes LCB1 o LCB3, per la qual cosa té múltiples llocs d’unió al virus. Això n’augmenta enormement el potencial com a material antiviral en comparació amb altres materials en què cada nanoestructura només pot unir-se a una sola partícula del virus», explica Marc Fornt, investigador de l’IBB-UAB i primer autor de l’estudi.
La fluorescència vermella permet localitzar les nanopartícules a simple vista, la qual cosa en facilita molt la manipulació.
Un experiment en què han utilitzat les nanopartícules per fabricar un filtre de virus ha permès als investigadors demostrar la capacitat que té aquest nou nanomaterial per retenir i neutralitzar grans quantitats de virus SARS-CoV-2. Per això, entre les seves aplicacions destaquen el filtratge d’aigües residuals amb secrecions de pacients afectats per la covid-19 per evitar que arribin al sistema d’aigües, i el filtratge d’aire en espais sensibles com les sales dels hospitals. Les nanopartícules també podrien tenir aplicació en la fabricació de nous tests de detecció ultrasensibles per diagnosticar la malaltia en fases primerenques de la infecció, quan la càrrega viral encara és molt baixa.
«Aquestes noves nanopartícules són també de gran interès per a la producció industrial de materials antivirals, per la simplicitat, la rapidesa i el baix cost que comporta generar-les», detalla Salvador Ventura, investigador de l’IBB-UAB i director de l’I3PT, que ha coordinat la recerca.
El sistema modular pel qual s’han generat les nanoestructures permet substituir la proteïna que reconeix i neutralitza el SARS-CoV-2 per proteïnes que reconeguin altres patògens d’interès. «Aquesta flexibilitat proporciona un marc sòlid per a la generació de nous materials per combatre possibles malalties infeccioses emergents amb eficàcia i rapidesa, sobretot si es combina amb els avanços recents en el disseny de proteïnes de novo», conclou Salvador Ventura.
En l’estudi hi ha participat també personal de l’Institut d’Investigació i Innovació Parc Taulí (I3PT), la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), l’IrsiCaixa, l’Institut de Recerca Germans Trias i Pujol (IGTP), el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC) i la Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya (UVic-UCC).
Article de referència: Marc Fornt-Suñé, Maria C. Puertas, Javier Martinez-Picado, Javier García-Pardo, Salvador Ventura. «Protein Nanoparticles for Targeted SARS-CoV-2 Trapping and Neutralization». Advanced Healthcare Materials (2024). https://doi.org/10.1002/adhm.202402744