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Cientistas e pesquisadores do Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos e do Centro Nacional para o Avanço das Ciências Translacionais (NCATS) enviaram suas descobertas para a ACS Nano , uma publicação científica mensal revisada por pares, em sua colaboração para desenvolver sondas de nanopartículas SARS-CoV-2 que são usadas para estudar as interações fundamentais entre as proteínas SARS-CoV-2 Spike e as células humanas.

Pesquisadores desenvolvem sondas de nanopartículas não infecciosas para estudar SARS-CoV-2
Aqui vemos que o QD608-RBD liga ACE2 e induz endocitose. Nesta figura, o painel superior mostra ACE2-GFP (amarelo) expressando células que se ligam e internalizam QD608-RBD (magenta). No painel inferior, um inibidor é adicionado para evitar a ligação de QD608-RBD a ACE2-GFP, e a presença de ACE2-GFP na superfície celular é forte com pouco ou nenhum QD608-RBD visível. Cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA e do Centro Nacional para o Avanço das Ciências Translacionais (NCATS) publicaram suas descobertas no ACS Nano, um jornal científico mensal revisado por pares, em sua colaboração para desenvolver sondas de nanopartículas SARS-CoV-2 que são usadas para estudar interações fundamentais entre as proteínas SARS-CoV-2 Spike e as células humanas. Crédito da imagem: National Center for Advancing Translational Sciences

O manuscrito, aceito em 18 de agosto, é intitulado “Quantum Dot-Conjugated SARS-CoV-2 Spike Pseudo-Virions Enable Tracking of Host Cell Angiotensin Converting Enzyme 2 Binding and Endocytosis.” O SARS-CoV-2 é conhecido por se ligar aos receptores da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) por meio de suas proteínas externas ‘Spike’, que cobrem a superfície, que o vírus usa para se ligar e entrar nas células humanas.

Desenvolvemos pseudovírions baseados em nanopartículas que se ligam à célula hospedeira e se rastreiam dentro das células sem serem contagiosos. Isso abre uma oportunidade para expandir a mesma estratégia para várias outras doenças infecciosas. “

Eunkeu Oh, Ph.D., biofísico NRL

Junto com pesquisadores do NCATS, parte do National Institutes of Health (NIH), eles trabalharam para desenvolver sondas não infecciosas para estudar o SARS-CoV-2, que é o vírus causador da atual pandemia de COVID-19.

“Simplificando, manter o vírus fora das células impede que ele se replique, se propague e exacerbe a infecção”, disse Mason Wolak, Ph.D., chefe interino da Seção de Nanomateriais Ópticos do NRL. “Os objetivos finais da colaboração são esclarecer os mecanismos fundamentais pelos quais o SARS-CoV-2 causa infecção e rastrear e identificar drogas potenciais para inibir esses mecanismos.”

Uma coisa que fascinou os cientistas foi a potência das nanopartículas de pontos quânticos para induzir a translocação de ACE2 da membrana celular para o interior da célula por meio de um processo chamado endocitose. Kirill Gorshkov, Ph.D., um cientista NCATS, disse que as experiências para bloquear a endocitose impedido internalização do quantum dot pseudovírus e complexo receptor de ACE2.

“Embora tivéssemos alguma ideia de que isso era possível, a extensão em que isso ocorreu com quantidades muito baixas de pseudovírions de pontos quânticos sugeriu que tínhamos um sistema poderoso para rastrear a fixação viral e os efeitos na célula em tempo real, uma vez que esses pontos quânticos são fluorescentes “, disse Gorshkov.

As sondas de nanopartículas desenvolvidas no NRL são compostas por várias subunidades da proteína Spike anexadas à superfície de um núcleo de ponto quântico emissor de luz.

“Nós nos referimos a essas sondas como ‘Pseudo-virions’ porque se aproximam da forma do vírus SARS-CoV-2 ao mesmo tempo em que imitam suas interações fisiológicas com células humanas”, disse Wolak. “A luz emitida pelos Pseudo-virions permite o rastreamento espaço-temporal de sua interação com as células humanas.”

Wolak disse ainda que a ligação ao ACE2 é vista como o passo inicial do vírus em direção à infecção celular. A inibição bem-sucedida dessa ligação é uma prioridade extremamente alta na busca por intervenções terapêuticas para mitigar o impacto da pandemia nas forças armadas e na saúde pública.

“Proteger a saúde dos combatentes desdobrados é de extrema importância para garantir a prontidão para a missão e manter a prontidão da frota”, disse Wolak. “Os navios da Marinha representam o ‘sistema fechado’ definitivo – os combatentes compartilham quarteirões onde o distanciamento social é quase impossível de aplicar de forma realista. Isso resulta em condições que estão prontas para surtos rápidos e extensos, como aquele relatado no USS Theodore Roosevelt, que ameaçam o sucesso da missão. “

NRL e NCATS estão atualmente projetando e testando a viabilidade de testes de imagem celular de alto rendimento para rastrear bibliotecas inteiras de agentes terapêuticos quanto à inibição da ligação e internalização de Spike / ACE2.

“Isso também abriu a porta para testes de alto rendimento de novos medicamentos descobertos por outras abordagens no NCATS, para validação cruzada dos compostos com nosso sistema e para testar modalidades terapêuticas completamente novas desenvolvidas no NCATS e em outros lugares, bioquimicamente no NRL, e em ensaios baseados em células no NCATS “, disse Gorshkov.

Esses testes, realizados no NCATS, permitiriam a triagem de até 1.536 alvos de drogas por experimento.

“Nossa equipe na NRL traz experiência de classe mundial no campo de pontos quânticos / nanopartículas para aplicações biológicas”, disse Oh. “A fusão de nossos recursos com a experiência da equipe NCATS resultou em pesquisas que não poderiam ser realizadas por uma equipe sozinha.”

Outras pesquisas estão planejadas para investigar o mecanismo que aumenta a infecciosidade de SARS-CoV-2 com proteínas Spike mutadas. A equipe do NRL / NCATS também planeja explorar a possibilidade de usar os pseudo-vírions para a entrega intracelular de drogas específicas para o local para fins de interromper os mecanismos de replicação do SARS-CoV-2.

Wolak disse: “É muito importante notar que o pseudo-virião contendo Spike tem potencial para ampla aplicação de entrega intracelular de drogas para combater não apenas COVID19, mas qualquer doença que atinja células com receptores ACE2.”

Gorshkov disse que espera que a pesquisa excite e estimule a próxima geração de futuros pesquisadores a embarcar em uma jornada de exploração.

Texto retirado de News Medical

Espero que esta história sirva para envolver as mentes jovens no reino do que é possível quando as pessoas trabalham juntas, tanto cientificamente como de outra forma. Forjando esses relacionamentos fortes, podemos sinergizar nossos esforços e chegar a novas soluções a partir de perspectivas e pontos de vista completamente diferentes. “

Kirill Gorshkov, Ph.D., cientista de pesquisa do NCATS


Texto retirado de News Medical.
Créditos da imagem:  IBS

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