Proteine artificiale care ar putea opri inflamația catastrofală ce duce la decesul pacienților cu COVID-19

O echipă de cercetători de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) a dezvoltat proteine receptor specializate, asemănătoare ca structură cu anticorpii, despre care cred că ar putea absorbi și reduce excesul de citokine produse în timpul unei furtuni de citokine (un fenomen hiper-inflamatoriu). Acest răspuns imunitar excesiv, uneori observat la pacienții cu Covid-19, poate fi fatal.

Una dintre caracteristicile definitorii ale Covid-19, boala provocată de noul coronavirus, este răspunsul imun excesiv care poate apărea în cazuri severe. Această explozie de suprareacție imunitară, numită și furtună de citokine, dăunează plămânilor și poate fi fatală.

„Ideea este că aceste proteine pot fi injectate în corp și se leagă de citokinele în exces, generate de furtuna de citokine, absorbindu-le, îndepărtându-le și atenuând simptomele de la infecție", spune Rui Qing, cercetător la MIT, care este unul dintre autorii seniori ai studiului.

Cercetătorii și-au prezentat rezultatele inițiale în revista Quarterly Review of Biophysics (QRB) Discovery (link studiu), iar acum speră să înceapă testarea proteinelor lor în celulele umane și în modelele animale, pe eliberare de citokine și infecție cu coronavirus.

Shuguang Zhang, cercetător principal în Laboratorul de Arhitectură Moleculară al MIT Media Lab, este, de asemenea, autor principal al lucrării. Shilei Hao, un om de știință în vizită la MIT, este autorul principal al studiului, iar David Jin, CEO și președintele Avalon GloboCare, se numără, de asemenea, printre autori autor.

Un burete molecular

În aprilie 2019, echipa lui Zhang și-a propus să proiecteze proteine care ar putea absorbi efectiv aceste citokine în exces ca un burete. Pentru a face acest lucru, au folosit codul QTY pentru a face versiuni solubile în apă ale receptorilor de citokine. Atunci când proteinele sunt solubile în apă, acestea pot călători eficient prin fluxul sanguin uman, în timp ce versiunile originale, hidrofobe, ale proteinelor, s-ar lipi probabil de celulele pe care le-au întâlnit.

Cercetătorii au atașat, de asemenea, un segment de anticorpi - numit regiunea Fc - la proteinele lor receptoare solubile în apă. Această regiune ajută la stabilizarea suplimentară a proteinelor din fluxul sanguin și le face mai puțin susceptibile de a fi atacate de sistemul imunitar.

Cercetătorii au proiectat proteine care imită șase receptori diferiți de citokine, care se pot lega la acestea, cum ar fi interferonul și interleukina, precum și o clasă de citokine numite chemokine (o familie de citokine mici sau proteine de semnalizare secretate de celule). În testele de laborator pentru rezistența de legare a proteinelor, cercetătorii au descoperit că cele create de ei au fost capabile să se lege cu citokine cu o rezistență similară cu receptorii citokinici care apar în mod natural.

„Receptorii de citokine pe care i-am proiectat absorb majoritatea citokinelor în exces, care sunt eliberate în timpul furtunii de citokine", susține Jin.

Testate în COVID-19

În martie, când au apărut dovezi care sugerau că virusul SARS-CoV-2 induce furtuni de citokine la unii pacienți, cercetătorii au realizat că proteinele pe care le-au proiectat ar putea avea efect. Au decis să publice rapid rezultatele pe care le-au generat până acum, iar acum intenționează să facă teste suplimentare în celulele umane și în modele animale de infecție cu Covid-19.

Utilitatea potențială a acestei abordări subliniază importanța „cercetării bazate pe curiozitate", spune Zhang. „După cum se vede, cercetarea noastră inițiată în aprilie 2019 este direct relevantă pentru tratamentul pacienților infectați cu Covid-19", spune el. „Cercetarea bazată pe curiozitate, sau chiar proactivă, duce adesea la pregătire, ceea ce este esențial pentru prevenirea unor dezastre viitoare".

Cercetătorii au depus brevete pentru proteinele pe care le-au creat, precum și despre abordarea generală a creării receptorilor solubili în apă pentru citokine. Ei speră să patenteze tehnologia rapid și să colaboreze cu companii farmaceutice și biotehnologice care pot ajuta la testarea acestora în studii clinice.