Τι θα γινόταν αν η πρόληψη των αναπνευστικών ασθενειών, όπως η COVID-19 και η γρίπη, ήταν τόσο εύκολη και γρήγορη, όσο η χρήση ενός ρινικού σπρέι κάθε πρωί;

Ένα απλό σπρέι θα μπορούσε να λειτουργήσει προληπτικά ενάντια στην COVID-19;

Πολυάριθμα βακτήρια και ιοί, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που προκαλούν τη νόσο COVID-19 και τη γρίπη, εισέρχονται στο σώμα μέσω των πνευμόνων κατά την αναπνοή, με αποτέλεσμα την ασθένεια. Οι μηχανικοί του Johns Hopkins, δημιούργησαν λεπτά νήματα μορίων, που ονομάζονται υπερμοριακά νήματα, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για να ψεκάζονται στη μύτη, εμποδίζοντας τους επιβλαβείς ιούς από το να εισέλθουν στους πνεύμονες. (Γιατί κάποιοι ασθενείς με COVID-19 ανακτούν την όσφρησή τους και κάποιοι όχι;)

Σύμφωνα με τον επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, Honggang Cui, βασικός ερευνητής στο Ινστιτούτο ΝανοΒιοΤεχνολογίας και αναπληρωτής καθηγητής χημικής και βιομοριακής μηχανικής στο Johns Hopkins Whiting School of Engineering, η ιδέα της ερευνητικής του ομάδα ήταν ότι τα νήματα θα μπορούσαν να λειτουργήσουν σαν σφουγγάρι για την απορρόφηση των ιών -όπως ο SARS-COV-2- πριν εισέλθουν και συνδεθούν με τα κύτταρα των αεραγωγών. Τα αποτελέσματα μελέτης, η οποία ήταν αποτέλεσμα συνεργασίας με τον Hongpeng Jia, επίκουρο καθηγητή χειρουργικής και άλλους ερευνητές στο Johns Hopkins School of Medicine, δημοσιεύθηκαν στο Matter.

Τα νήματα φέρουν έναν υποδοχέα, που ονομάζεται ένζυμο μετατροπής της αγγειοτενσίνης-2 ή ACE2, ο οποίος υπάρχει και στα κύτταρα της ρινικής επένδυσης, στην επιφάνεια των πνευμόνων και στο λεπτό έντερο και έχει πολλούς βιολογικούς ρόλους, όπως η ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης και της φλεγμονής. Η COVID-19 εισέρχεται στο σώμα κυρίως μέσω αλληλεπιδράσεων με αυτόν τον υποδοχέα. Η χαρακτηριστική πρωτεΐνη ακίδας του ιού κλειδώνει στον εν λόγω υποδοχέα, επιτρέποντας του να εισέλθει στο κύτταρο και να αναπαραχθεί. Όταν ο ιός κλειδώσει στο κύτταρο, το εμποδίζει από το να εκτελέσει τις κανονικές του λειτουργίες, οδηγώντας και επιδεινώνοντας τη μόλυνση. (COVID-19: Πιο επικίνδυνη μόλυνση σε παιδιά με ταυτόχρονη αναπνευστική λοίμωξη)

Οι ερευνητές γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό ότι η προσθήκη επιπλέον ACE2 στους αεραγωγούς, μπορεί να εμποδίσει την είσοδο του ιού, εμποδίζοντας ουσιαστικά τον ιό από το να δεσμευτεί στο ACE2 των πνευμόνων. Ωστόσο, δεδομένου ότι το ACE2 έχει βιολογικές λειτουργίες, η παροχή περισσοτέρου ACE2 στον οργανισμό, μπορεί να έχει απρόβλεπτες επιπλοκές. Τα πρόσφατα κατασκευασμένα νήματα της ερευνητικής ομάδας, που ονομάζονται fACE2, χρησιμεύουν ως σημεία δέσμευσης – δολώματα για τον ιό, με κάθε νήμα να προσφέρει αρκετούς υποδοχείς προσκόλλησης της πρωτεΐνης ακίδας του SARS-COV-2, αποσιωπώντας τις βιολογικές λειτουργίες του ACE2, προς αποφυγή πιθανών παρενεργειών.

Σύμφωνα με τον Cui, το σχέδιο της ερευνητικής του ομάδας, ήταν η χορήγηση των νημάτων αυτών, μέσω ενός ρινικού ή στοματικού σπρέι, επιτρέποντας στο ACE2 να αιωρείται ή να κάθεται στην επιφάνεια των πνευμόνων, ξεγελώντας τον SARS-CoV-2 και αποτρέποντας ουσιαστικά την σύνδεσή του με τους υποδοχείς ACE2 των κυττάρων. Επειδή όμως, τα νήματα προσελκύουν τη χαρακτηριστική πρωτεΐνη ακίδας του SARS-CoV-2, θα πρέπει να λειτουργούν εξίσου καλά ενάντια σε οποιεσδήποτε υπάρχουσες ή μελλοντικές μεταλλάξεις του ιού.

Η ομάδα δοκίμασε το σχέδιό της σε μοντέλα ποντικιών και διαπίστωσε ότι τα νήματα παρέμειναν στους πνεύμονες των τρωκτικών για 24 ώρες μετά τον ψεκασμό και ότι δεν προκλήθηκε φλεγμονή ή βλάβη στις δομές των πνευμόνων, υποδηλώνοντας ότι το fACE2 μπορεί να διατηρηθεί στους πνεύμονες για κάποιο χρονικό διάστημα και ότι είναι ασφαλές. (Εγκυμοσύνη: Η COVID-19 προκαλεί μικρή εγκεφαλική αιμορραγία σε έμβρυα)