Hogyan fejti ki virucid hatását a nanoezüst?

Image

Hogyan fejti ki virucid hatását a nanoezüst?

„Az ezüst nanorészecskék mint lehetséges antivirális ágensek” címmel közöl review tanulmányt a Molecules című folyóirat: a cikk hétféle vírus példáján mutatja be részletesen, hogy miként fejtik ki vírusellenes hatásukat a nanoezüst részecskék.

Az eddig elvégzett tudományos vizsgálatok egyértelműen igazolták, hogy a nanoezüst részecskék rendkívül hatékonyak a különféle vírusok elpusztításában. Egyaránt történtek vizsgálatok a humán immundeficiencia-vírus 1-es típusával (HIV-1), a herpes simplex vírus 1-es típusával (HSV-1), a respiratorikus szinciciális vírussal (RSV), a majomhimlÅ‘ vírussal (MPV), az influenza vírussal, a Tacaribe vírussal (TCRV), valamint a hepatitis B vírussal (HBV).

Mindez azért fontos, mert a vírusok ellenállóvá válhatnak a hosszabb idÅ‘n át alkalmazott hagyományos vírusellenes kezelésekkel szemben, ezért nagy szükség van olyan új antivirális terápiákra, amelyek akkor is alkalmazhatóak, amikor a hagyományos antivirális kezelések már nem járnak eredménnyel. A fém nanorészecskék alkalmazása az antivirális terápiák fejlesztésében is új távlatokat nyit: a fémek a vírusok többféle célpontját is képesek megtámadni, így a hagyományos antivirális terápiákkal összehasonlítva csökken a kezeléssel szembeni vírusrezisztencia kialakulásának kockázata.

Potenciális támadási pontok a vírus sokszorozódás folyamatában

Hogyan fejti ki virucid hatását a nanoezüst?

Stefania Galdiero és munkatársai mind a hét említett vírus esetében részletesen leírják, hogy az ezüst nanorészecskék milyen mechanizmus útján képesek a vírusok semlegesítésére.

Humán immundeficiencia-vírus 1 (HIV-1)

Az AIDS betegség kialakulásáért felelÅ‘s humán immundeficiencia-vírus 1-es típusával (HIV-1) végzett tudományos vizsgálatok azt mutatták, hogy az ezüst nanorészecskék leginkább a HIV vírus gp120 glikoprotein meghatározott részeihez kötÅ‘dnek hozzá, így képesek arra, hogy gátolják a HIV-1 fertÅ‘zési ciklusának kezdeti lépéseit.

A kutatók azt is kimutatták, hogy az ezüst nanorészecskék a gp120-CD4 interakció gátlásán keresztül gátolják a vírus CD4 sejtekbe történÅ‘ belépését (a CD4 sejtek a vírusok elpusztításában aktívan résztvevÅ‘ úgynevezett segítÅ‘ T-sejtek, amelyek a HIV vírus célpontjait jelentik).

A kutatás azt is felderítette, hogy az ezüst nanorészecskék nem feltétlenül csak a gp120-hoz képesek kötÅ‘dni, hanem a HIV vírus egyéb fehérjéit is gátolhatják, illetve csökkenthetik a HIV-re jellemzÅ‘ reverz vagy provirális transzkripciós rátákat azáltal, hogy közvetlenül a HIV vírus RNS vagy DNS molekuláihoz kötÅ‘dik. (A HIV genomja egyszálú RNS, a vírusrészecskét lipidburok veszi körbe. Miután behatolt a gazdasejtbe, az RNS-genomot a vírus reverz transzkriptáz enzimje átírja kettÅ‘s szálú DNS-sé, amely aztán beintegrálódik a gazdasejt saját DNS-ébe.)

Az ezüst nanorészecskék virucid hatását a sejtmentes és a sejthez kötött HIV-1 vírusok esetében is egyaránt igazolták. A HIV fertÅ‘zÅ‘képessége elmúlt azt követÅ‘en, hogy az izolált vírust ezüst nanorészecskéknek tették ki – írják a szerzÅ‘k.

Herpes simplex vírus 1 (HSV-1)

A kétszálú DNS-sel rendelkezÅ‘ herpeszvírusok közé tartozó herpes simplex vírus 1 (HSV-1) nanoezüstre történÅ‘ reakcióit a következÅ‘képpen írták le a kutatók.

A vírus ötféle glikoproteint (gB, gC, gD, gH és gL) használ a megfertÅ‘zni kívánt sejtekbe történÅ‘ belépéshez.

Az elvégzett vizsgálatok azt mutatták, hogy az ezüst nanorészecskék meggátolják, hogy az említett glikoproteinjeivel a sejtekhez kötÅ‘djön, így a vírus már eleve meg sem tudja fertÅ‘zni a kiszemelt sejteket. Kiderült az is, hogy a nanorészecskék a vírus sejtrÅ‘l sejtre történÅ‘ terjedését is képesek meggátolni.

Respiratorikus szinciciális vírus (RSV)

A respiratorikus szinciciális vírus egy egyszálú RNS-t tartalmazó vírus, amely a tüdÅ‘ és a légutak epiteliális hámját fertÅ‘zi meg, súlyos légzési problémákat okozva ezzel fÅ‘ként a gyermekek és az idÅ‘sek körében. A vírus ellen nem létezik sem vakcina, sem pedig hatásos gyógyszer, így alapvetÅ‘en fontos lenne, hogy a jövÅ‘ben kifejlesztésre kerüljön valamilyen új gyógyszer.

A nanoezüst-részecskék és a vírusrészecskék közötti interakció transzmissziós elektronmikroszkóppal készített felvételei azt mutatták, hogy a szarvasmarhaszérum-albuminnal (BSA) bevont nanorészecskék kapcsolatba léptek ugyan a vírussal, de a kötÅ‘dés nem mutatott semmilyen szabályos térbeli mintázatot. A polivinil-pirollidonnal (PVP) bevont ezüst nanorészecskék szintén kapcsolatba léptek a vírussal, és a kötÅ‘dés ebben az esetben szabályos térbeli mintázatot mutatott, ami arra utal, hogy ezek a nanorészecskék képesek az RSV virionok felszínén egyenletes eloszlásban jelen lévÅ‘ G-proteinekhez kötÅ‘dni. A BSA és PVP bevonatokra a nanoezüst-részecskék toxicitásának csökkentése miatt volt szükség.

A nanorészecskék vírusgátló hatékonyságát immunfluoreszcens mikroszkóppal határozták meg: a szakemberek azt tapasztalták, hogy a BSA-val bevont nanorészecskék nem gátolták az RSV fertÅ‘zés sejtekben történÅ‘ terjedését, a PVP-ben bevont részecskék viszont 44 százalékkal csökkentették a vírus sejtekben történÅ‘ terjedésének ütemét. A gátlás a kutatók szerint a G-proteinekhez történÅ‘ kötÅ‘dés következtében jön létre, ami megakadályozza a vírust abban, hogy bejusson a sejtekbe.

Hepatitis B vírus (HBV)

A hepatitis B vírusok részben kétszálú DNS-t tartalmaznak, amelyet egy lipidburok vesz körbe. A HBV a májsejteket (hepaticiták) támadja, és amint bejutott a sejtbe, a vírusrészecskék a sejtmag felé veszik az irányt, ahol a vírusgenom kovalensen zárt cirkuláris DNS-sé (cccDNS) alakul.

A jelenleg rendelkezésre álló antivirális szerek elsÅ‘dlegesen a vírus polimeráz reverz transzkriptáz enzimet célozzák: ezeknek a szereknek a hatásossága ugyan bizonyított, a velük szemben rezisztens HBV törzsek száma azonban meredek emelkedést mutat, korlátozva a szerek alkalmazhatóságát.

Kutatók egy csoportja monodiszperz ezüst nanorészecskék azon képességét elemezte, hogy milyen arányban képesek gátolni a HBV szaporodóképességét. A vizsgálatban többféle méretű nanorészecskét is alkalmaztak: a 800 nanométeres részecskék (Ag800Ns) túlságosan toxikusnak bizonyultak ahhoz, hogy antivirális hatóanyagként alkalmazzák Å‘ket, a 10 és 50 nanométeres részecskék (Ag10Ns, Ag50Ns) viszont már alkalmazhatóak voltak, hiszen minimális toxicitást mutattak abban a koncentrációban, amelyre a vírusreplikáció gátlásához szükség volt.

A kutatók beszámolója szerint mindkét mérettípusú nanorészecske jelentÅ‘s antivirális aktivitást mutatott: az Ag10N esetében ez a vírusreplikáció 38 százalékos gátlását jelentette 5 µM-os koncentrációnál és 80 százalékos gátlást 50 µM-os koncentrációnál, az Ag50N esetében pedig a vírusreplikáció 53 százalékos gátlását lehetett megfigyelni 5 µM-os koncentrációnál és 92 százalékos gátlást 50 µM-os koncentrációnál.

A kutatók feltételezik, hogy az ezüst nanorészecskék azáltal gátolják a HBV replikációhoz szükséges RNS molekulák és extracelluláris virionok termelÅ‘dését, hogy hozzákapcsolódnak a vírus kétszálú DNS-éhez és/vagy közvetlenül kapcsolódnak a vírusrészecskékhez.

Influenzavírus

A minden évben ismétlÅ‘dÅ‘ járványokat okozó influenzavírus egy rendkívül fertÅ‘zÅ‘képes kórokozó, amelynek helikális kapszidjában 8 darab RNS szegmens van jelen. A kapszidot egy lipidburok veszi körbe, amelyen 2-féle, tüskeszerűen kiálló glikoprotein található,a hemoagglutinin A (HA) és a neuroaminidáz (NA).

A vírus a hemoagglutinin A és a glikoproteineken jelenlévÅ‘ sziálsav (SA), valamint a megfertÅ‘zni kívánt sejtek plazmamembránja között létrejövÅ‘ interakció során képes hozzákötÅ‘dni a megfertÅ‘zni kívánt sejtek plazmamembránján jelenlévÅ‘ lipidekhez, amit a vírus sejten belülre juttatását végzÅ‘ receptormediált endocitózis követ.

A kutatók az influenzánál nem ezüst, hanem arany nanorészecskéket alkalmaztak, amelyeket sziálsav-terminált glicerol dendronnal láttak el azzal a szándékkal, hogy meggátolják a vírus plazmamembránhoz történÅ‘ kötÅ‘dését.

Az arany nanorészecskékbÅ‘l a 2 nanométeres és a 14 nanométeres verziókat próbálták ki, és azt találták, hogy a 2 nanométeres változat nem volt hatással a hemoagglutinációra, a 14 nanométeres változat viszont sikeresen meggátolta a vírusrészecskék sejtmembránhoz történÅ‘ kapcsolódásának folyamatát (nanomoláris tartományú koncentrációban adva).

MajomhimlÅ‘ vírus (MPV)

A variola vírusra hasonlító majomhimlÅ‘ vírus a nem humán emberszabásúak több faját is képes megbetegíteni, emellett azonban az emberre is veszélyes, és a feketehimlÅ‘höz hasonló, életveszélyes tüneteket produkál.

A kutatások során többféle méretű ezüst nanorészecskével is próbálkoztak, amelyeket 12,5-tÅ‘l 100 mikrogram/milliliterig terjedÅ‘ koncentrációkban adagoltak a vírusokhoz.

Az eredmények azt mutatták, hogy a 25 nanométeres, poliszacharid bevonattal rendelkezÅ‘ ezüst nanorészecskék és a poliszacharid bevonattal nem rendelkezÅ‘, 55 nanométeres ezüst nanorészecskék szignifikáns, dózisfüggÅ‘ gátlást gyakoroltak a majomhimlÅ‘ vírusára, megakadályozva benne a vírust, hogy plakkokat hozzon létre. (Ennek pontos mechanizmusát egyelÅ‘re még nem vizsgálták meg.)

Tacaribe vírus (TCRV)

Az Arenaviridae családba tartozó Tacaribe vírus ugyan nem egy humán patogén, viszont közeli rokonságban olyan emberi patogénekkel (Junin és Guanarito vírusok), amelyek súlyos betegségeket képesek kiváltani az embereknél (például vérzéses lázat). A Tacaribe vírus ezért tökéletes modellvírus ahhoz, hogy az emberi fertÅ‘zÅ‘dés veszélye nélkül vizsgáljuk rajta a másik két, emberre is veszélyes vírus tulajdonságait és viselkedését.

A kutatók vizsgálataikban kétféle ezüst nanorészecskét alkalmaztak, egy poliszacharid borítás nélküli, és egy poliszacharid borítással rendelkezÅ‘ részecskét.

Azt tapasztalták, hogy amikor a vírus ellen 50 μg/ml, 25 μg/ml és 10 μg/ml koncentrációban vetették be a 10 nanométer nagyságú, borítás nélküli ezüst nanorészecskéket, mindhárom alkalommal jelentÅ‘s csökkenés volt tapasztalható a vírustiterben.

A poliszacharid borítással rendelkezÅ‘ ezüst nanorészecskék esetében hasonló eredményeket tapasztaltak, bár csak kisebb titercsökkenéssel, viszont alacsonyabb toxicitással.

A kutatók feltételezik, hogy az ezüst nanorészecskék a vírus membrán-glikoproteinjeihez képesek kapcsolódni, és így gátolják a vírus szaporodását.

  • Megosztás: