Bẫy nano có thể tiêu diệt nhiều biến chủng nCoV

Các nhà nghiên cứu ở Đại học Chicago sử dụng hạt nano để bắt nCoV bên trong cơ thể, sử dụng dưới dạng xịt mũi.

Mô phỏng nCoV liên kết với bẫy nano. Ảnh: Chen & Rosenberg.

Những bẫy nano thu hút virus bằng cách mô phỏng tế bào mục tiêu mà virus lây nhiễm. Khi virus liên kết với bẫy nano sẽ bị cô lập virus khỏi những tế bào khác và biến chúng thành mục tiêu tiêu diệt của hệ miễn dịch.

Về lý thuyết, bẫy nano có thể sử dụng cho nhiều biến chủng virus, dẫn tới biện pháp mới để ức chế virus tiến hóa. Dù phương pháp điều trị này vẫn còn ở giai đoạn thử nghiệm ban đầu, nhóm nghiên cứu cho biết bẫy nano có thể được dùng dưới dạng dung dịch xịt mũi để điều trị Covid-19. Họ công bố kết quả nghiên cứu hôm 19/4 trên tạp chí Matter.

“Từ khi đại dịch bắt đầu, nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã phát triển phương pháp mới này để điều trị Covid-19″, trợ lý giáo sư Jun Huang ở Trường kỹ thuật phân tử Pritzker, cho biết. “Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm nghiêm ngặt để chứng minh hiệu quả của bẫy nano, và chúng tôi rất phấn khởi với tiềm năng của nó”.

Để thiết kế bẫy nano, nhóm nghiên cứu đứng đầu là học giả Min Chen và nghiên cứu sinh Jill Rosenberg xem xét cơ chế nCoV liên kết với tế bào, đó là sử dụng protein hình gai trên bề mặt của nó với protein thụ thể ACE2 ở tế bào người. Nhằm tạo ra bẫy liên kết với virus theo cách tương tự, họ thiết kế hạt nano với mật độ cao protein ACE2 ở bên ngoài. Tương tự, họ cũng thiết kế những hạt nano khác có kháng thể vô hiệu hóa virus trên bề mặt.

Chế tạo từ polymer và phospholipid được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) thông qua, hạt nano có đường kính khoảng 500 nanomet, nhỏ hơn nhiều so với tế bào. Điều đó có nghĩa bẫy nano có thể tiếp cận nhiều khu vực hơn bên trong cơ thể người và đánh lừa virus hiệu quả hơn. Tiếp đó, để kiểm tra chắc chắn những hạt siêu nhỏ có hình dáng như dự kiến, các nhà nghiên cứu hợp tác với phòng thí nghiệm của phó giáo sư Bozhi Tian, sử dụng kính hiển vi điện tử để quan sát. “Từ ảnh chụp, chúng tôi trông thấy một lõi cứng và lớp vỏ lipid kép. Đó là cấu tạo thiết yếu bởi nó mô phỏng tế bào”, Tian chia sẻ.

Nhóm nghiên cứu kiểm tra độ an toàn của hệ thống trên mô hình ở chuột và không phát hiện độc tính. Sau đó, họ thử nghiệm bẫy nano với giả virus, mô hình yếu hơn của virus và không nhân lên trong tế bào phổi của con người trên đĩa nuôi cấy mô. Các nhà nghiên cứu nhận thấy bẫy nano chặn hoàn toàn đường xâm nhập vào tế bào của virus.

Sau khi giả virus tự liên kết với hạt nano, diễn ra khoảng 10 phút sau khi tiêm trong thử nghiệm, hạt nano sử dụng một phân tử báo hiệu cho đại thực bào tới nuốt chửng và phá hủy bẫy nano. Đại thực bào sẽ ăn hạt nano bên trong cơ thể, nhưng phân tử ở bẫy nao sẽ đẩy nhanh quá trình. Hạt nano bị tiêu diệt trong vòng 48 giờ.

Các nhà nghiên cứu cũng thử nghiệm hạt nano với giả virus ở hệ thống truyền dịch phổi ngoài cơ thể sống (cặp lá phổi hiến tặng được nuôi sống bằng máy thở), và phát hiện chúng ngăn chặn hoàn toàn lây nhiễm trong phổi. Họ cũng cộng tác với nhóm nghiên cứu ở Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne để kiểm tra bẫy nano với virus sống thay vì giả virus ở hệ thống trong ống nghiệm. Kết quả là bẫy nano ức chế virus hiệu quả gấp 10 lần so với kháng thể. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể thử nghiệm hệ thống kỹ hơn, bao gồm ứng dụng với nhiều biến chủng.

“Bẫy nano này cực hiệu quả ở chỗ nó rất dễ điều chỉnh”, Rosenberg nói. “Chúng tôi có thể chuyển đổi các kháng thể hoặc protein khác nhau hoặc nhắm vào tế bào miễn dịch khác tùy theo biến chủng mới”.

Bẫy nano có thể lưu trữ trong tủ đông lạnh tiêu chuẩn và dùng dưới dạng xịt mũi để đưa trực tiếp vào hệ hô hấp, giúp đạt hiệu quả tốt nhất. Nhóm nghiên cứu cho biết bẫy nano cũng có thể đóng vai trò như một loại vaccine.