2023-02-09 ノースカロライナ州立大学(NCState)
◆”この研究の背景にある考え方は単純です。ウイルスが細胞に到達して感染するためには、粘液を透過しなければなりません。そこで、我々は、自分の粘液と結合して、ウイルスが肺細胞に到達するのを防ぐ吸入型の生体接着剤を作りました。”と、この研究を説明する論文の責任著者であるKe Chengは述べています。「粘液は、身体の天然のハイドロゲルバリアであり、我々は、そのバリアを強化しているだけです。
◆この吸入可能な粉末微粒子は、ゼラチンとポリアクリル酸に無毒のエステルをグラフト化したものである。呼吸器や肺などの湿った環境に導入すると、微粒子が膨張して粘膜層に付着し、粘液の「粘着性」を高める。
◆その効果は、吸入後8時間の間に最も強く現れます。SHIELDは48時間かけて生分解され、体内から完全に排出されます。
◆マウスモデルでは、SHIELDは吸入後4時間でSARS-CoV-2偽ウイルス粒子を75%の効率でブロックし、24時間後には18%に減少した。また、肺炎ウイルスやH1N1ウイルスに対しても同様の結果が得られました。
◆SARS-CoV-2のオリジナルとデルタの両変種を用いた霊長類モデルでは、SHIELDで治療した被験者は、ウイルス量が対照群の50倍から300倍に減少し、肺炎や線維化といった霊長類の感染によく見られる症状も見られなくなった。霊長類はヒトと同じ感染症状を示さないため、ウイルス量は曝露の判定に用いられる標準的なマーカーである。
◆高濃度(10 mg ml-1)のSHIELDを投与した細胞培養の95%は健康な状態を維持し、2週間毎日投与したマウスは正常な肺と呼吸機能を維持した。
<関連情報>
- https://news.ncsu.edu/2023/02/inhalable-shield-protects-lungs-against-covid-19-flu-viruses/
- https://www.nature.com/articles/s41563-023-01475-7
霊長類をSARS-CoV-2感染から保護するための吸入型生体接着性ハイドロゲル An inhaled bioadhesive hydrogel to shield non-human primates from SARS-CoV-2 infection
Xuan Mei,Junlang Li,Zhenzhen Wang,Dashuai Zhu,Ke Huang,Shiqi Hu,Kristen D. Popowski & Ke Cheng
Nature Materials Published:09 February 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41563-023-01475-7
Abstract
The surge of fast-spreading SARS-CoV-2 mutated variants highlights the need for fast, broad-spectrum strategies to counteract viral infections. In this work, we report a physical barrier against SARS-CoV-2 infection based on an inhalable bioadhesive hydrogel, named spherical hydrogel inhalation for enhanced lung defence (SHIELD). Conveniently delivered via a dry powder inhaler, SHIELD particles form a dense hydrogel network that coats the airway, enhancing the diffusional barrier properties and restricting virus penetration. SHIELD’s protective effect is first demonstrated in mice against two SARS-CoV-2 pseudo-viruses with different mutated spike proteins. Strikingly, in African green monkeys, a single SHIELD inhalation provides protection for up to 8 hours, efficiently reducing infection by the SARS-CoV-2 WA1 and B.1.617.2 (Delta) variants. Notably, SHIELD is made with food-grade materials and does not affect normal respiratory functions. This approach could offer additional protection to the population against SARS-CoV-2 and other respiratory pathogens.
