Dünya şimdi, bir buçuk milyondan fazla enfekte ve binlerce resmi olarak doğrulanmış ölüm vakasıyla açıkça ve gizlice ölümcül olan bulaşıcı Koronavirüsün işgali altındadır. 

COVID-19'un salgının merkez üssünde meydana gelen değişim ve bunun sonucunda dünyanın hemen hemen dört köşesindeki olağanüstü hal durumunun küresel bir salgın olarak ilan edilmesi, dünyadaki çoğu araştırma projesini ve yüksek profilli üniversitelerin sırayla askıya alınmasını zorunlu kılmıştır. 

Giriş

Ölümcül salgının yol açtığı aşırı kritik durumu aşmanın en hızlı ve en etkili yolunu bulmak için bilimsel araştırmalar yapılmaktadır. Buna ek olarak, işletmeler rutin ürünlerinin üretimini durdurmuş ve koronavirüsle savaşmak için en temel araçlara yönelik neredeyse büyük talebe cevap vermek için maskeler, alkol, dezenfektan çözeltileri ve jeller üretmeye odaklanmıştır. Önümüzdeki bölümlerde esas olarak, Koronavirüs ailesinden patojenlerin neden olduğu bulaşıcı hastalıkların tedavisinde ve ayrıca yeni COVID-19'u tedavi etmek için potansiyel nanoparçacık bazlı aşıların ve ilaçların tedavisinde kullanılan aşıların oluşturulmasında nanoparçacıkların kullanımı tartışılmaktadır.

Hastalıkların Tedavisinde Nanoteknoloji

Poli- (Laktik-Ko-Glikolik) Nanoparçacıklara Dayalı Aşı

Bugün, bir aşıyı küresel bir ırk olarak bulmak, çoğu hükümet için ilk öncelik ve diğer insanlar için büyük bir endişe olarak kabul edilmektedir. Daha önce MERS-CoV durumunda, güvenli ve etkili profilaktik önlemler sunabilen yeni ve spesifik bir aşı geliştirmek için çağrılar yapıldı. Daha spesifik olarak bu sayıda, STING agonistlerini ve alt birim viral antijeni sağlayabilen poli- (laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) nanopartiküllerinin uygulanmasına dayanan yeni bir aşı geliştirilmiştir. İnterferon genlerinin (STING) uyarıcısı, doğuştan gelen bağışıklık tepkisinde yer alan molekülleri düzenlemekten sorumlu bir sinyal yolunun parçası olarak kabul edilen proteinler ve yeni bir kanser ilacı sınıfıdır. Bu nanoteknolojik aşılama prosedürüne dayanarak, STING agonistleri, sarmal morfolojisi olan kapsid benzeri polimerik nanoparçacıklara gömülür. Bu polimerik nanoparçacıklar, net lokal bağışıklık aktivasyonu ve pH'a duyarlı salım profiline ve ayrıca sistematik reaktojenesiteye sahiptir. Antijenin konjügasyonu üzerine, içi boş polimerik nanoparçacıklar bağışıklık hücreleri ve lenf düğümlerine STING ve antijenlerin dağıtımını kolaylaştırmak için virüse benzer morfoloji sağlar¹.

S Protein Nanoparçacıklarına Dayalı Aşı

MERS koronavirüsü tedavi etmek için başka bir aşı, S protein nanopartikülleridir. Bunu yapmak için, Spike proteini nanopartikülleri ve MERS-CoV S genini kodlayan bir rekombinant adenovirüs serotip 5'in alüminyum adjuvan ile etkileşmesine izin verilir. Daha sonra ve heterolog prime-boost aşılama stratejisine dayanarak, aşı MERS-CoV'ye karşı bazı belirli immünoglobulin G'yi indükleyebilir. Bununla birlikte nötrleştirici antikorlar, homolog immünizasyonun yanı sıra, MERS-CoV'ye karşı S protein nanopartikülleri ile heterolog prime-boost immünizasyonu yoluyla indüklenir. Bu durumda Thl hücresinin aktivasyonu, MERS'i kodlayan adenovirüs serotipi 5 ile yapılır. Sonuç olarak, heterolog prime boost, MERS-CoV'e karşı daha uzun süre dayanan bağışıklık tepkilerine yol açabilir².

Virüs benzeri Parçacık Taklit Nanovesiküllerine Dayalı Aşı

MERS-CoV ile savaşmak için bir aşı oluşturmaya yönelik bu yöntemde, MERS-CoV yapısında bulunan proteinler potansiyel aşıların geliştirilmesi için ipekböceği larvalarında ve Bm5 hücrelerinde enjekte edilir. Başlangıçta zar ötesi sitoplazmik alanlardan (STM) yoksun olan MERS-CoV S proteini, bir bombiksin sinyal peptidi avantajı kullanılarak ipekböceği larvalarının hemolimfine gömülecek şekilde saflaştırılmıştır. Daha sonra saflaştırılmış STM, küçük nanoparçacıklara ve S proteinine girer. Buna ek olarak, STM insan dipeptidil peptidaz 4'e (DPP4) bağlanabilir. S proteinlerinin birlikte ekspresyonu MERS-CoV membran proteini (M), zarf proteini (E) ve hücre dışındaki Bm5 hücrelerinde MERS-Coronavirus benzeri partiküller (MERS-CoV-LP) meydana getirir³.

COVID-19 ile Mücadele İçin Klorokin İçindeki Nanotıp Bilgileri

Son zamanlarda yapılan klinik hücre kültürü çalışmalarından elde edilen sonuçlar, kolorokinin (Chloroquine) (70 yaşındaki sıtma ilacı) potansiyel olarak 2019 koronavirüs hastalığına (COVID-19) karşı etkili bir terapötik ajan olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Türev hidroksilklorokin ile klorokin, sıtmayı ve yaygın otoimmün hastalıkları tedavi etmek için profilaktik bir strateji olarak uygulanacak ucuz ve güvenli bir ilaç olduğu bilinmektedir. Göz hasarının klorokinin uzun vadede en yaygın yan etkisi olduğu belirtilmelidir. Klorokinin anti-viral mekanizmasının hala tartışmalı olduğu bir gerçek var. Bununla birlikte, çalışmalar, hücre kültürü çalışmalarında SARS-CoV ve insan koronavirüs OC43 gibi virüslere karşı etkili terapötik aktiviteye sahip olduğunu göstermektedir. Nanotıpta, klorokin mevcut olduğunda nanopartiküller ile hücre etkileşimlerinin kapsamlı bir görünümünü elde etmek amacıyla hücrelerdeki nanoparçacıkların emilimini araştırmak için klorokin kullanılmıştır. Bu tür etkileşimler, viral replikasyon gerçekleşmeden önce tam olarak erken aşamalarda devam eden mekanizmaları netleştirebilir. Nanotıp, özellikle hücreler koronavirüs (SARS-CoV-2) alımındaki değişiklikler hakkında yeterli bilgi sağlayabilir⁴. Şekil 1, klorokinin COVID-19'a karşı terapötik etki uyguladığı mekanizmayı gösterir.

Şekil 1. Klorokinin COVID-19’e karşı Şeması ⁴

Kimyasal olarak konuşursak, klorokin, düşük pH ve kapalı membran ile organellerde kapsüllenen ve asitliklerini değiştiren zayıf bir alkalin ilaç olarak kabul edilir. Memeli hücrelerinde, klorokin tedavisi lizozomların pH artışıyla sonuçlanır. Lizozom füzyonun önlenmesi yoluyla, lizozom, yukarı akış endositik kaçakçılığını, hücre zarından taşınmayı engellemek için trafik sıkışıklığı gibi ardışık bir şekilde engeller. Klorokin antiviral etkisinin viral füzyon ve replikasyonu (pH'a bağımlı olarak kabul edilir) inhibe ederek, viral zarf glikoprotein ile birlikte konak reseptör protein glikosilasyonunu önlediği düşünülmektedir⁴.

Klorokin Tarafından Nanopartiküller Endositoz İnhibisyonu

Çalışmalar, klorokinin geniş spektrum kalitesine bağlı olarak bazı yerleşik makrofajlar kullanarak nanopartiküller endositozu inhibe ettiğini göstermiştir. İlgili klinik klorokin dozları, çeşitli boyutlarda 14 ila 2600 nm arasında değişen sentetik nanoparçacıkların monodispersitesine ve hücrelerdeki ve farelerdeki mononükleer fagosit içindeki şekillere neden olur. 

Nanoteknolojinin Covid-19 üzerindeki pozitif etkileri hakkında bilgi almak için blog yazımızı ziyaret edin.

Sonuç

COVID-19'un tedavisinde klorokin mekanizması ile ilgili çalışmalar, klatrin kaplı çukurlarda en yaygın proteinlerden biri olarak kabul edilen fosfatidilinositol bağlayıcı klatrin düzeneği (PICALM) olarak adlandırılan bir proteinin ekspresyonunu reddettiğini ortaya koymaktadır. Taşıyıcı seçimli bir klatrin adaptörü olarak PICALM, endositoz oranını düzenleyen membran eğriliğini algılamaya ve türetmeye çalışır. PICALM tükenmesi nanopartikülleri içselleştirmek için sorumlu baskın yol olarak klatrin aracılı endositozun inhibisyonuna neden olur⁴. Partikül karakterizasyon tekniklerinden elde edilen verilere dayanarak, koronavirüs (SARS-CoV-2) küre şeklinde olup boyutu 60 ila 140 nm aralığındadır. Bu, klorokinin koronavirüse karşı etkisine aracılık etmek için herhangi bir mekanizmanın, PICALM'i baskıladığı için nanopartikül yapısının klatrin aracılı endositozunu gerçekleştirme yeteneğinde bir azalmaya neden olduğu anlamına gelir.

Referanslar

1. Lin, L. C. W. et al. Viromimetic STING Agonist-Loaded Hollow Polymeric Nanoparticles for Safe and Effective Vaccination against Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus. Adv. Funct. Mater. 29, 1–15 (2019).

2. Jung, S. Y. et al. Heterologous prime–boost vaccination with adenoviral vector and protein nanoparticles induces both Th1 and Th2 responses against Middle East respiratory syndrome coronavirus. Vaccine 36, 3468–3476 (2018).

3. Kato, T., Takami, Y., Kumar Deo, V. & Park, E. Y. Preparation of virus-like particle mimetic nanovesicles displaying the S protein of Middle East respiratory syndrome coronavirus using insect cells. J. Biotechnol. 306, 177–184 (2019).

4. Hu, T. Y., Frieman, M. & Wolfram, J. Insights from nanomedicine into chloroquine efficacy against COVID-19. Nat. Nanotechnol. 19–21 (2020) doi:10.1038/s41565-020-0674-9.