Cientistas aprimoram método para impedir vírus que causam infecções respiratórias em crianças

Os pesquisadores aprimoraram um método em modelos de roedores com o objetivo de ajudar a manter as crianças saudáveis ​​criando um pequeno pedaço de proteína, ou peptídeo, que pode impedir a ligação do vírus parainfluenza humano às células.

Os vírus da parainfluenza humana, ou HPIVs, são a principal causa de infecções respiratórias na infância, responsáveis ​​por 30% a 40% das doenças como crupe e pneumonia. Os vírus também afetam idosos e pessoas com sistema imunológico comprometido. Os pesquisadores publicaram suas descobertas no Journal of the American Chemical Society.

Para adoecer as pessoas, os HPIVs precisam se agarrar às células e injetar seu material genético para começar a produzir novos vírus. O HPIV3 é o mais prevalente entre esses vírus. Atualmente, não existem vacinas ou antivirais aprovados para a infecção pelo HPIV3 em pessoas.

Em um estudo conduzido pelo laboratório Sam Gellman no departamento de química da Universidade de Wisconsin-Madison, e o laboratório de Anne Moscona e Matteo Porotto na Universidade de Columbia, pesquisadores construíram anos de trabalho em tratamentos com peptídeos para gerar um capaz de bloquear o Processo de fixação do HPIV3.

Para entrar nas células hospedeiras, os HPIVs usam proteínas de fusão especializadas que se assemelham a três saca-rolhas colocados lado a lado. Um trabalho anterior do laboratório Moscona-Porotto mostrou que os cientistas podiam uma parte parcial desta proteína do saca-rolhas do HPIV3, introduzir este peptídeo no vírus e impedir que o saca-rolhas conduzisse o processo de infecção. O peptídeo, ele próprio um saca-rolhas, essencialmente fecha com os saca-rolhas do vírus, criando um feixe compacto de seis formas de saca-rolhas.

O novo peptídeo persiste por mais tempo no corpo, o que o torna cerca de três vezes mais eficaz no bloqueio de infecções em modelos de roedores da doença do que a forma original.

A equipe de pesquisa começou tentando criar o peptídeo original para ser mais resistente às enzimas digestivas de proteínas no corpo, que podem facilmente destruir proteínas e torná-las inúteis. Então, o laboratório Gellman se voltou para blocos de construção incomuns para criar um peptídeo mais resistente.

As células constroem proteínas a partir de alfa-aminoácidos. Mas os químicos podem criar beta-aminoácidos, que são semelhantes, mas têm um átomo de carbono extra. Quando os peptídeos usam esses blocos de construção de beta-aminoácidos, eles geralmente assumem uma forma diferente por causa do átomo extra. Isso pode ajudar um peptídeo a se esconder das enzimas que digerem proteínas e sobreviver por mais tempo.

No entanto, os pesquisadores também sabiam que se a forma do peptídeo mudasse muito como resultado desses blocos de construção incomuns, eles poderiam não se unir à proteína de fusão saca-rolhas do HPIV.

É aí que as décadas de experiência do laboratório Gellman testando e modificando peptídeos contendo beta-aminoácidos se tornaram críticas.

“Nós sabemos qual lado do peptídeo está se ligando à sua proteína alvo. Portanto, nós (sabíamos que) podemos modificar apenas os resíduos que não estão diretamente envolvidos na ligação da proteína viral”, disse Victor Outlaw, pesquisador de pós-doutorado no laboratório e um dos co-primeiros autores do relatório. Em testes de laboratório, eles viram que o peptídeo cuidadosamente modificado ainda se ligava fortemente à proteína do vírus.

Em outra melhoria iniciada pelo laboratório Moscona-Porotto, os cientistas ligaram o peptídeo a uma molécula de colesterol. Essa adição de gordura ajuda o peptídeo a deslizar para a membrana da célula gordurosa, onde pode bloquear melhor o vírus.

“Nossa hipótese era que a combinação de beta-aminoácidos e colesterol aumentaria a eficácia antiviral”, diz Outlaw, que explicou que o colesterol ajudava a levar o peptídeo para onde precisava ir, enquanto a forma do beta-amino mudava os ácidos permitiram que o peptídeo persistisse por mais tempo no corpo.

Como a equipe de pesquisa esperava, quando deram o novo peptídeo aos ratos do algodão, ele durou muito mais tempo nos pulmões do que a versão anterior, graças à sua resistência à digestão por enzimas. O peptídeo foi entregue no nariz dos ratos.

Para testar o quão bem o peptídeo funcionou para prevenir a infecção, ratos do algodão receberam o novo peptídeo antes de serem expostos ao HPIV3. Em comparação com animais que não receberam peptídeos antivirais, aqueles que receberam o peptídeo melhorado tinham 10 vezes menos vírus em seus pulmões.

E comparado ao peptídeo que era mais suscetível a enzimas, o peptídeo mais resistente reduziu a carga viral em cerca de três vezes, sugerindo que a capacidade do novo peptídeo de evitar a digestão no corpo o ajuda a bloquear melhor a infecção.

Embora a abordagem ainda não tenha sido testada em humanos e os pesquisadores devam refinar e testar o sistema, ela fornece uma nova estratégia para prevenir ou tratar essas infecções comuns.

A colaboração de pesquisa agora está procurando fazer peptídeos de segunda geração que durem ainda mais no corpo. Eles também querem testar o quão bem o peptídeo modificado pode bloquear a infecção por vírus relacionados. Essa pesquisa adicional pode levar o tratamento com peptídeo mais perto de ensaios clínicos.

“Foi uma sorte reunir grupos que tinham necessidades e capacidades complementares”, disse Gellman. “Foi realmente um grande esforço conjunto.”