Vescicole extracellulari armate con nanocorpi somministrate per via nasale riducono l'infezione polmonare da SARS-CoV-2

La ricerca sui trattamenti per il COVID-19 si è sempre più concentrata su approcci combinati che affrontano sia la replicazione virale che la risposta infiammatoria dannosa. Gli anticorpi monoclonali hanno dimostrato utilità clinica ma perdono efficacia man mano che le mutazioni della proteina spike si accumulano tra le varianti. Le vescicole extracellulari offrono una piattaforma di consegna versatile e biocompatibile che può essere ingegnerizzata in superficie con moieties di targeting funzionali, potenzialmente superando alcune limitazioni degli anticorpi.

Questo studio si basa su lavori precedenti in cui le EV derivate da HEK293 sono state ingegnerizzate per esporre VHH72—un anticorpo a dominio singolo camelide (nanobody) che si lega a un epitopo altamente conservato sulla proteina spike di SARS-CoV-2 condiviso con il sito di legame dell'anticorpo CR3022—e ha dimostrato di neutralizzare multiple varianti in vitro. Qui, lo stesso costrutto di fusione VHH72-CD63 è stato espresso in cellule staminali neurali (NSC), note per produrre EV con proprietà anti-infiammatorie intrinseche. Le EV sono state prodotte utilizzando il sistema di confezionamento EXOtic (co-trasfettando CD63-VHH72 con un plasmide booster di rilascio EV Connexin43 S368A), purificate mediante ultracentrifugazione e caratterizzate tramite analisi del tracciamento delle nanoparticelle (NTA), scattering dinamico della luce (Zetasizer) e microscopia elettronica a trasmissione.

In vitro, le EV anti-CoV-2 derivate da NSC incubate con 250 PFU del ceppo Wuhan di SARS-CoV-2 prima dell'esposizione alle cellule Vero E6 hanno ridotto l'infezione a livelli che corrispondono ai controlli con anticorpi monoclonali anti-SARS-CoV-2 (CB6 e 5309), mentre le EV di controllo prive di VHH72 non hanno avuto un effetto significativo. Per i test in vivo, topi transgenici K18-hACE2 sono stati infettati per via intranasale con 10⁴ PFU di SARS-CoV-2 vivo, quindi trattati per via intranasale con EV anti-CoV-2 o di controllo post-infezione. La PCR digitale mirata al gene N di SARS-CoV-2 ha mostrato una riduzione significativa del numero di copie virali nei polmoni dei topi trattati con EV anti-CoV-2. Gli studi di biodistribuzione utilizzando EV etichettati con DIR hanno confermato che le EV NSC somministrate per via intranasale si localizzano efficacemente nei polmoni.

La trascrittomica del pannello di infiammazione NanoString nCounter Mouse sui tessuti polmonari ha rivelato che il trattamento con EV anti-CoV-2 ha esercitato effetti anti-infiammatori lievi ma misurabili, con modulazione dei geni chiave delle vie infiammatorie. La qRT-PCR ha confermato tendenze verso una ridotta espressione di citochine pro-infiammatorie tra cui IFN-α, IFN-β, IFN-γ, TNF-α, IL-6 e MCP-1 negli animali trattati. Gli autori attribuiscono la componente anti-infiammatoria in parte alle proprietà immunomodulatrici intrinseche delle EV derivate da NSC, che sembrano completare la neutralizzazione antivirale diretta mediata dalla superficie VHH72.

Questo studio è notevole come primo proof-of-concept in vivo per EV decorate con nanobody somministrate per via intranasale contro un virus respiratorio. La piattaforma è concettualmente attraente: le EV sono naturalmente biocompatibili, possono essere prodotte da fonti cellulari definite e possono essere ingegnerizzate in superficie per mirare a più epitopi virali o trasportare carichi terapeutici aggiuntivi. La via intranasale consegna la terapia direttamente al sito primario di replicazione di SARS-CoV-2, potenzialmente massimizzando l'impatto antivirale e anti-infiammatorio locale riducendo al minimo l'esposizione sistemica.