Αναπτύσσεται πλατφόρμα ρινικών αντιικών φαρμάκων με τεχνολογία AI κατά της γρίπης και COVID-19
Οι αναπνευστικοί ιοί, όπως η γρίπη και ο COVID-19, είναι γνωστοί για την ταχεία μετάλλαξή τους και την ποικιλία των στελεχών τους, γεγονός που καθιστά δύσκολη την αποτελεσματική καταπολέμησή τους μόνο με εμβόλια. Για να αντιμετωπίσουν αυτή την πρόκληση, ερευνητές από το KAIST ανακοίνωσαν την ανάπτυξη μιας καινοτόμου ρινικής πλατφόρμας αντιικών φαρμάκων, αξιοποιώντας την τεχνολογία AI, η οποία στοχεύει να ξεπεράσει τους περιορισμούς των υπαρχουσών θεραπειών με ιντερφερόνη-λάμδα.
Η νέα προσέγγιση στην αντιική θεραπεία
Σύμφωνα με την ανακοίνωση του KAIST στις 15 Δεκεμβρίου, η ερευνητική ομάδα, υπό την καθοδήγηση των καθηγητών Χο Μιν Κιμ, Χιουν Τζουνγκ Τσουνγκ και Τζι Εουν Οχ, χρησιμοποίησε τεχνολογία AI για να επανασχεδιάσει σταθερά την πρωτεΐνη ιντερφερόνη-λάμδα. Αυτή η νέα προσέγγιση συνδυάζει την πρωτεΐνη με τεχνολογία παράδοσης, εξασφαλίζοντας αποτελεσματική διάχυση και μακροχρόνια παραμονή στο ρινικό βλεννογόνο, δημιουργώντας έτσι μια καθολική τεχνολογία πρόληψης κατά διαφόρων αναπνευστικών ιών.
Πλεονεκτήματα της ιντερφερόνης-λάμδα
Η ιντερφερόνη-λάμδα είναι μια πρωτεΐνη του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος που παράγεται από τον οργανισμό για να καταπολεμήσει ιικές λοιμώξεις, παίζοντας καθοριστικό ρόλο στην αναστολή αναπνευστικών ιών όπως ο κοινός κρυολόγημα, η γρίπη και ο COVID-19. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητά της περιορίζεται από την ευαισθησία της σε θερμοκρασίες, αποδομητικούς ενζύμους και την κίνηση της βλέννας.
Καινοτόμες τεχνικές για βελτίωση της σταθερότητας
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε τεχνολογία σχεδίασης πρωτεϊνών με AI για να ενισχύσει τις δομικές αδυναμίες της ιντερφερόνης-λάμδα. Αρχικά, αύξησαν τη σταθερότητα της πρωτεΐνης μετατρέποντας τις χαλαρές δομές της σε σφιχτές, που συγκρατούνται σαν ελατήριο. Επιπλέον, με την εφαρμογή «επιφανειακής μηχανικής», βελτίωσαν την υδατοσυμβατότητα της πρωτεΐνης, ενώ η «γλυκομηχανική» προσέθεσε δομές σακχάρων στην επιφάνεια της πρωτεΐνης, ενισχύοντας περαιτέρω τη σταθερότητά της.
Η νέα ιντερφερόνη-λάμδα παρουσίασε σημαντική βελτίωση στη σταθερότητα, επιβιώνοντας για δύο εβδομάδες σε θερμοκρασία 50℃ και επιδεικνύοντας ικανότητα ταχείας διάχυσης ακόμη και μέσω παχύρρευστης ρινικής βλέννας.
Αποτελέσματα και προοπτικές
Η ομάδα ερευνητών προχώρησε στην προστασία της πρωτεΐνης, εγκλωβίζοντάς την σε μικροσκοπικούς «νανολιπόσους» και επικαλύπτοντας την επιφάνεια με «χαμηλού μοριακού βάρους χιτοζάνη». Αυτό αύξησε σημαντικά την «μουκοπροσκόλληση», επιτρέποντας στη θεραπεία να παραμείνει κολλημένη στη ρινική επένδυση για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Όταν εφαρμόστηκε σε ζωικά μοντέλα μολυσμένα με γρίπη, επιβεβαιώθηκε ισχυρή ανασταλτική δράση, με τα επίπεδα του ιού στη ρινική κοιλότητα να μειώνονται κατά πάνω από 85%.
Αυτή η τεχνολογία προσφέρει μια πλατφόρμα ανοσοποίησης που μπορεί να μπλοκάρει ιικές λοιμώξεις στα πρώιμα στάδια απλά με ένα ψεκασμό στη μύτη. Αναμένεται να αποτελέσει μια νέα στρατηγική θεραπείας που θα μπορεί να αντιδρά γρήγορα όχι μόνο στη εποχιακή γρίπη αλλά και σε απροσδόκητους νέους ή μεταλλαγμένους ιούς. Η καινοτομία αυτή, που προήλθε από τη διαθεματική έρευνα, καλύπτει τα πάντα, από το σχεδιασμό πρωτεϊνών με AI μέχρι τη βελτιστοποίηση παράδοσης φαρμάκων και την ανοσολογική αξιολόγηση μέσω μοντέλων μόλυνσης.
