Νέες πλατφόρμες για τον έλεγχο των ιογενών λοιμώξεων: φορείς νανοκλίμακας και συστήματα χορήγησης φαρμάκων

Περίληψη

Η νέα γενιά νανο-φορέων υπόσχεται αποτελεσματική παράδοση φαρμάκων και εμβολίων στους στόχους τους με σημαντικά χαμηλότερο κίνδυνο για ανεπιθύμητες ενέργειες, ρύθμιση των ανοσολογικών αντιδράσεων σε αυτο και μη αντιγόνα και ανάπτυξη ευαίσθητων τεχνολογιών απεικόνισης για έγκαιρη ανίχνευση των ανθρώπινων ασθενειών. Ο COVID-19 ήταν (και είναι επί του παρόντος) μια πρόκληση για την ιατρική καθώς και για την επιστήμη. Νέοι βιοαισθητήρες, διαγνωστικές συσκευές, αντιιικά φάρμακα και εμβόλια που βασίζονται στη νανοτεχνολογία έχουν αναπτυχθεί ή επαναχρησιμοποιηθεί για την καταπολέμηση της σύγχρονης πανδημίας. Το ξέσπασμα του SARS-CoV-2 ώθησε τους τομείς έρευνας και ανάπτυξης να συνεργαστούν για να δημιουργήσουν νέους, ευέλικτους και αποτελεσματικούς τρόπους πρόληψης και θεραπείας ανθρώπινων ασθενειών που είναι πιθανό να συνεχίσουν την ταχεία ανάπτυξή τους πέρα από την παρούσα κατάσταση πανδημίας.

Λέξεις-κλειδιά: COVID-19, αντιικά, μονοκλωνικά αντισώματα, εμβόλια, νανοτεχνολογία

1. SARS-CoV-2 και COVID-19 – μια επισκόπηση της προέλευσης μιας σύγχρονης πανδημίας και της επίδρασής της στη σκέψη στην έρευνα και την κλινική ιατρική

Η ανθρώπινη μόλυνση με SARS-CoV-2 εμφανίστηκε ως ζωονοσογόνος μετάδοση μήνες πριν από το πρώτο αναφερόμενο κρούσμα στις αρχές Δεκεμβρίου 2019 [69]. Στις 31 Δεκεμβρίου 2019, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) ενημερώθηκε για έναν ταχέως αυξανόμενο αριθμό περιπτώσεων πνευμονίας άγνωστης ακόμη προέλευσης στην πόλη Γουχάν της Κίνας. Ο αιτιολογικός παράγοντας αναγνωρίστηκε από τις τοπικές αρχές στις 7 Ιανουαρίου 2020 ως άγνωστο μέχρι στιγμής μέλος της οικογένειας των βήτα-κορωνοϊών. Στα τέλη Ιανουαρίου 2020, ο Γενικός Διευθυντής του ΠΟΥ Δρ Tedros Adhanom Ghebreyesus δήλωσε ότι το ξέσπασμα του νέου κοροναϊού είναι μια έκτακτη ανάγκη για τη δημόσια υγεία διεθνούς ανησυχίας [https://www.who.int/news/item/30-01-2020- δήλωση-στη-δεύτερη-σύσκεψη-του-διεθνούς-υγειονομικού-κανονισμού-(2005)-επιτροπή-έκτακτης ανάγκης-σχετικά με το ξέσπασμα-του-νέου-coronavirus-(2019-ncov)]. Αξιοσημείωτο είναι ότι αυτή τη στιγμή υπήρχαν συνολικά περίπου 100 κρούσματα και ακόμη κανένας θάνατος, αλλά ο ιός έχει καταφέρει να εξαπλωθεί σε σχεδόν 20 χώρες εκτός Κίνας. Η έρευνα για τις δυνατότητες ανάπτυξης αιτιολογικής θεραπείας και πρόληψης ξεκίνησε αμέσως, ενώνοντας τις προσπάθειες κλινικών ιατρών, μελετητών και βιοτεχνολογικών και φαρμακευτικών εταιρειών.

Ο COVID-19 ήταν (και είναι επί του παρόντος) μια πρόκληση για την ιατρική καθώς και για την επιστήμη. Ωστόσο, είναι επίσης μια ευκαιρία να μάθουμε (για άλλη μια φορά) από τη Φύση για την απεριόριστη ποικιλία μηχανισμών εξέλιξης, την αιτιώδη σχέση μεταξύ των αλλαγών που συμβαίνουν σε νανο-και μικροκλίμακα και το μέγεθος των επιπτώσεων που μπορεί να έχουν στον μακρόκοσμο. Αυτή η σύγχρονη πανδημία ώθησε τους τομείς έρευνας και ανάπτυξης να συνεργαστούν για να δημιουργήσουν νέους, ευέλικτους και αποτελεσματικούς τρόπους πρόληψης και θεραπείας ανθρώπινων ασθενειών που είναι πιθανό να συνεχίσουν την ταχεία ανάπτυξή τους πέρα από την παρούσα επιδημία. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η ανάπτυξη εμβολίων φορέα και mRNA. Μέχρι το τέλος του 2019 υπήρχε, στην καλύτερη περίπτωση, ένα εμβόλιο φορέα εγκεκριμένο για χρήση σε ανθρώπους (rVSV-ZEBOV ή Ervebo, από τη Merck) και κανένα εγκεκριμένο εμβόλιο mRNA, αν και οι πρώτες κλινικές δοκιμές για ένα εμβόλιο mRNA κατά της λύσσας ξεκίνησαν το 2013.

Το χρονοδιάγραμμα ανάπτυξης των εμβολίων κατά του SARS-CoV-2 είναι, πράγματι, εντυπωσιακό, αλλά όχι επειδή αναπτύχθηκαν «πολύ γρήγορα», αλλά επειδή προφανώς όλη η γνώση ήταν ήδη εκεί και «μια μεγάλη ώθηση» ήταν το μόνο που χρειαζόταν για να εφεύρουν νέους τύπους εμβολίων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα για την πρόληψη σοβαρών ασθενειών σε εκατομμύρια ανθρώπους. Το ίδιο ισχύει και για την ανάπτυξη ασφαλών και αποτελεσματικών φαρμάκων κατά του COVID-19. Τα αντιιικά φάρμακα που έχουν δείξει σημαντικά αποτελέσματα στη θεραπεία ασθενών με COVID-19 σήμερα (remdesivir, favipiravir και άλλα) είναι, στην πλειονότητά τους, επαναχρησιμοποιημένα φάρμακα που είχαν δοκιμαστεί προηγουμένως στη θεραπεία άλλων ιογενών ασθενειών. Έτσι, η καινοτομία των σημερινών θεραπειών κατά του COVID δεν έγκειται ακριβώς στην αρχή της δράσης τους στους στόχους τους, αλλά στον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζονται αυτοί οι στόχοι.

2. Ανάπτυξη ευέλικτων πλατφορμών μεταφοράς νανοκλίμακας

Οι καλά δοκιμασμένες συντηρητικές θεραπείες λειτουργούν, πολύ γενικά, διαποτίζοντας το περιβάλλον των ζωντανών κυττάρων με ένα φάρμακο, έτσι ώστε η πιθανότητα δέσμευσής του με τον στόχο (π.χ. έναν κυτταρικό υποδοχέα) αυξάνεται σημαντικά. Η πλειονότητα των φαρμάκων εισέρχεται στα ζωντανά κύτταρα μέσω μιας αλληλεπίδρασης υποδοχέα-συνδέτη. Καθώς οι υποδοχείς ενός συγκεκριμένου τύπου εκφράζονται σε περισσότερους από έναν τύπους κυττάρων και ο ίδιος δεσμευτής φαρμάκου μπορεί να συνδεθεί με περισσότερους από έναν τύπους υποδοχέων, υπάρχει ένας (μερικές φορές σημαντικός) κίνδυνος για ανεπιθύμητες ενέργειες που σχετίζονται με τις επιδράσεις του φαρμάκου στους ιστούς διαφορετικό από τον ιστό-στόχο. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για κυτταροστατικά και ψυχιατρικά φάρμακα. Έτσι, οι ασφαλείς και αποτελεσματικές φαρμακευτικές θεραπείες (και τα εμβόλια, εν προκειμένω) δεν εξαρτώνται μόνο από τη δραστική ουσία του φαρμάκου αλλά και από τον φορέα του και τον τρόπο που αυτός ο φορέας αλληλεπιδρά με τον ιστό στόχο.

Η νανοτεχνολογία είναι… « ο χειρισμός της ύλης σε σχεδόν ατομική κλίμακα για την παραγωγή νέων δομών, υλικών και συσκευών… με χρήση υλικών με κλίμακα μήκους μεταξύ 1 και 100 νανόμετρα…με μέγεθος που τα υλικά αρχίζουν να παρουσιάζουν μοναδικές ιδιότητες που επηρεάζουν τις φυσικές [τους] , χημική και βιολογική συμπεριφορά », σύμφωνα με τον ορισμό που παρέχεται από το Κέντρο Ελέγχου Νοσημάτων (CDC) στην Ατλάντα των ΗΠΑ: https://www.cdc.gov/niosh/topics/nanotech/default.html#:~:text=Nanotechnology%20is%20the%20manipulation%20of,new%20structures%2C%20materials%20and%20devices.&text=Nanotechnology%20refers%20to%20engineered%20structures,between%201%20and%20100%20nanometers.

Το μέγεθος (συγκρίσιμο με το μέγεθος των βιολογικών μακρομορίων) και η σημαντική αναλογία επιφάνειας προς όγκο των σωματιδίων νανοκλίμακας αυξάνει τη διαλυτότητά τους και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση του διαχωρισμού των νανοφορέων φορτωμένων με βιοδραστικές ουσίες σε διαφορετικά κύτταρα και διαμερίσματα ιστού (ανάλογα με το επιθυμητό αποτέλεσμα). Η νέα παραγωγή νανοφορέων για φαρμακευτικά προϊόντα για ανθρώπινη χρήση διασφαλίζει την αποτελεσματική παράδοση των δραστικών ουσιών στον στόχο με σημαντικά χαμηλότερο κίνδυνο για ανεπιθύμητες ενέργειες. Η νανοτεχνολογία μπορεί να προσφέρει τρόπους για να ξεπεραστούν τα εμπόδια που παρέχει η φύση, προκειμένου να βελτιωθεί η διείσδυση των φαρμάκων σε ορισμένες θέσεις-στόχους (π.χ. ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός), να ρυθμιστούν οι ανοσολογικές αντιδράσεις σε αυτο και μη αντιγόνα και μπορεί να βοηθήσει στην ανάπτυξη ευαίσθητες τεχνολογίες απεικόνισης για την έγκαιρη ανίχνευση ανθρώπινων ασθενειών. Υπάρχουν επίσης πολλές άλλες εφαρμογές της νανοτεχνολογίας στη σύγχρονη έρευνα και ανάπτυξη, μερικές από τις οποίες μπορούν να προβληθούν στο Σχ. 1\

Σχήμα 1. Μερικές από τις εφαρμογές της νανοτεχνολογίας στη σύγχρονη έρευνα και ανάπτυξη.

Το μέγεθος των περισσότερων ιών μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 20 και 250 nm, γεγονός που καθιστά την τεχνολογία που βασίζεται στη νανοτεχνολογία μια εξαιρετική επιλογή για τους σκοπούς της έρευνας κατά των ιών.

Ο SARS-CoV-2 έχει υψηλό δυναμικό μολυσματικότητας (συγκρίσιμο με τη μολυσματικότητα του ιού της γρίπης και της ιλαράς). Η απεικόνιση ρεντογόνου, η ηλεκτρονική τομογραφία και οι εργαστηριακές εξετάσεις (μοριακής βιολογίας) χρησιμοποιούνται συνήθως για να βοηθήσουν τον έλεγχο για λοιμώξεις και την κλινική διάγνωση του COVID-19. Τα ευρήματα ακτίνων Χ και αξονικής τομογραφίας που θεωρούνται «τυπικά» για τον COVID-19 (διάσπαρτες ενδιάμεσες αλλαγές, «αδιαφάνεια σαν γυαλί») υστερούν σημαντικά από την έναρξη των συμπτωμάτων και μπορεί να επιμείνουν μετά τη βελτίωση της κλινικής κατάστασης. Κάπως παράδοξα, το πρώτο εργαστηριακό τεστ που αναπτύχθηκε για τον COVID-19 ήταν το εξαιρετικά ευαίσθητο αλλά επεξεργασμένο, δαπανηρό και χρονοβόρο τεστ RT-PCR. Οι δοκιμές που βασίζονται σε PCR για την ανίχνευση ασθενειών είναι, στην ουσία, συσκευές δοκιμών που βασίζονται στη νανοτεχνολογία (αν και η τεχνολογία χρονολογείται από τη δεκαετία του ’90 του ΧΧ αιώνα). Οι δοκιμές αντιγόνου για το SARS-CoV-2 (που είναι ένα άλλο παράδειγμα δοκιμών που βασίζονται στη νανοτεχνολογία) αναπτύχθηκαν αργότερα προκειμένου να επιταχυνθούν τα διαγνωστικά και να γίνουν εύκολα διαθέσιμα για ασθενείς και νοσηλευτές, αλλά εκτός από τους κοινούς περιορισμούς της χρήσης ρινοφαρυγγικών επιχρισμάτων και λαιμού , έχουν πρόσθετα προβλήματα, όπως η διαφορετική ευαισθησία και ειδικότητα από επωνυμία σε επωνυμία. Οι ορολογικές εξετάσεις (για την παρουσία IgG, IgM και, μερικές φορές, IgA) μπορεί να αποκαλύψουν παρούσες και προηγούμενες λοιμώξεις SARS-CoV-2, αλλά είναι λιγότερο εφαρμόσιμες για νέες λοιμώξεις, καθώς πρέπει να εκτελούνται με σημαντική καθυστέρηση από την έναρξη των συμπτωμάτων και μπορεί να είναι αναξιόπιστη στην περίπτωση προηγουμένως εμβολιασμένων συμπτωματικών ασθενών. Οι βιοαισθητήρες (άλλος τύπος συσκευών που βασίζεται στη νανοτεχνολογία) έχουν αναπτυχθεί για σκοπούς διάγνωσης σχετικά νωρίς (η πρώτη παρόμοια έκθεση από τους Seo et al. δημοσιεύθηκε τον Ιούνιο του 2020) [76] αλλά εξακολουθούν να είναι κυρίως για ερευνητική χρήση λόγω του υψηλού κόστους τους .

Το μέγεθος του ιού SARS-CoV-2 είναι περίπου 100 nm (μεσαίο εύρος). Έτσι, η δυνατότητα του COVID-19 ως στόχου για θεραπείες που βασίζονται σε νανοσωματίδια έχει εξεταστεί από την αρχή της πανδημίας. Μέχρι στιγμής, προσεγγίσεις βασισμένες στη νανοτεχνολογία έχουν αναπτυχθεί και δοκιμαστεί για τους σκοπούς της πρόληψης της μόλυνσης, της διάγνωσης και της θεραπείας του COVID-19.

Πολλές συσκευές βασισμένες στη νανοτεχνολογία έχουν αναπτυχθεί για την ευαίσθητη και ειδική ανίχνευση του COVID-19. Προς το παρόν, ενισχύουν τις προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνται συνήθως με βάση τις δοκιμές RT-PCR και αντιγόνων. Ένας νέος βιοαισθητήρας που βασίζεται σε νανοσωματίδια χρυσού έχει προταθεί για την ανίχνευση του SARS-CoV-2 στον εκπνεόμενο αέρα [75, 78, 27]. Τα μαγνητικά νανοσωματίδια χρησιμοποιήθηκαν σε ένα εξειδικευμένο πρωτόκολλο εξαγωγής για τον SARS-CoV-2 [81, 97]. Κρύσταλλοι μεγέθους νανοκλίμακας με ιδιότητες ημιαγωγών (κοινώς γνωστοί ως κβαντικές κουκκίδες) έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς σε βιοαισθητήρα για την ανίχνευση αντιγόνου πρωτεΐνης νουκλεοκαψιδίου SARS-CoV-1 [70] και μπορούν κάλλιστα να χρησιμοποιηθούν για ανίχνευση του SARS-CoV-2 [40 ]. Θα μπορούσε να αναμένεται ότι οι συσκευές ανίχνευσης που βασίζονται σε νανοϋλικά, οι αισθητήρες, τα φάρμακα και τα εμβόλια θα είναι ο βασικός άξονας της διαχείρισης της πανδημίας στο άμεσο μέλλον [65, 50].

3. Νανο-βασισμένα συστήματα χορήγησης αντιιικών φαρμάκων

3.1. Συνθέσεις νανοτεχνολογίας – τύποι και πιθανές εφαρμογές στη θεραπεία ιογενών λοιμώξεων

Ένα νανοφαρμακευτικό είναι, εξ ορισμού, ένα υλικό με μέγεθος σωματιδίων στην κλίμακα νανοκλίμακας που έχει θεραπευτικές δυνατότητες. Τα νανοσωματίδια μπορεί να έχουν διαφορετικά σχήματα και χημικές συνθέσεις. Η δραστική ένωση στο νανοσωματίδιο μπορεί να διαλυθεί, να παγιδευτεί, να ενθυλακωθεί, να προσροφηθεί, να συζευχθεί ή να συνδεθεί χημικά, επομένως ο φορέας της δραστικής ένωσης αναφέρεται ως νανοφορέας. Μια σχηματική αναπαράσταση των κύριων τύπων νανοφορέων φαίνεται στο Σχ. 2.

Σχήμα 2. Τύποι νανοφορέων.

Οι πιο συνηθισμένοι τύποι νανοφορέων παρατίθενται εν συντομία παρακάτω. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στα λιποσώματα, καθώς ήταν τα πρώτα και είναι, επί του παρόντος, ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος τύπος νανοφορέα φαρμάκου.

3.1.1. Νανοσκευάσματα με βάση τα λιπίδια

Τα λιπίδια είναι, μακράν, ο ασφαλέστερος τύπος φορέων. Είναι ευκολότερο και φθηνότερο στην παραγωγή, είναι βιοαποικοδομήσιμα, βιοσυμβατά, μη τοξικά και, γενικά, μη ανοσογόνα [61]. Τα λιπίδια στο σκεύασμα χρησιμοποιούνται μαζί με άλλους παράγοντες όπως τασιενεργά και διαλύτες. Συνήθως, τα νανοσκευάσματα που χρησιμοποιούνται με βάση τα λιπίδια περιλαμβάνουν λιποσώματα, στερεά λιπιδικά νανοσωματίδια (SLN), νανογαλακτώματα και νανοαιωρήματα.

Λιποσώματα

Τα λιποσώματα είναι κυστίδια στα οποία ένας υδατικός πυρήνας περικλείεται εξ ολοκλήρου από μια μεμβρανώδη λιπιδική διπλοστοιβάδα που αποτελείται από φυσικά ή συνθετικά φωσφολιπίδια. Ανάλογα με τη μέθοδο παρασκευής, τα λιπιδικά κυστίδια μπορεί να είναι πολυ-, ολιγο- ή μονοστρωματικά, που περιέχουν πολλά, λίγα ή ένα κέλυφος διπλής στιβάδας, αντίστοιχα. Η διάμετρος του κυστιδίου μπορεί να ποικίλλει ευρέως – μεταξύ 10 και 1000 nm.

Ο υδατικός πυρήνας των (συμβατικών) θεραπευτικών λιποσωμάτων πρώτης γενιάς περιείχε υδρόφιλη βιοδραστική ένωση. Τα λιποσώματα νεότερης γενιάς μπορεί επίσης να εγκλωβίσουν υδρόφοβες ενώσεις και μπορεί να φέρουν πρόσθετες τροποποιήσεις για την αύξηση του χρόνου κυκλοφορίας in vivo και για τη διασφάλιση στοχευμένης και χρονισμένης χορήγησης του φαρμακευτικού παράγοντα [37]. Μια σχηματική απεικόνιση των διαφορετικών τύπων λιποσωμάτων μπορεί να φανεί στην Εικόνα 3.

Εικόνα 3. Μια αναπαράσταση των διαφορετικών τύπων λιποσωμικών συστημάτων χορήγησης φαρμάκων.

Τα λιποσώματα παρασκευάζονται από ένα υδατικό διάλυμα φωσφολιπιδίων με μια ποικιλία μεθόδων: υπερήχων υπερήχων, αφυδάτωση-επανυδάτωση, εξάτμιση αντίστροφης φάσης, κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης, εξώθηση κυστιδίων κ.λπ. [31]. Η προκύπτουσα αποτελεσματικότητα παγίδευσης μπορεί να είναι πολύ διαφορετική. Ο βέλτιστος έλεγχος του μεγέθους και της ελασματικότητας των λιποσωμάτων που προκύπτουν συνήθως επιτυγχάνεται με εξώθηση χρησιμοποιώντας φίλτρα με πόρους καθορισμένου μεγέθους. Η στόχευση των θεραπευτικών λιποσωμάτων στην επιθυμητή θέση επιτυγχάνεται με την προσθήκη προσδεμάτων στην επιφάνεια του κυστιδίου [37].

Τα λιποσώματα έχουν τα μειονεκτήματά τους ως νανοφορείς. Μεταξύ αυτών είναι η σχετικά χαμηλή ικανότητα φόρτωσης φαρμάκου και η αστάθειά τους, καθώς και ο πιθανός κίνδυνος ανοσογονικότητας λόγω διαφόρων πρόσθετων (π.χ. PEG3350) [11].

Επί του παρόντος, αρκετά λιποσωμικά σκευάσματα είναι σε κλινική χρήση. Μεταξύ των εφαρμογών είναι η στοχευμένη χορήγηση κυτταροτοξικών παραγόντων, οι ενδοφθάλμιες εφαρμογές, οι θεραπείες μετά την ακτινοβόληση για ασθενείς με εξαιρετική ευαισθησία στην υπεριώδη ακτινοβολία με παρασκευάσματα της ενδονουκλεάσης Τ4 V [95, 13, 49].

Τα λιποσώματα συζευγμένα με πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG) χρησιμοποιούνται επί του παρόντος τόσο στα εμβόλια Comirnaty (Pfizer BioNTech) όσο και στα εμβόλια Spikevax (Moderna).

Νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων (SLNs)

Τα SLNs αποτελούνται από μια στερεά λιπιδική μήτρα (τριγλυκερίδια, στεροειδή, λιπαρά οξέα, κεριά, κ.λπ.). Σε αντίθεση με τα λιποσώματα, τα SLN είναι βιομηχανικά επεκτάσιμα. Τα SLN έχουν ιστορικό χρήσης ως φορείς για μια ποικιλία αντιιικών φαρμάκων (ριτοναβίρη, μαραβιρόκ, δαρουναβίρη, εφαβιρένζη, ζιδοβουδίνη, λοπιναβίρη, ντολουτεγκραβίρη και άλλα – για λεπτομέρειες δείτε παρακάτω).

Μια μεταγενέστερη γενιά SLNs είναι οι νανοδομημένοι φορείς λιπιδίων (NSLCs). Σε αντίθεση με τα SLN, τα λιπίδια στα NSLC βρίσκονται σε υγρή κατάσταση, προσδίδοντας αυξημένη σταθερότητα και βελτιωμένο πρότυπο ελεγχόμενης απελευθέρωσης.

Νανογαλακτώματα

Τα νανογαλακτώματα (NE) είναι σφαιρικά μονοφασικά συστήματα που αποτελούνται από γαλακτωματοποιημένα έλαια, νερό και τασιενεργά. Τα NE έχουν υψηλή ικανότητα φόρτωσης, αυξημένη υδροφιλία και ενισχυμένη βιοδιαθεσιμότητα. Τα νανογαλακτώματα έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη σκευασμάτων αντι-HIV, όπως αναστολείς πρωτεάσης (σακουιναβίρη, ινδιναβίρη) [90].

Τα αυτο-νανογαλακτωματοποιούμενα συστήματα χορήγησης φαρμάκων (SNEDDS) είναι ένας άλλος τύπος σκευάσματος μονοφασικών συστημάτων ελαίου-νερού-επιφανειοδραστικού που χρησιμοποιούνται για φορείς υδρόφοβων φαρμάκων, όπως το φάρμακο NNRTI nevirapine (βλ. παρακάτω) [ Selvam and Kulkarni, 2014 ] . Μέχρι σήμερα, έχει αναπτυχθεί ένα νανογαλάκτωμα [68] και ένα εναιώρημα στερεών νανοσωματιδίων λιπιδίων [87] που περιέχουν το αντιικό φάρμακο favipiravir για στοχευμένη χορήγηση στο πνευμονικό επιθήλιο. Μέχρι στιγμής, τα αποτελέσματα που έχουν ληφθεί in vitro μελέτες είναι ενθαρρυντικά.

3.1.2. Νανοσκευάσματα με βάση πολυμερή

Μια ποικιλία φυσικών και συνθετικών πολυμερών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή νανοσκευασμάτων. Τα υδρόφιλα πολυμερή μπορεί να περιλαμβάνουν ζελατίνη, αλβουμίνη, αλγινικό, δεξτράνη, χιτοζάνη, αγαρόζη και άλλα. Τα υδρόφοβα πολυμερή που χρησιμοποιούνται σε νανοσκευάσματα μπορεί να περιλαμβάνουν πολυγαλακτικό οξύ (PLA), πολυλακτίδιο-συν-γλυκολικό οξύ (PLGA), πολυστυρόλιο, πολυκαπρολακτόνη (PECL), πολυμεθακρυλικό (PMMA) και άλλα. Επιφανειακές τροποποιήσεις μπορούν να εισαχθούν προκειμένου να βελτιωθεί η φαρμακοκινητική, να μειωθεί η πιθανή ανοσογονικότητα και να εισαχθεί απελευθέρωση του φαρμάκου που προκαλείται από ερέθισμα ως απόκριση σε αλλαγές στο pH, τη θερμοκρασία και άλλα ερεθίσματα. Ειδικά πολυμερή που αναστέλλουν την P-gp και άλλες πρωτεΐνες ανθεκτικότητας σε πολλαπλά φάρμακα (MDR) έχουν αναπτυχθεί ειδικά για τους σκοπούς της ογκολογίας.

Τα νανοσκευάσματα που βασίζονται σε πολυμερή περιλαμβάνουν πολυμερή μικκύλια, πολυμερή στερεά νανοσωματίδια, νανοκάψουλες και νανοσφαίρες.

Πολυμερή μικκύλια

Τα πολυμερή μικκύλια είναι δομές νανο-μεγέθους κατασκευασμένες από αμφίφιλα συμπολυμερή, δομή (μονομερές) που αποτελείται από μια υδρόφοβη και μια υδρόφιλη υπομονάδα. Συνδέονται για να σχηματίσουν δομές με έναν υδρόφοβο πυρήνα και ένα υδρόφιλο κέλυφος που ονομάζεται μικκύλιο. Ο υδρόφοβος πυρήνας περιέχει φάρμακα με φτωχή υδατοδιαλυτότητα, ενώ το υδρόφιλο φορτίο φαρμάκου είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά και τη στοχευμένη απελευθέρωση του φαρμάκου.

Τα υδρόφοβα πολυμερή που σχηματίζουν πυρήνα μπορεί να είναι πολυεστέρες, πολυκαπρολακτόνη, πολυ(1-αμινοξέα) και άλλα. Η πολυαιθυλενογλυκόλη είναι συνήθως το κύριο συστατικό του υδρόφιλου κελύφους. Έχουν δοκιμαστεί διάφορες τροποποιήσεις όπως η προσθήκη υπολειμμάτων σιαλικού οξέος στο υδρόφιλο κέλυφος. Σε μια μελέτη, το σιαλυλιωμένο εξωτερικό περίβλημα χρησιμοποιήθηκε για τη σύνδεση της αιμοσυγκολλητίνης του ιού της γρίπης προκειμένου να αποτραπεί η είσοδος του ιού [1].

Πολυμερικά νανοσωματίδια

Τα πολυμερή νανοσωματίδια μπορούν να κατασκευαστούν με μια ποικιλία φυσικών ή συνθετικών πολυμερών. Οι νανοκάψουλες είναι πολυμερή νανοσωματίδια που παγιδεύουν το φάρμακο στον πυρήνα τους. Όταν το φάρμακο προσροφάται στην επιφάνεια ή ενσωματώνεται στη μήτρα του νανοσωματιδίου, η δομή ονομάζεται νανοσφαίρα. Τα πολυμερή νανοσωματίδια έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νεότερων σκευασμάτων αντι-HIV φαρμάκων, όπως η εφαβιρένζη, η λοπιναβίρη, η ριτοναβίρη και άλλα.

Συζεύγματα φαρμάκων πολυμερών

Τα συζυγή πολυμερών φαρμάκων αποτελούνται από ένα πολυμερές και ένα ομοιοπολικά συνδεδεμένο φάρμακο. Το φάρμακο είναι συνήθως ένα μικρό μόριο αλλά μπορεί να είναι μεγαλύτερο μόριο, π.χ. πρωτεΐνη. Οι περισσότερες εφαρμογές συζεύξεων πολυμερών φαρμάκων είναι στην κλινική ογκολογία (π.χ. daunorubicin, doxorubicin, methotrexate, melphalan) και στην οφθαλμολογία (π.χ. daunorubicin) [62, 20] αλλά και στην αντιική θεραπεία. Οι PEGylated ιντερφερόνες ήταν, για μεγάλο χρονικό διάστημα, η μόνη εξαιρετικά αποτελεσματική θεραπεία του HCV [17]. Τα συζεύγματα Zidovudine (AZT) παρουσιάζουν συνήθως μεγαλύτερους χρόνους ημιζωής στο πλάσμα από τα συμβατικά AZT [38]. Το 2018, οι Andersen et al. χρησιμοποίησε συμπολυμερές Ν-(2-υδροξυπροπυλ) μεθακρυλαμιδίου (PHPMA)-λευκωματίνης για τη χορήγηση ενός συνδυασμού αντι-HIV φαρμάκων ART σε πρωτογενή ανθρώπινα Τ κύτταρα με πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα.

Νανοκάψουλες

Μια νανοκάψουλα αποτελείται από έναν πυρήνα (όπου είναι παγιδευμένο το φάρμακο) και ένα κέλυφος. Οι νανοκάψουλες μπορούν να φορτωθούν με σημαντικά μεγαλύτερες ποσότητες φαρμάκου από τα λιποσώματα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ελεγχόμενη και στοχευμένη χορήγηση φαρμάκου. Έχουν σχεδιαστεί νανοκάψουλες από πολυ(ισο-βουτυλοκυανοακρυλικό) πυρήνα, παγιδευτικό τριφωσφορικό AZT και κέλυφος πολυαιθυλενοϊμίνης.

Νανοσφαίρες

Οι νανοσφαίρες είναι σφαιρικές δομές όπου το φάρμακο δεν περικλείεται μέσα, αλλά είναι, μάλλον, διασκορπισμένο στη μήτρα. Οι νανοσφαίρες είναι μικρότερες σε μέγεθος από τις νανοκάψουλες και μπορεί να υποβληθούν σε ταχεία κάθαρση του φαρμάκου. Τοπικά σκευάσματα ακυκλοβίρης σε νανοσφαιρίδια έχουν δοκιμαστεί για τη θεραπεία λοιμώξεων που προκαλούνται από τον ιό του απλού έρπητα.

Υβριδικά νανοσκευάσματα λιπιδίου-πολυμερούς

Τις περισσότερες φορές, ένα μόνο φάρμακο δεν αρκεί για τη θεραπεία μιας ιογενούς λοίμωξης. Από την άλλη πλευρά, η συμμόρφωση του ασθενούς μειώνεται όταν ζητείται από τον ασθενή να πάρει περισσότερα από δύο φάρμακα. Έτσι, περισσότερα από ένα φάρμακα με διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητες μπορεί να χρειαστεί να χορηγηθούν με ένα μόνο όχημα χορήγησης. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας υβριδικά νανοσωματίδια λιπιδίου-πολυμερούς. Έχουν αναπτυχθεί πολλά υβριδικά συστήματα νανοφορέων, συμπεριλαμβανομένων των νανοσωματιδίων πολυμερούς πυρήνα-λιπιδικού κελύφους, κοίλου πυρήνα/κελύφους υβριδικά νανοσωματίδια λιπιδίου-πολυμερούς-λιπιδίου, πολυμερών νανοσωματιδίων επικαλυμμένα με διπλή στιβάδα λιπιδίων και νανοσωματιδίων εγκλωβισμένων σε πολυμερή. Βασικά, τα υβριδικά νανοσκευάσματα λιπιδίου-πολυμερούς αποτελούνται από έναν εσωτερικό πολυμερή πυρήνα που περικλείεται σε ένα ή περισσότερα εξωτερικά στρώματα λιπιδικών ή λιπιδικών-πολυμερών στρωμάτων. Τα νανοσωματίδια εγκλωβισμένα σε πολυμερή είναι κάπως διαφορετικά, καθώς βασίζονται στην τεχνολογία λιποσωμάτων με την επιφάνεια του λιποσώματος να τροποποιείται με διασταυρούμενη σύνδεση με πολυμερή. Τα υβριδικά νανοσκευάσματα λιπιδίου-πολυμερούς παρουσιάζουν πολύ υψηλή ικανότητα φόρτωσης φαρμάκου και υψηλή απόδοση ενθυλάκωσης.

Μια παραλλαγή των υβριδικών νανοσκευασμάτων λιπιδίου-πολυμερούς είναι βιομιμητικές υβριδικές νανοσυνθέσεις λιπιδίου-πολυμερούς, στις οποίες οι επιφάνειες των νανοσωματιδίων τροποποιούνται έτσι ώστε να μιμούνται τις πρωτεΐνες της κυτταρικής επιφάνειας. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει σωματίδια τύπου ιού (VLPs) και ιοσώματα (βλ. παρακάτω).

Τα υβριδικά νανοσωματίδια λιπιδίου-πολυμερούς που βασίζονται σε ερεθίσματα είναι μια ακόμη ποικιλία υβριδικών νανοσκευασμάτων λιπιδίου-πολυμερούς που είναι ικανά να απελευθερώνουν το ενθυλακωμένο φάρμακο σε απόκριση σε διάφορα ερεθίσματα όπως το pH, η θερμοκρασία και το μαγνητικό πεδίο. Έτσι, η έγκαιρη παράδοση στον επιθυμητό ιστότοπο είναι εφικτή. Το 2012, η στεατική μεθυλοκυτταρίνη προτάθηκε ως θερμοευαίσθητος νανοφορέας για αργή ενδοκολπική χορήγηση του tenofovir [38]. Ομοίως, αναπτύχθηκε μια υβριδική θερμοευαίσθητη υδρογέλη για τη συν-απόδοση θεαφλαβίνης (ένα αντιοξειδωτικό, το οποίο είναι υδρόφιλο) και nifeviroc (ένα αντιικό, το οποίο είναι υδρόφοβο) για ενδοκολπική εφαρμογή ως προφυλακτικό πριν από την έκθεση της μετάδοσης του HIV. Οι θερμοευαίσθητες υδρογέλες έχουν επίσης δοκιμαστεί για ενδορινική χορήγηση αντιιικών φαρμάκων.

Τα νανοσωματίδια μπορεί να έχουν διαφορετικά μεγέθη και σχήματα. Τα υβριδικά νανοσκευάσματα λιπιδίου-πολυμερούς με βάση το σχήμα βασίζονται στην παρατήρηση ότι το σχήμα ενός σωματιδίου σε νανοκλίμακα μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην αλληλεπίδραση κυττάρου-κυττάρου, την πρόσληψη φαρμάκου και τη βιοκατανομή [8]. Για παράδειγμα, τα μη σφαιρικά νανοσωματίδια έχουν βρεθεί ότι παρέχουν υψηλότερη θεραπευτική αποτελεσματικότητα σε σύγκριση με τα σφαιρικά σωματίδια στη θεραπεία του καρκίνου [74]. Έτσι, έχουν διερευνηθεί διαφορετικά σχήματα και δομές προκειμένου να βελτιωθούν οι φαρμακοκινητικές ιδιότητες των φαρμάκων.

3.1.3. Δενδριμερή

Τα δενδριμερή είναι εξαιρετικά διακλαδισμένες τρισδιάστατες συνθετικές νανο-αρχιτεκτονικές, διαμέτρου 2–10 nm που αποτελούνται από έναν κεντρικό πυρήνα, ένα εσωτερικό κέλυφος και ένα εξωτερικό κέλυφος που φέρει διάφορες τροποποιήσεις [83]. Μια σχηματική απεικόνιση ενός πολύ απλού δενδριμερούς μπορεί να φανεί στο Σχ. 4.

Ο πυρήνας του δενδριμερούς επιτρέπει την παγίδευση διαφόρων μορίων και οι λειτουργικές ομάδες στην επιφάνεια επιτρέπουν την αλληλεπίδραση με τους επιθυμητούς στόχους. Τα δενδριμερή παρουσιάζουν μεγαλύτερους χρόνους κυκλοφορίας, αυξημένη διαλυτότητα και σταθερότητα και στοχευμένη παροχή. Τα δενδριμερή συντίθενται με διαδοχική προσθήκη μορίων δομικών μονάδων σε ένα μόριο εκκινητή. Στο εμπόριο διατίθενται, επί του παρόντος, δενδριμερή κατασκευασμένα από πολυαμιδοαμίνη, πολυπροπυλενο ιμίνη και δενδριμερή πολυ-1-λυσίνης. Το εξωτερικό κέλυφος μπορεί να τροποποιηθεί ομοιοπολικά (π.χ. εστεροποιημένο, γλυκοσυλιωμένο κ.λπ.) ή συζευγμένο με πρωτεΐνες, πεπτίδια κ.λπ. Τα πολυιονικά δενδριμερή καρβοσιλανίου έχουν χρησιμοποιηθεί ως τοπικά μικροβιοκτόνα για προστασία φραγμού έναντι του ιού HIV και του απλού έρπητα. García-Gallego et al. το 2015 έδειξε ότι τα δενδριμερή καρβοσιλανίου μπορεί να αναστείλουν την εσωτερίκευση του HIV-1 στα επιθηλιακά κύτταρα και την είσοδο στα μονοπύρηνα κύτταρα του περιφερικού αίματος. Τα θειολιωμένα δενδριμερή εμφάνισαν παρατεταμένη απελευθέρωση ακυκλοβίρης.

Εικόνα 4. Παραγωγή δενδριμερών πολυαιθυλενιμίνης.

3.1.4. Νανοσκευάσματα με βάση τον άνθρακα

Τα νανοσκευάσματα με βάση τον άνθρακα περιλαμβάνουν νανοσωλήνες άνθρακα, νανοσωματίδια οξειδίου του γραφενίου και φουλερένια.

Γραφένιο

Το γραφένιο είναι ένα δισδιάστατο επίπεδο παράγωγο του γραφίτη. Για βιοϊατρικούς σκοπούς, τα υλικά με βάση το γραφένιο τροποποιούνται με διάφορες λειτουργικές ομάδες για τη βελτίωση της βιοσυμβατότητας και τη μείωση της τοξικότητας. Τόσο τα υδρόφιλα όσο και τα υδρόφοβα φάρμακα μπορούν να ενθυλακωθούν. Οι λειτουργικές ομάδες μπορούν να σχεδιαστούν για να παρέχουν θέσεις για προσκόλληση διαφορετικών βιολογικών μορίων.

Οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) είναι κοίλοι κυλινδρικοί νανοσωλήνες με τοιχώματα κατασκευασμένα από ένα ή περισσότερα φύλλα γραφενίου. Ο κύλινδρος μπορεί να καλυφθεί με φουλερένιο στο ένα ή και στα δύο άκρα. Οι CNTs έχουν εξαιρετικές ιδιότητες όσον αφορά τη φόρτωση φαρμάκων και τη δυνατότητα ελεγχόμενης απελευθέρωσης, αλλά οι ιατρικές τους εφαρμογές είναι αρκετά περιορισμένες λόγω της πνευμονικής τοξικότητας και της υψηλής υδροφοβικότητας. Οι νεότεροι τύποι CNT εμφανίζουν μειωμένη τοξικότητα και αυξημένη βιοδιασπασιμότητα.

Φουλερένια

Τα φουλερένια είναι δομές άνθρακα που σχηματίζουν ένα κοίλο κλουβί νανο-μεγέθους. Τα φουλερένια έχουν βρεθεί ότι αναστέλλουν την αντιγραφή του HIV, του HCV και του ιού της γρίπης μέσω στερικού αποκλεισμού και ανέστειλαν την έκφραση της ιικής νουκλεοπρωτεΐνης.

3.1.5. Ανόργανες νανοσκευάσματα

Οι κβαντικές κουκκίδες (QD) είναι νανοκρύσταλλοι με ιδιότητες ημιαγωγών. Αποτελούνται από έναν ανόργανο πυρήνα (από πυρίτιο, σεληνιούχο κάδμιο, θειούχο κάδμιο ή αρσενίδιο του ινδίου, υπεύθυνο για τις ιδιότητες ημιαγωγού), ένα υδρόφιλο κέλυφος και ένα καπάκι. Οι κβαντικές κουκκίδες βρίσκουν τις εφαρμογές τους κυρίως στη βιοϊατρική απεικόνιση, καθώς μπορούν να απορροφούν και να εκπέμπουν φως σε προκαθορισμένα μήκη κύματος. Ως συστήματα φορέων φαρμάκων, τα τροποποιημένα QDs έχουν χρησιμοποιηθεί στη θεραπεία του HIV [42].

Νανοσωματίδια μετάλλων και οξειδίων μετάλλων

Τα μεταλλικά νανοσωματίδια μπορεί να έχουν τη δική τους μικροβιοκτόνο και αντιική δράση. Τέτοια είναι ο άργυρος, ο χρυσός, ο χαλκός, το τιτάνιο, τα οξείδια του δημητρίου και άλλα. Η επιφάνεια των μεταλλικών νανοσωματιδίων μπορεί να λειτουργήσει με διάφορες ομάδες προκειμένου να βελτιωθεί η μοριακή αλληλεπίδραση, η βιοδιαθεσιμότητα και η απελευθέρωση του συζευγμένου φαρμάκου. Μικρά παρεμβαλλόμενα RNA έχουν συζευχθεί με AuNPs και η προκύπτουσα σύνθεση ανέστειλε την αντιγραφή του ιού του δάγκειου πυρετού και την απελευθέρωση του ιού. Τα νανοσωματίδια αργύρου βρέθηκε ότι αναστέλλουν την αιμοσυγκόλληση και την απόπτωση που προκαλείται από τον ιό της γρίπης H1N1 σε καλλιέργειες κυττάρων. Τα νανοσωματίδια αργύρου συζευγμένα με ταννικό οξύ αποδείχθηκε ότι μειώνουν τη μόλυνση από HSV-2 vitro και in vivo. Τα νανοσωματίδια οξειδίου του ψευδαργύρου έχουν μελετηθεί σε μοντέλα ποντικών κολπικών λοιμώξεων με HSV-2 με πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα όσον αφορά την καταστολή της ιικής δραστηριότητας.

Η χρήση ανόργανων νανοσωματιδίων είναι σε μεγάλο βαθμό περιορισμένη λόγω ανησυχιών για τοξικότητα [43]. Αναπτύσσονται νεότερα σκευάσματα, αλλά οι κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους εξακολουθούν να είναι πολύ περιορισμένες.

3.1.6. Νανοτεχνολογίες με βάση το νουκλεϊκό οξύ

Απταμερή

Τα απταμερή είναι, βασικά, βραχείες αλληλουχίες νουκλεϊκών οξέων (ολιγονουκλεοτίδια) ή πρωτεϊνικές αλληλουχίες (πεπτίδια) που μπορούν να συνδεθούν ειδικά με άλλα μόρια όπως άλλα νουκλεϊκά οξέα και πρωτεΐνες [34]. Σε μια συγκεκριμένη τρίτη κατηγορία ανήκουν τα Χ-απταμερή που είναι ένας συνδυασμός φυσικών και χημικά τροποποιημένων ολιγονουκλεοτιδίων DNA ή RNA. Τα απταμερή μπορεί να έχουν θειοφωσφορικό σκελετό για να ενισχύσουν τη σταθερότητα των νουκλεάσης και τη συγγένεια δέσμευσης [45].

Τα απταμερή έχουν δοκιμαστεί για θεραπευτικές δυνατότητες για τουλάχιστον 20 χρόνια. Για παράδειγμα, τα PEGylated απταμερή έχουν χρησιμοποιηθεί για τη στόχευση της αγγειακής ενδοθηλιακής ανάπτυξης και το παρασκεύασμα που προκύπτει (pegaptanib, Macugen από την Bausch & Lomb) έχει εγκριθεί ως παράγοντας ενδοϋαλοειδούς ένεσης στην εκφύλιση της ωχράς κηλίδας [85]. Τα απταμερή που στοχεύουν βασικά μέλη του καταρράκτη πήξης όπως ο παράγοντας IXa, η θρομβίνη και ο παράγοντας von Willebrand έχουν δοκιμαστεί ως πιθανά αντιπηκτικά [57].

Η ογκολογία είναι ένα πολύ ευρύ πεδίο για την ανάπτυξη θεραπευτικών απταμερών. Απταμερή έναντι νουκλεολίνης, αντιγόνου ειδικής μεμβράνης προστάτη (PSMA), καρκινοεμβρυϊκού αντιγόνου (CEA), MUC1, ErbB-2 και άλλων πρωτεϊνών με σημαντικό ρόλο στην προκαρκινογένεση έχουν επίσης διερευνηθεί ως στρατηγικές θεραπείας του καρκίνου [72, 43, 22, 86 ]. Ωστόσο, κανένα απταμερές δεν έχει εγκριθεί ακόμη για τη θεραπεία του καρκίνου.

Στον τομέα των μολυσματικών ασθενειών, τα απταμερή έχει βρεθεί ότι αναστέλλουν διάφορα στάδια μόλυνσης από τον HIV δεσμεύοντας την αντίστροφη μεταγραφάση και την ιντεγκράση [19, 71]. Η αιμοσυγκολλητίνη του ιού της γρίπης έχει στοχοποιηθεί με επιτυχία από τα απταμερή [53]. Βιοαισθητήρες βασισμένοι σε απταμερές για SARS-CoV και SARS-CoV-2 έχουν σχεδιαστεί [16, 70; 63]. Το 2021, τα απταμερή χρησιμοποιήθηκαν από τους Sun et al. για την πρόληψη της δέσμευσης της πρωτεΐνης ακίδας στον υποδοχέα ΜΕΑ [82].

Αντιπληροφοριακά νουκλεοτίδια (ASOs)

Τα αντιπληροφοριακά νουκλεοτίδια είναι βραχέα, μονόκλωνα, τεχνητά δημιουργημένα νουκλεϊκά οξέα που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να δεσμεύουν και να αναστέλλουν τα mRNAs. Τα ASO με δυνατότητα εφαρμογής για την καταπολέμηση της ιογενούς νόσου στοχεύουν τα mRNA που κωδικοποιούν πρωτεΐνες κρίσιμης σημασίας για την ανάπτυξη του μολυσματικού δυναμικού του ιού. Το πρώτο εγκεκριμένο μέλος αυτής της οικογένειας ήταν το fomivirsen (Vitravene, από τη Novartis), ένα ολιγοδεοξυριβονουκλεοτίδιο 21 bp συμπληρωματικό σε μια αλληλουχία που κωδικοποιεί τις κύριες πρώιμες πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για τον κυτταρομεγαλοϊό (CMV). Το Vitravene αποσύρθηκε «για εμπορικούς λόγους» από την αγορά το 2002 [Δημόσια δήλωση για το Vitravene (fomivirsen) (europa.eu)].

Υπάρχουν τρεις γενιές ASO, που διαφέρουν ως προς τα χημικά τους χαρακτηριστικά όσον αφορά την ισχύ, τη φαρμακοκινητική και την τοξικότητα. Τα ASO πρώτης γενιάς διαθέτουν φωσφοροθειοϊκό σκελετό προκειμένου να αυξηθεί η αντίσταση στην υδρόλυση. Το Fomivirsen ήταν ένα ASO πρώτης γενιάς. Τα ASO δεύτερης γενιάς τροποποιούνται στη θέση 2 του τμήματος σακχάρου επιτρέποντάς τους να δρουν ως στερικοί αποκλειστές. Ένα από τα πιο γνωστά ASO δεύτερης γενιάς, το Mipomirsen (Kynamro, από την Genzyme) απορρίφθηκε από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Φαρμάκων λίγο μετά την κυκλοφορία του λόγω σοβαρών ανεπιθύμητων ενεργειών [http://www.fiercebiotech.com/regulatory/ema-committee-shoots-down-sanofi-s-cholesterol-drug-mipomersen]. TΤα ASO τρίτης γενιάς (π.χ. eterlipsen, που διατίθεται στην αγορά ως ExonDys από την AVI BioPharma International για τη θεραπεία της μυϊκής δυστροφίας του Duchenne) έχουν ανώτερη αντίσταση στις νουκλεάσες, αυξημένη συγγένεια στόχου και φαρμακοκινητική σε σύγκριση με προηγούμενες γενιές.

Το 2004, λίγο πριν το πρώτο ξέσπασμα του ανθρώπινου βήτα κορωνοϊού, αναφέρθηκαν αρκετά ASO δεύτερης γενιάς κατά του αιτιολογικού παράγοντα SARS-CoV [56]. Σχεδιάστηκαν για να στοχεύουν το ανοιχτό πλαίσιο ανάγνωσης της κύριας πολυπρωτεΐνης του ιού (ORF1) και της ρυθμιστικής αλληλουχίας 5′-UTR. In vitro , επέδειξαν σημαντική αντιική δράση. Στη συνέχεια, σχεδιάστηκαν ASO που στοχεύουν τη θέση έναρξης μετάφρασης του ORF1 και τη θέση όπου συμβαίνει μετατόπιση πλαισίου προκειμένου να μεταγραφούν περισσότερες από μία πολυπρωτεΐνες (κοινώς αποκαλούμενες ως «ψευδόκόμβοι») [1]. Αργότερα, η AVI Biopharma ανέπτυξε ASO που στοχεύουν το 3-UTR του ιικού RNA [AVI BioPharma’s NeuGene antisense drugs inhibit SARS coronavirus (pharmabiz.com)].Το 2020, αναφέρθηκε ένα γρήγορο και ευαίσθητο σύστημα ανίχνευσης για την παρουσία του RNA του SARS-CoV-2 που βασίζεται σε ASO συνδεδεμένα με νανοσωματίδια χρυσού (AuNPs) [51]. Τα ASO ανήκαν στην πρώτη γενιά και ήταν ειδικά για το γονίδιο της νουκλεοκαψιδικής φωσφοπρωτεΐνης του SARS-CoV-2. Οι συγγραφείς ισχυρίστηκαν ότι η χρωματομετρική τους ανάλυση γυμνού οφθαλμού θα μπορούσε να ανιχνεύσει πολλά αντίγραφα του ιικού γονιδιώματος SARS-CoV-2 χωρίς την ανάγκη ειδικού εξοπλισμού.

Μικρά παρεμβαλλόμενα RNA (siRNA)

Τα siRNA είναι μικρά δίκλωνα μόρια RNA που δείχνουν μια υπόσχεση στη θεραπεία του COVID-19. Βασικά μέλη της οικογένειας siRNA είναι η πατισιράνη και η γκιβοσιράνη που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος για τη θεραπεία γενετικών ασθενειών. Τόσο το patisiran όσο και το givosiran ήταν φάρμακα πρώτης κατηγορίας [9]. Σύμφωνα με τον ορισμό του FDA, το «πρώτο στην κατηγορία» είναι ένα φάρμακο που λειτουργεί με «νέο και μοναδικό μηχανισμό δράσης» για τη θεραπεία μιας συγκεκριμένης ιατρικής πάθησης [Η FDA εγκρίνει την πρώτη του είδους στοχευμένη θεραπεία με βάση το RNA για τη θεραπεία σπάνια ασθένεια | FDA].

Το Patisiran (Onpattro, από την Alnylam) έχει εγκριθεί για την απειλή πολυνευροπάθειας σε ασθενείς με κληρονομική αμυλοείδωση τρανσθυρετίνης (hTTR) [Onpattro | Ευρωπαϊκός Οργανισμός Φαρμάκων (europa.eu)]. Το Patisiran στοχεύει το mRNA μιας μεταλλαγμένης μορφής του γονιδίου TTR που παράγει μια λανθασμένα διπλωμένη πρωτεΐνη της οποίας τα προϊόντα αποδόμησης εναποτίθενται σε πολλούς ιστούς και όργανα. Ένα νεότερο φάρμακο siRNA που κατασκευάζεται από την Alnylam για τη θεραπεία της αμυλοείδωσης hTTR είναι το revusiran. Το Givosiran (Givlaari από την Alnylam) είναι ένα άλλο φάρμακο siRNA που χρησιμοποιείται στη θεραπεία της οξείας ηπατικής πορφυρίας, μιας γενετικής ασθένειας που προκαλείται από μεταλλάξεις στο γονίδιο ALAS1 . Το Givosiran πιστεύεται ότι μειώνει τη συχνότητα των κρίσεων οξείας πορφυρίας στους πάσχοντες ασθενείς και ότι μειώνει τον χρόνιο πόνο, που είναι το βασικό σύμπτωμα της AHP [Balwani et al., 2020]. Ένα από τα εμβόλια για τον Έμπολα που αναπτύχθηκε νωρίτερα, συγκεκριμένα, το TKM-Ebola (από την Arbutus Biopharma Corporation) αποτελούνταν από siRNA ενθυλακωμένο σε LNPs. Το TKM-Ebola, ωστόσο, δεν έφτασε σε μεταγενέστερες φάσεις κλινικών δοκιμών λόγω αυξημένου κινδύνου για αλλεργικές αντιδράσεις.

Η νανοτεχνολογία έχει ήδη αποδείξει τη δύναμή της στη βελτίωση της απελευθέρωσης φαρμάκων και με τα τρία σκευάσματα Alnylam siRNA. Το Patisiran χορηγείται στο ήπαρ (όπου εκφράζεται κανονικά το μεταλλαγμένο γονίδιο) σε μια σύνθεση λιπιδίου-νανοσωματιδίου που αυξάνει την υποβάθμιση της αντίστασης στη νουκλεάση και διευκολύνει την παράδοση στα κύτταρα-στόχους. Το siRNA στο givosiran και το revusiran συνδέεται ομοιοπολικά με έναν συνδέτη που περιέχει υπολείμματα σιαλικού οξέος για να διασφαλιστεί η καλύτερη σύνδεση με τον στόχο και συσκευάζεται σε νανοσωματίδια λιπιδίων για αποτελεσματική ηπατική παροχή. Τα siRNA μορφομετατρέπονται σε κύτταρα χρησιμοποιώντας πολυμερείς φορείς ή κατιονικά λιπίδια (λιποσώματα ή νανοσωματίδια λιπιδίων).

Τα siRNA συσκευασμένα σε νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων ήταν εξαιρετικά αποτελεσματικά κατά του SARS-CoV-2 όταν χρησιμοποιούνται σε ζωικά μοντέλα [33, 4]. Το siRNA στοχεύει συγκεκριμένα τις διατηρημένες περιοχές του γονιδιώματος SARS-CoV-2. Το σκεύασμα επιτρέπει τη χορήγηση του φαρμακευτικού προϊόντος κατά προτίμηση στους πνεύμονες ως κύρια θέση για την αντιγραφή του SARS-CoV-2, αλλά με την παραλλαγή των παραμέτρων οι συγγραφείς έχουν δείξει ότι τα φορτωμένα νανοσωματίδια μπορεί να στοχεύουν το ήπαρ και τη σπλήνα και, πιθανώς, άλλους ιστούς. Αυτή η ευελιξία μπορεί να είναι πολύ πολύτιμη στον COVID-19, καθώς είναι μια πολυσυστημική ασθένεια και μπορεί να επεκτείνει τη βλάβη της πολύ πέρα από τους πνεύμονες. Επί του παρόντος (από τον Ιανουάριο του 2022), δημιουργείται μια βάση δεδομένων με siRNAs που στοχεύουν τον SARS-CoV-2, που περιέχει περισσότερα από 100.000 siRNA μήκους από 18 έως 21 νουκλεοτίδια [47]. Αυτό μπορεί να αναμένεται να επιταχύνει τη διαδικασία σχεδιασμού νέων φαρμάκων που βασίζονται σε siRNA κατά του COVID-19.

3.2. Νανοσκευάσματα που αναπτύχθηκαν ειδικά για τη χορήγηση αντιιικών φαρμάκων

Η σύγχρονη αντιική θεραπεία είναι πολύ αποτελεσματική αλλά έχει τους περιορισμούς της. Πολλοί ασθενείς θα χρειαστούν ένα σχήμα πολλαπλών φαρμάκων, αλλά τα αντιιικά φάρμακα μπορεί να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους καθώς και με άλλα συνταγογραφούμενα φάρμακα. Μερικοί ασθενείς θα χρειαστούν μακροχρόνια θεραπεία (το COVID-19 δεν αποτελεί εξαίρεση, καθώς η συχνότητα εμφάνισης του μακροχρόνιου συνδρόμου COVID φτάνει το 40-50 % σε ορισμένες μελέτες [54]). Τα αντιιικά φάρμακα μπορεί να έχουν κακή βιοδιαθεσιμότητα και σύντομο χρόνο ημιζωής, με αποτέλεσμα την ανάγκη πολλαπλών δόσεων και, αντίστοιχα, κακή συμμόρφωση του ασθενούς. Η χορήγηση υψηλότερων δόσεων σε προσπάθεια αντιστάθμισης της χαμηλής βιοδιαθεσιμότητας μπορεί να οδηγήσει σε τοξικές επιδράσεις. Η ανάπτυξη αντοχής στο φάρμακο είναι συχνή σε ασθενείς που χρειάζονται θεραπεία πέραν των πολλών ημερών ή εβδομάδων. Πολλοί ιοί μπορεί να εξαπλωθούν σε σημεία που είναι συνήθως απρόσιτα για τα περισσότερα φάρμακα (συνήθως ονομάζονται καταφύγια ιών, όπως το ΚΝΣ, το λεμφικό σύστημα και το αρθρικό υγρό. Τέλος (αλλά όχι σε σημασία) είναι το γεγονός ότι καθώς ο ιός χρησιμοποιεί την κυτταρική συσκευή του ξενιστή για να συνθέσει τις πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα του, η διαφορική επιλεκτικότητα των αντιιικών παραγόντων προς τον ιό και τα κύτταρα-στόχους μπορεί να είναι κρίσιμης σημασίας.

Οι καινοτόμες πλατφόρμες για τη χορήγηση φαρμάκων που βασίζονται στη νανοτεχνολογία μπορούν να βοηθήσουν στην εξεύρεση λύσεων σε πολλά από αυτά τα ζητήματα. Ο μεγαλύτερος όγκος δεδομένων που έχουμε σχετικά με τη φαρμακευτική θεραπεία ασθενειών που προκαλούνται από ιούς που περιέχουν RNA είναι οι καταστάσεις που σχετίζονται με τον HCV και τον HIV και η γρίπη. Πολλά φάρμακα που χρησιμοποιούνται με επιτυχία για τη θεραπεία των λοιμώξεων από HIV και HCV έχουν δοκιμαστεί για δράση κατά του SARS-CoV-2 και αρκετά έχουν επαναχρησιμοποιηθεί στο COVID-19.

Τα αντιιικά φάρμακα που έχουν εγκριθεί για τη θεραπεία του HCV και του HIV (και, μερικά από αυτά, για το COVID-19) μπορούν, σε πολύ μεγάλο βαθμό, να χωριστούν σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με τον τόπο δράσης τους και τον κύριο μηχανισμό τους:

1. Ιντερφερόνες (IFNs);
2. Αναστολείς εισόδου.
3. Ανάλογα νουκλεοσιδίου/νουκλεοτιδίου;
4. Μη νουκλεοσιδικά ανάλογα.
5. Αναστολείς πρωτεάσης.
6. Αναστολείς ιντεγκράσης.
7. Αντιπληροφοριακά νουκλεοτίδια.
8. Μικρά παρεμβαλλόμενα RNA (siRNA).
9. Άλλοι.

Τα ASO και τα siRNA που έχουν δοκιμαστεί επί του παρόντος για δραστηριότητα έναντι του COVID-19 αναφέρθηκαν ήδη στην προηγούμενη ενότητα.

Η τελευταία ομάδα, “Άλλα”, αποτελείται από μια ποικιλία φαρμάκων που χρησιμοποιούνται συνήθως στην κλινική για άλλους σκοπούς, όπως ανθελονοσιακά (π.χ. υδροξυχλωροκίνη), αντιελμινθικά (λεβαμιζόλη, ιβερμεκτίνη), αντικαταθλιπτικά (φλουβοξαμίνη) κ.λπ. Μπορεί να παρουσιάζουν δραστηριότητες τυπικές των προηγούμενων ομάδων (αναστολείς αντιγραφής, αναστολείς πρωτεάσης, κ.λπ.). Μερικά από αυτά, όπως η ιβερμεκτίνη, έχουν αντιική δράση in vitro, αλλά τα αποτελέσματα in vivo δεν έχουν βγει ακόμη ή δεν είναι ενθαρρυντικά [39]. Άλλα (όπως η υδροχλωρική βρωμεξίνη, με πιθανή δράση αναστολέα πρωτεάσης) έχουν δείξει κάποια δραστηριότητα in vivo όσον αφορά την πρόληψη της συμπτωματικής νόσου, αλλά τα αποτελέσματα δεν ήταν αρκετά σημαντικά για να δικαιολογήσουν περισσότερη έρευνα στο πεδίο ή οι κλινικές δοκιμές πρώιμης φάσης δεν έχουν ολοκληρωθεί ακόμα [48]. Η χλωροκίνη αποδείχθηκε ότι παρεμβαίνει στη σύντηξη ιού-ενδοσώματος του SARS-CoV, ότι αναστέλλει τη γλυκοζυλίωση των υποδοχέων ACE2 [93, 94] και έχει αντιφλεγμονώδη αποτελέσματα μέσω της αναστολής της δραστηριότητας της φωσφολιπάσης Α2 και του αποκλεισμού της παραγωγής και απελευθέρωσης κυτοκίνης [2], αλλά δεν έχουν παρατηρηθεί σημαντικές αντιικές επιδράσεις για τον SARS-CoV-2. Η φλουβοξαμίνη, ένα αντικαταθλιπτικό της ομάδας των εκλεκτικών αναστολέων επαναπρόσληψης σεροτονίνης (SSRI), αρχικά έδειξε περισσότερη υπόσχεση ως θεραπεία για ασθενείς με COVID-19, αλλά οι συνεχιζόμενες δοκιμές δεν δείχνουν τίποτα εκτός από το ότι μπορεί να χρειαστούν μεγαλύτερες μελέτες για να διευκρινιστεί εάν υπάρχει επίδραση της φλουβοξαμίνης στη σοβαρότητα της νόσου [91]. Μια αναφορά σχετικά με ένα σκεύασμα φλουβοξαμίνης που περιέχει στερεά νανοσωματίδια λιπιδίων που φέρεται να εξασφάλιζε αποτελεσματική στοχευμένη απελευθέρωση του φαρμάκου δημοσιεύθηκε το 2019 [35]. Δεν έχει βγει ακόμη κανένα εμπορικό σκεύασμα που να βασίζεται σε αυτές τις μελέτες.

Η πανδημία του COVID-19 προκάλεσε σημαντική ψυχολογική δυσφορία σε όσους επλήγησαν από τον ιό καθώς και σε όσους έχουν δει τον αγώνα των αγαπημένων τους με την ασθένεια. Όπως είναι χαρακτηριστικό σε τέτοιες εποχές, εμφανίστηκαν «θαυματουργές θεραπείες», οι οποίες διακηρύσσονται ευρέως από τα μέσα ενημέρωσης. Τα περισσότερα από αυτά δεν έδειξαν, μακροπρόθεσμα, κανένα σημαντικό όφελος σε όσους τα έπαιρναν. Αντίθετα, πολλοί προσβεβλημένοι ασθενείς επιδεινώθηκαν αφού χρησιμοποίησαν τις «θαυματουργές θεραπείες» τους και, αντίστοιχα, έχασαν την κατάλληλη στιγμή για να αναζητήσουν την κατάλληλη θεραπεία. Η υδροξυχλωροκίνη, η ιβερμεκτίνη, η βρωμεξίνη και άλλες απόλαυσαν όλες τις σύντομες περιόδους της (ακόμη) άδικης φήμης τους. Κανένα από αυτά δεν έχει δείξει σημαντικά κλινικά οφέλη και η χρήση τους από ασθενείς με COVID-19 θα πρέπει να αποθαρρύνεται έως ότου αξιόπιστες περαιτέρω μελέτες αποδείξουν οριστικά ότι μειώνουν τα ποσοστά νοσηλείας και θνησιμότητας.

3.2.1. Ιντερφερόνες

Οι ιντερφερόνες είναι πρωτεΐνες σηματοδότησης που παράγονται φυσιολογικά από το ανοσοποιητικό σύστημα του μολυσμένου ξενιστή και παρεμβαίνουν (εξ ου και το όνομά τους) στην αντιγραφή του ιού μέσα στο κύτταρο. Προηγουμένως χρησιμοποιούμενη στη θεραπεία της ιογενούς ηπατίτιδας, η ικανότητα των IFNs να παρεμβαίνουν στη σύνθεση πρωτεϊνών που απαιτούνται για αντιγραφή χρησιμοποιείται, επί του παρόντος, κυρίως στη θεραπεία της σκλήρυνσης κατά πλάκας και διαφόρων καρκίνων. Η πεγκυλίωση των ιντερφερονών ως βασική τεχνολογία νανοκλίμακας έχει χρησιμοποιηθεί για την αύξηση του χρόνου κάθαρσής τους προκειμένου να διασφαλιστεί ότι το φάρμακο συνδέεται αποτελεσματικά με τον στόχο του [89]. Το PegIntron (από τη Merck, διακόπηκε) είναι ένα εμπορικό παρασκεύασμα ιντερφερόνης άλφα-2b που χρησιμοποιήθηκε στη θεραπεία της ηπατίτιδας Β και C μέχρι το 2016. Το Pegasys (Genentech) παραμένει, μέχρι σήμερα, η μόνη PEGυλιωμένη ιντερφερόνη που έχει εγκριθεί για χρήση από τον FDA και τον EMA για τη θεραπεία της ηπατίτιδας Β σε ενήλικες [https://www.natap.org/2005/HBV/051605_02.htm; https://www.ema.europa.eu/en/documents/product-information/pegasys-epar-product-information_en.pdf]. Η PEG-ιντερφερόνη άλφα-2α (Roferone από τη Roche, που χρησιμοποιείται στη θεραπεία της λευχαιμίας, του κακοήθους μελανώματος, της αληθούς πολυκυτταραιμίας, της βασικής θρομβοκυτταραιμίας και άλλων) είναι ένα άλλο φάρμακο ιντερφερόνης που πρόσφατα διακόπηκε λόγω σοβαρών ανεπιθύμητων ενεργειών και διαθεσιμότητας ασφαλέστερων φαρμάκων [https://pharmac.govt.nz/medicine-funding-and-supply/medicine-notices/interferon-alfa-2a/]. Η ιντερφερόνη βήτα-1α (Rebif από τη Merck και την Pfizer) είναι επί του παρόντος εγκεκριμένη για τη θεραπεία της υποτροπιάζουσας σκλήρυνσης κατά πλάκας [https://www.pfizer.com/news/press-release/press-release-detail/emd_serono_and_pfizer_announce_fda_approval_of_rebif_rebidose_interferon_beta_1a#:~:text=announced%20today%20that%20the%20U.S.,of%20multiple%20sclerosis%20(MS).].

Τα νανοσωματίδια χρυσού έχουν μελετηθεί ως πιθανός φορέας ιντερφερόνης άλφα για την κλινική θεραπεία της λοίμωξης από τον ιό της ηπατίτιδας C (HCV) [36]. Ένα σκεύασμα παρατεταμένης χορήγησης φαρμάκου IFN-β-1a βασισμένο σε νανοσωματίδια που αποτελούνται από πολυ(γαλακτικό-συν-γλυκολικό οξύ και πολυμερή) αναπτύχθηκε και δοκιμάστηκε in vitro το 2020 [24]. Οι συγγραφείς αναφέρουν ότι το σκεύασμα αύξησε την αποτελεσματικότητα της χορήγησης ιντερφερόνης και είχε τη δυνατότητα να μειώσει τις σχετικές ανεπιθύμητες ενέργειες της IFN-β-1a. Έχουν υπάρξει πολυάριθμες αναφορές για δοκιμές IFN στη θεραπεία ασθενών με COVID-19 [32, 64, 52]. Η IFN-alpha αποδείχθηκε ότι μειώνει την αποβολή του ιού και καταστέλλει τη φλεγμονή που σχετίζεται με το COVID-19, ενώ η IFN-βήτα συσχετίστηκε με ταχύτερη ιική κάθαρση [46]. Οι Sodeifian et al. επισημαίνουν ότι δεδομένα από μελέτες σε ζώα δείχνουν ότι η χορήγηση IFNs στα αρχικά στάδια του COVID-19 ή σε ήπια έως μέτρια νόσο μπορεί να έχει προστατευτική δράση, αλλά κατά τα τελευταία στάδια και σε σοβαρή νόσο μπορεί να προκαλέσει σημαντική βλάβη στην ασθενείς [80]. Η επίδραση των IFN στη θνησιμότητα από τον COVID-19 μπορεί να αναφέρεται ως δραστικά διαφορετική σε διαφορετικές μελέτες. Μια τυχαιοποιημένη ελεγχόμενη δοκιμή της χρήσης της IFN-βήτα σε ασθενείς με σοβαρή COVID-19 ανέφερε χαμηλότερο ποσοστό θνησιμότητας στην ομάδα που λάμβανε IFN, αλλά οι ασθενείς έλαβαν επίσης άλλα φάρμακα, συμπεριλαμβανομένων των τυπικών αντιικών (lopinavir/ritonavir, ή atazanavir/ritonavir [44]. Μια άλλη δοκιμή ανέφερε ότι η χρήση της IFN βήτα δεν έδειξε σημαντική διαφορά στη θνησιμότητα [21]. Μελέτες σχετικά με τη χρήση της PEGylated IFN-alpha 2b ως προσθήκη στην τυπική θεραπεία έδειξαν ότι είχε ως αποτέλεσμα την ταχεία κάθαρση του ιού και τη βελτίωση της κλινικής κατάστασης [12]. Είναι πιθανό τα συστήματα που βασίζονται στη νανοτεχνολογία που αναπτύχθηκαν προηγουμένως να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αποτελεσματική παροχή αντιικών σε ασθενείς με COVID-19, αλλά τα αμφιλεγόμενα αποτελέσματα από τη χρήση ιντερφερονών έχουν αποτρέψει ακόμη την ανάπτυξη μεγάλων κλινικών δοκιμών.

3.2.2.Αναστολείς της ανάστροφης μεταγραφάσης νουκλεοσιδίων/νουκλεοτιδίων (NRTIs)

Οι NRTIs λειτουργούν παρεμβαίνοντας στην αντιγραφή του ιικού νουκλεϊκού οξέος, παρουσιάζοντας συνήθως ένα ανάλογο νουκλεοσιδίου που, όταν προστεθεί στην αναπτυσσόμενη πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα, θα τερματίσει την επιμήκυνση της αλυσίδας, θα αναστέλλει την αντιγραφή του νουκλεϊκού οξέος του ιού. Οι αναστολείς της ανάστροφης μεταγραφάσης έχουν μελετηθεί εκτενώς σε σχέση με τη χρήση τους στη θεραπεία του HIV. Η τρέχουσα κλινική πρακτική της αντιρετροϊκής θεραπείας (ART) προτείνει η θεραπεία πρώτης γραμμής κατά του HIV να αποτελείται από έναν συνδυασμό δύο (ή περισσότερων) NRTI και ενός NNRTI ή ενός αναστολέα πρωτεάσης ή ιντεγκράσης. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του ασθενούς, μπορεί να προστεθεί ένας αναστολέας εισόδου, αν και είναι ακριβός, προκαλεί προβλήματα συμμόρφωσης (π.χ. υποδόρια εφαρμογή δύο φορές την ημέρα, που μπορεί να είναι προβληματική) και μπορεί να έχει σοβαρές ανεπιθύμητες ενέργειες. Η λαμιβουδίνη, η σταβουδίνη, η ζιδοβουδίνη, η εμτρισιταβίνη, η ζαλσιταβίνη, η τενοφοβίρη και άλλες είναι μερικοί από τους NRTI που χρησιμοποιούνται συνήθως.

Τα NRTIs και NNRTIs είναι πολύ αποτελεσματικά φάρμακα. Ωστόσο, έχουν τα μειονεκτήματά τους, όπως σύντομο χρόνο ημιζωής, υψηλή επίδραση πρώτης διέλευσης (με αποτέλεσμα χαμηλή βιοδιαθεσιμότητα) και διακύμανση στα επίπεδα ορού λόγω ατομικής διακύμανσης στη δραστηριότητα του συστήματος CYP. Μια μεγάλη ποικιλία τεχνολογιών έχει δοκιμαστεί για τη βελτίωση της παροχής και της σταθερότητας των νουκλεοσιδικών αναλόγων.

Η νανοτεχνολογία έχει παράσχει μια σειρά από εξαιρετικά αποτελεσματικά οχήματα για την παροχή NRT που χρησιμοποιούνται στη θεραπεία της μόλυνσης από τον HIV. Λιποσώματα, δενδριμερή, μικκύλια, νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων, νανοαιωρήματα και πολυμερή νανοσωματίδια έχουν όλα χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της παροχής φαρμάκων στον HIV [73, 29].

Τα δεδομένα σχετικά με τη χρήση της νανοτεχνολογίας για τη βελτίωση της παροχής αντι-ιικών φαρμάκων κατά του COVID-19 εξακολουθούν να είναι αραιά, αλλά το πεδίο επεκτείνεται ταχέως. Τα περισσότερα από τα αντιιικά που χρησιμοποιούνται στο COVID-19 είναι NRTI. Τέτοια είναι: φαβιπιραβίρη (ένα ανάλογο γουανοσίνης). μολνουπιραβίρη (ένα ανάλογο ριβονουκλεοζίτη πυριμιδίνης) και ρεμδεσιβίρη (ένα ανάλογο αδενοσίνης). Τα περισσότερα από αυτά είναι εγκεκριμένα για ασθενείς με ήπια έως μέτρια νόσο με υψηλό κίνδυνο επιπλοκών και πρέπει να ξεκινούν νωρίς στην πορεία της νόσου. Μόνο η ρεμδεσιβίρη έχει εγκριθεί για τη θεραπεία νοσηλευόμενων ασθενών με σοβαρή νόσο και αναπνευστική ανεπάρκεια [https://www.covid19treatmentguidelines.nih.gov/management/clinical-management/hospitalized-adults–therapeutic-management/] αν και αργότερα εγκρίθηκε για χρήση σε επιλεγμένες ομάδες εξωτερικών ασθενών επίσης [https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-takes-actions-expand-use-treatment-outpatients-mild-moderate-covid-19]. Σε μια μελέτη από το 2020, οροθετικοί ασθενείς που λάμβαναν τενοφοβίρη/εμρισιταβίνη εμφάνισαν χαμηλότερο κίνδυνο για COVID-19 και σχετική νοσηλεία σε σχέση με εκείνους που λάμβαναν άλλες θεραπείες [5]. Έχουν αναπτυχθεί και δοκιμαστεί in vitro νανοκυστίδια πολυμερών φορτωμένα με ρεμδεσιβίρη, ένα νανογαλάκτωμα favipiravir και SLNP φορτωμένα με favipiravir που προορίζονται να παρέχουν το φάρμακο απευθείας στο πνευμονικό επιθήλιο [68, 92, 87]. Οι in vivo μελέτες στο πεδίο δεν έχουν ακόμη έρθει.

3.2.3. Μη νουκλεοσιδικοί αναστολείς της ανάστροφης μεταγραφάσης (NNRTIs)

Οι μη νουκλεοσιδικοί αναστολείς ανάστροφης μεταγραφάσης (NNRTIs) αναστέλλουν άμεσα την ανάστροφη μεταγραφάση HIV-1 δεσμεύοντας με αναστρέψιμο και μη ανταγωνιστικό τρόπο στο ένζυμο. Οι επί του παρόντος διαθέσιμοι NNRTI είναι η νεβιραπίνη (Viramune, της Boehringer Ingelheim), η δελαβιρδίνη (Rescriptor, ViiV Healthcare και η εφαβιρένζη (γενική, από τη Mylan και τη Systiva, από την Bristol Myers Squibb). Συνθέσεις με βάση νανο έχουν δοκιμαστεί για τη βελτίωση της βιοδιαθεσιμότητας και της ελεγχόμενης απελευθέρωσης των NNRTIs. Manyarara et al. το 2018 ανέπτυξε ένα νανογαλάκτωμα nevirapine για παιδιατρικές χρήσεις. Ένα αυτο-νανογαλακτωματοποιούμενο σύστημα χορήγησης φαρμάκων (SNEDDS) αναπτύχθηκε με επιτυχία για τη nevirapine προκειμένου να αυξηθεί η βιοδιαθεσιμότητα της [60]. Οι NNRTIs έχουν αξιολογηθεί για δράση κατά του COVID-19 μέσω μελετών μοριακής σύνδεσης, αλλά η κλινική τους αποτελεσματικότητα στον COVID-19 παραμένει να αποδειχθεί [15, 25].

3.2.4. Αναστολείς εισόδου (αναστολείς σύντηξης)

Οι αναστολείς εισόδου, βασικά, εμποδίζουν έναν ιό να εισέλθει σε ένα κύτταρο μπλοκάροντας το σημείο εισόδου του ιού, π.χ. έναν προτιμώμενο υποδοχέα. Επί του παρόντος, αναστολείς εισόδου όπως το maraviroc (Celzentry, από την GlaxoSmithKline), η ενφιβουρτίδη (Fuzeon, από την Genentech), η βουλεβιρτίδη (Hepcludex, από τη Gilead Sciences) και άλλοι) χρησιμοποιούνται στη θεραπεία λοιμώξεων από τον HIV και την ηπατίτιδα D. Το 2015, χρησιμοποιήθηκαν νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου επικαλυμμένα με αμφίφιλο πολυμερές για τη χορήγηση ενφιβουρτίδης στα καταφύγια του HIV σε ποντίκια [23]. Το 2020, υβριδικά νανοσωματίδια πολυμερούς-λιπιδίου (PLN) φορτωμένα με έναν συνδυασμό μη νουκλεοσιδικού αναστολέα ανάστροφης μεταγραφάσης (εφαβιρένζη) και ενφιβουρτίδης χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη της δυνατότητας παράδοσης των φαρμάκων σε Τ-κύτταρα και μακροφάγους που έχουν απομονωθεί σε καταφύγια ιών.

3.2.5. Αναστολείς πρωτεάσης (PIs)

Οι αναστολείς πρωτεάσης αναστέλλουν την πρωτεάση που διασπά την ιική πολυπρωτεΐνη για να σχηματίσει ξεχωριστές πρωτεΐνες. Τα PI είναι παρόμοια με την παραπάνω ομάδα νουκλεοσιδικών αναλόγων, έχουν μελετηθεί πολύ καλά λόγω της κοινής χρήσης τους στη θεραπεία του HIV. Και πάλι, όπως και τα ανάλογα νουκλεοσιδίων, τα PI υπόκεινται σε εκτεταμένο μεταβολισμό πρώτης διόδου και είναι υποστρώματα του CYP, εξ ου και η μεγάλη διακύμανση των επιπέδων του ίδιου φαρμάκου στην ίδια δόση που λαμβάνεται από διαφορετικό άτομο. Αυτό ξεπερνιέται εν μέρει με τη συγχορήγηση τους με ενισχυτές των επιπέδων ορού (ουσιαστικά, αναστολείς του CYP3A) όπως η ριτοναβίρη ή η κομπισιστάτη. Προσεγγίσεις που βασίζονται στη νανοτεχνολογία έχουν αναπτυχθεί προκειμένου να ενισχυθεί η βιοδιαθεσιμότητα των πιο κοινών PI, όπως η λοπιναβίρη (νανοσωματίδια στερεών λιπιδίων, νανοσωματίδια που βασίζονται σε πολυμερή), η αταζαναβίρη (νανογαλάκτωμα, νανοεναιώρημα), η δαρουναβίρη (νανοσωματίδια λιπιδίων), η νελφιναβίρη (πολυμερές βασισμένα νανοσωματίδια) και άλλα [55, 66, 88, 28, 79, 7, 18]. Οι κβαντικές κουκκίδες συζευγμένες με σακουιναβίρη έχουν δοκιμαστεί για να βελτιώσουν τη βιοδιαθεσιμότητα του φαρμάκου σε καταφύγια ιών [42].

Οι αναστολείς πρωτεάσης είναι ένα από τα ανταλλάξιμα συστατικά της τυπικής αντιρετροϊκής θεραπείας για τον HIV, καθώς είτε αναστολέας πρωτεάσης είτε αναστολέας ιντεγκράσης μπορούν να προστεθούν στους αναστολείς της ανάστροφης μεταγραφάσης στην ART. Οι PIs, ωστόσο, φαίνεται ότι έχουν φτάσει στα ύψη ενός νέου φαρμάκου για τη μόλυνση από τον SARS-CoV-2. Το 2020, οι Beck et al. χρησιμοποίησε ένα μοντέλο πρόβλεψης αλληλεπίδρασης φαρμάκου-στόχου που βασίζεται σε βαθιά μάθηση για να προβλέψει την πιθανή αντι-COVID-19 δραστηριότητα μιας ομάδας φαρμάκων διαφορετικών τάξεων που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία λοιμώξεων από τον HIV (ρεμδεσιβίρη, εφαβιρένζη, ριτοναβίρη και ντολουτεγκραβίρη) [10 ]. Διαπίστωσαν ότι η αταζαναβίρη είχε την υψηλότερη συγγένεια με την ιική πρωτεάση του SARS-CoV-2. Ένα νέο από του στόματος φάρμακο (Paxlovid, της Merck) εγκρίθηκε για χρήση σε ασθενείς με COVID-19 μόνο τον Δεκέμβριο του 2020. Αποτελείται από νιρματρελβίρη, έναν αναστολέα πρωτεάσης και ριτοναβίρη, έναν πολύ γνωστό αυξητικό παράγοντα που χρησιμοποιείται στην ART [59]. Αναμφίβολα, αφού συγκεντρωθούν αρκετά δεδομένα σχετικά με την αποτελεσματικότητα του από του στόματος παρασκευάσματος, σύντομα θα αναπτυχθούν καλύτερα και πιο αποτελεσματικά σκευάσματα με βάση τη νανοτεχνολογία.

3.2.6. Αναστολείς της ενσωματάσης

Οι αναστολείς της ενσωματάσης δρουν εμποδίζοντας την εισαγωγή ενός αντιγράφου DNA του γονιδιώματος RNA στο γονιδίωμα του κυττάρου ξενιστή. Τυπικά, ένας αναστολέας ιντεγκραβίρης όπως η ντολουτεγκραβίρη (Tivicay, της ViiV Healthcare), η ελβιτεγκραβίρη (μέρος του συνδυασμού σταθερής δόσης Stribild, της Gilead Sciences) ή η ραλτεγκραβίρη (Isentress, της Merck) είναι ένα βασικό συστατικό στην ART για λοιμώξεις HIV. Έχουν αναπτυχθεί νανοσκευάσματα αναστολέων ιντεγκράσης με σκοπό την αύξηση της διαλυτότητάς τους και την ελεγχόμενη χορήγηση. Η μυριστοϋλιωμένη ντολουτεγκραβίρη προτάθηκε ως σκεύασμα μακράς δράσης κατά της λοίμωξης HIV με δυνατότητα βραδείας αποδέσμευσης [90]. Το 2015, αποδείχθηκε ότι τα νανοσωματίδια χρυσού εσωτερικεύονται εύκολα από λεμφοκύτταρα και μακροφάγα και προτάθηκε ένα συζυγές AuNP της ραλτεγκραβίρης που θα μπορούσε να αναστείλει την αναπαραγωγή του HIV σε περιφερειακά μονοπύρηνα κύτταρα [26]. Το 2020, η ντολουτεγκραβίρη εντοπίστηκε ότι έχει πιθανή ανασταλτική δράση για την ιική πρωτεάση του SARS-CoV-2 [10]. Οι μελέτες στο πεδίο συνεχίζονται.

4. Καψίδια ιών που χρησιμοποιούνται για τη χορήγηση φαρμάκων

Τα σωματίδια που μοιάζουν με ιούς (VLPs) είναι αυτοσυναρμολογούμενα σωματίδια που σχηματίζονται με την ενσωμάτωση ιικών πρωτεϊνών του καψιδίου ή του ιικού περιβλήματος σε διάφορες φυσικές πρωτεΐνες όπως η φερριτίνη ή η βακτηριακή ενκαψουλίνη. Οι πρωτεΐνες παράγονται τυπικά σε ετερόλογα συστήματα. Τα VPL μπορούν ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης φαρμάκων, ανοσοθεραπειών, εμβολίων, γονιδιακών θεραπειών, απεικόνισης και άλλων. Τα ιοσώματα είναι VLP που διαθέτουν μια πρόσθετη διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίου που ενσωματώνει τις γλυκοπρωτεΐνες του περιβλήματος του ιού (π.χ. αιμοσυγκολλητίνη). Ένα σχηματικό μπορεί να προβληθεί στο Σχ. 5.

Οι πρωτεΐνες μπορούν να τροποποιηθούν ή να συζευχθούν με πεπτίδια, τοξίνες, χημειοθεραπευτικά, siRNA, κβαντικές κουκκίδες, κ.λπ. προκειμένου να επιτευχθεί στόχευση σε μια συγκεκριμένη θέση και/ή χρονισμός απελευθέρωσης του εγκλεισμένου παράγοντα.

Τα φυσικά ιικά σωματίδια μπορεί, ως απόκριση σε ερεθίσματα όπως η αλλαγή του pH ή της θερμοκρασίας, να απελευθερώσουν μονάδες ή τμήματα του καψιδίου ή του περιβλήματος τους που δεν διαθέτουν το γονιδίωμα του ιού. Ομοίως, τα ιικά σωματίδια μπορούν να αποσυναρμολογηθούν και να επανασυναρμολογηθούν σε VLP υπό συγκεκριμένες συνθήκες [58]. Τα VLP μοιάζουν με τη μορφολογία των ιικών σωματιδίων άγριου τύπου, παρουσιάζουν τον ίδιο τροπισμό και ενδοκυτταρική κατανομή, αλλά δεν περιλαμβάνουν το νουκλεϊκό οξύ του ιού που τα καθιστά, στην πραγματικότητα, ισοδύναμα ιών χωρίς γονιδίωμα. Έτσι, το φορτίο του κυστιδίου (φάρμακα, αντισώματα, φθορίζουσες βαφές, παράγοντες αντίθεσης, κ.λπ.) μπορεί να παραδοθεί σε έναν συγκεκριμένο τύπο του κυττάρου στόχου χρησιμοποιώντας αλληλεπιδράσεις κυττάρου-κυττάρου παρόμοιες με την αλληλεπίδραση ιού-κυττάρου. Τα VLP μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη νέων υλικών όπως καταλύτες, βιομιμητικά ή επιλεκτικά στοχευμένα μέσα απεικόνισης [14, 58].

Εικόνα 5. Σχηματική αναπαράσταση ενός σωματιδίου που μοιάζει με ιό (το περίβλημα των φωσφολιπιδίων δεν φαίνεται).

Τα VLPs έχουν χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό εμβολίων κατά της ανθρώπινης νόσου από το 2017, όταν οι Kanekiyo et al. δημιούργησε μια πρωτεΐνη σύντηξης αιμοσυγκολλητίνης-φερριτίνης που θα αυτοσυγκεντρωνόταν αυθόρμητα για να δημιουργήσει νανοσωματίδια που παρουσιάζουν τριμερή αιμοσυγκολλητίνης στην επιφάνειά της. Ομοίως, ένα εμβόλιο κατά του RSV αναπτύχθηκε αργότερα που παρουσίασε το F-αντιγόνο του RSV [30].

Τα σωματίδια που μοιάζουν με ιούς υπόσχονται πολλά μεταξύ των σύγχρονων προσεγγίσεων που βασίζονται σε νανοτεχνολογία για τη βελτίωση της ασφάλειας και της αποτελεσματικότητας των φαρμάκων. Τα VLP είναι, γενικά, πιο ασφαλή στη χρήση από τους ιικούς φορείς στη διαδικασία ανάπτυξης εμβολίου. Ένα πιθανό μειονέκτημα των VLP είναι η ανοσογονικότητά τους λόγω της παρουσίας ιικών πρωτεϊνών. Δεδομένου ότι οι πρωτεΐνες παράγονται σε βακτήρια, ωστόσο, η έκφρασή τους δεν περιλαμβάνει τυπικά μετα-μεταφραστική επεξεργασία που μπορεί στην πραγματικότητα να μειώσει τον κίνδυνο για ανοσοαπόκριση μετά τη μετάφραση [58, 3].

Τα φάρμακα με υψηλή τοξικότητα μπορούν να παραδοθούν με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα στον στόχο χρησιμοποιώντας VLP. Οι Ashley et al. χρησιμοποίησαν VLP για να απελευθερώσουν ενθυλακωμένη δοξορουβικίνη σε κύτταρα ανθρώπινου ηπατοκυτταρικού καρκινώματος (Hep3B) που ήταν γνωστό ότι χρησιμοποιούν τον μηχανισμό εκροής Pgp για την αποβολή χημειοθεραπευτικών φαρμάκων [6]. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα ιικά σωματίδια με δοξορουβικίνη, σισπλατίνη και 5-φθοροουρακίλη θα μπορούσαν να αναστείλουν την ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων σε σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα του φαρμάκου.

Η τροποποίηση (λειτουργικότητα, διακόσμηση) των πρωτεϊνών στα VLP μπορεί να αυξήσει τη συγγένειά τους με τον στόχο και να βελτιώσει την απελευθέρωση του φαρμάκου. Η διακόσμηση των VLP με τμήματα βιοτίνης προκειμένου να διασφαλιστεί η στόχευση μέσω αλληλεπίδρασης αβιδίνης-βιοτίνης αναφέρθηκε το 2007 [67].

Το 2020, τρεις τύποι υποψηφίων εμβολίων mRNA που βασίζονται σε VLP δοκιμάστηκαν σε μοντέλα ποντικών. Τα VLP παρουσίασαν την ακίδα, τη μεμβράνη και την πρωτεΐνη φακέλου του SARS-CoV-2. Οι εκφρασθείσες πρωτεΐνες ενθυλακώθηκαν σε νανοσωματίδια λιπιδίου και διαμολύνθηκαν σε καλλιεργημένα κύτταρα, στη συνέχεια τα VLPs εκκρίθηκαν από τα κύτταρα στο μέσο καλλιέργειας. Τα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά, αν και τα επίπεδα αντισωμάτων των εμβολιασμένων ποντικών μειώθηκαν γρήγορα λίγο μετά τον εμβολιασμό [41]. Το 2022, οι Yilmaz et al. ανέφερε τα πρώτα αποτελέσματα ανάπτυξης και προκλινικής αξιολόγησης εμβολίου με βάση το VLP κατά του SARS-CoV-2 που δοκιμάστηκε σε καλλιεργημένα κύτταρα και σε ζωικά μοντέλα. Τα VLP εξέφρασαν και τις 4 δομικές πρωτεΐνες του SARS-CoV-2. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το εμβόλιο πυροδότησε μια ισχυρή απόκριση των Τ-κυττάρων και μείωσε σημαντικά το ιικό φορτίο στα εμβολιασμένα μολυσμένα ζώα [96].

Το Covifenz (από τη Medicago και την GSK) είναι ένα εμβόλιο που βασίζεται σε VLPs. Οι δοκιμές Φάσης ΙΙΙ ολοκληρώθηκαν στις αρχές Φεβρουαρίου 2022. Σύμφωνα με τους κατασκευαστές, το Covifenz έχει ήδη εγκριθεί για χρήση από την Health Canada [Το εμβόλιο COVID-19 που κατασκευάστηκε στον Καναδά της Medicago εγκρίθηκε από την Health Canada | Globalnews.ca].

Από τον Φεβρουάριο του 2022, δεν έχει αναφερθεί ή εγκριθεί κανένα φάρμακο με βάση το VLP για τη θεραπεία του COVID-19. Μπορεί να χρειαστεί μελλοντική έρευνα σχετικά με τις πιθανές εφαρμογές των VLP στη θεραπεία του SARS-CoV-2 και τις σχετικές συνθήκες προτού εγκριθούν οποιοδήποτε προϊόν.

---

Τεστ LO 4.2

---

Βιβλιογραφια

1. Ahn D., Lee W., Choi J.K., Kim S.J., Plant E.P., Almazán F., Taylor D.R., et al. (2011).  Interference of ribosomal frameshifting by antisense peptide nucleic acids suppresses SARS coronavirus replication. Antiviral Res, 91(1), 1-10.
2. Al-Bari M. (2015). Chloroquine analogues in drug discovery: new directions of uses, mechanisms of actions and toxic manifestations from malaria to multifarious diseases. J Antimicrob Chemother, 70, 1608–1621.
3. Aljabali A., Hassan S., Pabari R., Shahcheraghi S., Mishra V., Charbe N., Chellappan D., et al. (2021). The viral capsid as novel nanomaterials for drug delivery. Future Sci OA, 7(9), FSO744.
4. Ambike S., Cheng C., Feuerherd M., Velkov S., Baldassi D., Afridi S.Q., Porras-Gonzalez D., et al., (2022). Targeting genomic SARS-CoV-2 RNA with siRNAs allows efficient inhibition of viral replication and spread. Nucleic Acids Res, 50(1), 333-349.
5. Del Amo J., Polo R., Moreno S., Díaz A., Martínez E., Arribas J., Jarrín I., et al., and The Spanish HIV/COVID-19 Collaboration. (2020). Incidence and Severity of COVID-19 in HIV-Positive Persons Receiving Antiretroviral Therapy: A Cohort Study Ann Intern Med, 173(7), 536-541.
6. Ashley C., Carnes E., Phillips G., Durfee P., Buley M., Lino C., Padilla D., et al. (2011). Cell-specific delivery of diverse cargos by bacteriophage MS2 virus-like particles. ACS Nano, 5(7), 5729-45.
7. Augustine R., Ashkenazi D.L., Arzi R.S., Zlobin V., Shofti R. and Sosnik A. (2018). Nanoparticle-in-microparticle oral drug delivery system of a clinically relevant darunavir/ritonavir antiretroviral combination. Acta Biomater, 74, 344-359.
8. Auría-Soro C., Nesma T., Juanes-Velasco P., Landeira-Viñuela A., Fidalgo-Gomez H., Acebes-Fernandez V., Gongora R., et al. (2019). Interactions of Nanoparticles and Biosystems: Microenvironment of Nanoparticles and Biomolecules in Nanomedicine.Nanomaterials (Basel), 9(10), 1365.
9. Balwani M., Sardh E., Ventura P., Peiró P., Rees D., Stölzel U., Bissell D., et al., and ENVISION Investigators. (2020). Phase 3 Trial of RNAi Therapeutic Givosiran for Acute Intermittent Porphyria. Clinical Trial N Engl J Med, 382(24):2289-2301.
10. Beck B., Shin B., Choi Y., Park S. and Kang K. (2020). Predicting commercially available antiviral drugs that may act on the novel coronavirus (SARS-CoV-2) through a drug-target interaction deep learning mode. Comput Struct Biotechnol J, 18, 784-790.
11. Bigini P., Gobbi M., Bonati M., Clavenna A., Zucchetti M., Garattini S. and Pasut G. (2021). The role and impact of polyethylene glycol on anaphylactic reactions to COVID-19 nano-vaccines. Nature Nanotechnol, 16, 1169-1171.
12. Bhushan B., Wanve S., Koradia P., Bhomia V., Soni P., Chakraborty S., Khobragade A., et al., and Study Investigators Group. (2021). Efficacy and safety of pegylated interferon-α2b in moderate COVID-19: a phase 3, randomized, comparator-controlled, open-label study. Clinical Trial Int J Infect Dis, 111, 281-287.
13. Chakarov S., Petkova R., Russev G. (2008). Rapid and efficient method for production of T4 endonuclease V by heterologous expression in E. coli. Biotechnol Biotechnol Equip, 22(4), 1011-1012.
14. Chakravarty M. and Vora A. (2021). Nanotechnology-based antiviral therapeutics. Drug Deliv Transl Res, 11(3), 748-787.
15. Chang Y., Tung Y., Lee K., Chen T., Hsiao Y., Chang H., Hsieh T., et al. (2020). Potential Therapeutic Agents for COVID-19 Based on the Analysis of Protease and RNA Polymerase Docking. Preprint. February 2020, DOI:10.20944/preprints202002.0242.v1.
16. Cho S., Woo H., Kim K., Oh J. and Jeong Y. (2011). Novel system for detecting SARS coronavirus nucleocapsid protein using an ssDNA aptamer. J Biosci Bioeng, 112(6), 535-40.
17. Davoudi-Monfared E., Rahmani H., Khalili H., Hajiabdolbaghi M., Salehi M., Abbasian L., Kazemzadeh H. and Yekaninejad M. (2020). A Randomized Clinical Trial of the Efficacy and Safety of Interferon β-1a in Treatment of Severe COVID-19. Antimicrob Agents Chemother, 64(9), e01061-20.
18. Desai J. and Thakkar H. (2018). Darunavir-Loaded Lipid Nanoparticles for Targeting to HIV Reservoirs. AAPS PharmSciTech, 19(2), 648–660.
19. Ditzler M., Bose D., Shkriabai N., Marchand B., Sarafianos S., Kvaratskhelia M., Burke D. (2011). Broad-spectrum aptamer inhibitors of HIV reverse transcriptase closely mimic natural substrates. Nucleic Acids Res, 39(18), 8237-8247.
20. Duncan R., Vicent M., Greco F. and Nicholson R. (2005). Polymer–drug conjugates: towards a novel approach for the treatment of endrocine-related cancer. Endocr Relat Cancer, 12(Suppl. 1), S189–S199.
21. Estébanez M., Ramírez-Olivencia G., Mata T., Martí D., Gutierrez C., de Dios B., Herrero M., et al., and COVID 19 Central Defense Hospital “Gomez Ulla” Team. (2020). Clinical evaluation of IFN beta1b in COVID-19 pneumonia: a retrospective study. Preprint from medRxiv, 19 May 2020, DOI: 10.1101/2020.05.15.20084293.
22. Ferreira D., Barbosa J., Sousa D.A., Silva C., Melo L.D.R., Avci-Adali M., Wendel H.P., et al. (2021). Selection of aptamers against triple negative breast cancer cells using high throughput sequencing. Sci Rep, 11(1), 8614.
23. Fiandra L., Colombo M., Mazzucchelli S., Truffi M., Santini B., Allevi R., Nebuloni M., et al. (2015). Nanoformulation of antiretroviral drugs enhances their penetration across the blood brain barrier in mice. Nanomedicine, 11(6), 1387-1397.
24. Fodor-Kardos A., Kiss A., Monostory K. and Feczkó T. (2020). Sustained in vitro interferon-beta release and in vivo toxicity of PLGA and PEG-PLGA nanoparticles. RSC Adv, 10, 15893.
25. Frediansyah A., Tiwari R., Khan S., Dhama K. and Harapan H. (2021). Antivirals for COVID-19: A critical review. Clin Epidemiol Glob Health, 9, 90-98.
26. Garrido C., Simpson C., Dahl N., Bresee J., Whitehead D., Lindsey E., Harris T., et al. (2015). Gold nanoparticles to improve HIV drug delivery. Future Med Chem, 7(9): 1097–1107.
27. Giovannini G., Haick H. and Garoli D. (2021). Detecting COVID-19 from Breath: A Game Changer for a Big Challenge. ACS Sens, 6(4), 1408–1417.
28. Ghosh A., Osswald H., Prato G. (2016). Recent Progress in the Development of HIV-1 Protease Inhibitors for the Treatment of HIV/AIDS. J Med Chem, 59(11), 5172–5208.
29. Gong Y., Chowdhury P., Nagesh P., Cory T., Dezfuli C., Kodidela S., Singh A., et al. (2019). Nanotechnology approaches for the delivery of cytochrome P450 substrates in HIV treatment. Expert Opin Drug Deliv, 16(8), 869–882.
30. Ha B., Yang J., Chen X., Jadhao S., Wright E. and Anderson L. (2020). Two RSV Platforms for G, F, or G+F Proteins VLPs. Viruses, 12(9), 906.
31. Huang L., Luo Y., Sun X., Ju H., Tian J. and Yu B.Y. (2017). An artemisinin-mediated ROS evolving and dual protease light-up nanocapsule for real-time imaging of lysosomal tumor cell death. Biosens Bioelectron, 92, 724-732.
32. Hung I., Lung K., Tso E., Liu R., Chung T., Chu M., Ng Y., et al. (2020). Triple combination of interferon beta-1b, lopinavir-ritonavir, and ribavirin in the treatment of patients admitted to hospital with COVID-19: an open-label, randomised, phase 2 trial. Lancet, 395(10238), 1695-1704.
33. Idris A., Davis A., Supramaniam A., Acharya D., Kelly G., Tayyar Y., West N., et al. (2021). A SARS-CoV-2 targeted siRNA-nanoparticle therapy for COVID-19. Mol Ther, 29(7), 2219-2226.
34. Kinghorn A., Dirkzwager R., Liang S., Cheung Y., Fraser L., Shiu S., Tang M., Tanner J. (2016). Aptamer Affinity Maturation by Resampling and Microarray Selection. Anal Chem., 88(14), 6981-5.
35. Kumar A., Mancy S., Manjunath K., Kulkarni S. and Jagadeesh R. (2019). Formulation and Evaluation of Fluvoxamine Maleate Loaded Lipid Nanoparticle. Int J Pharm Sci Nanotechnol, 12(4), 4593-4600.
36. Lee M., Yang J., Jung H., Beack S., Choi J., Hur W., Koo H. et al. (2012).  Hyaluronic Acid–Gold Nanoparticle/Interferon α Complex for Targeted Treatment of Hepatitis C Virus Infection. ACS Nano, 6(11), 9522–9531.
37. Li H., Tatematsu K., Somiya M., Iijima M. and Kuroda S. (2018). Development of a macrophage-targeting and phagocytosis-inducing bio-nanocapsule-based nanocarrier for drug delivery. Acta Biomater, 73, 412-423.
38. Li W., Wu J., Zhan P., Chang Y., Pannecouque C., De Clercq E. and Liu X. (2012). Synthesis, drug release and anti-HIV activity of a series of PEGylated zidovudine conjugates. Int J Biol Macromol, 50(4), 974-980.
39. Lim S., Hor C., Tay K., Mat Jelani A., Tan W., Ker H., Chow T., et al., and I-TECH Study Group. (2022). Efficacy of Ivermectin Treatment on Disease Progression Among Adults With Mild to Moderate COVID-19 and Comorbidities: The I-TECH Randomized Clinical Trial. JAMA Intern Med, 2022 Feb 18. doi: 10.1001/jamainternmed.2022.0189. (online ahead of print).
40. Liu S., Wang Z., Xie H., Liu A., Lamb D. and Pang D. (2020). Single-Virus Tracking, From Imaging Methodologies to Virological Applications. Chem Rev, 120, 1936-1979.
41. Lu J., Lu G., Tan S., Xia J., Xiong H., Yu X., Qi Q., et al. (2020). A COVID-19 mRNA vaccine encoding SARS-CoV-2 virus-like particles induces a strong antiviral-like immune response in mice. Cell Res, 30(10), 936-939.
42. Mahajan S., Roy I., Xu G., Yong K.T., Ding H., Aalinkeel R., Reynolds J., et al. (2010). Enhancing the delivery of anti retroviral drug Saquinavir across the blood brain barrier using nanoparticles. Curr HIV Res, 8, 396–404.
43. Kawata Mahlknecht G., Sela M. and Yarden Y. (2015). Aptamer Targeting the ERBB2 Receptor Tyrosine Kinase for Applications in Tumor Therapy. Methods Mol Biol, 1317, 3-15.
44. Malhani A., Enani M., Saheb Sharif-Askari F., Alghareeb M., Bin-Brikan R., AlShahrani S., Halwani R., et al. (2021). Combination of (interferon beta-1b, lopinavir/ritonavir and ribavirin) versus favipiravir in hospitalized patients with non-critical COVID-19: A cohort study. PLoS One, 16(6), e0252984.
45. Mann A., Somasunderam A., Nieves-Alicea R., Li X., Hu A., Sood A., Ferrari M., et al. (2010). Identification of thioaptamer ligand against E-selectin: Potential application for inflamed vasculature targeting. PLoS ONE, 5, e13050.
46. Mary A., Hénaut L., Macq P.Y., Badoux L., Cappe A., Porée T., Eckes M., et al. (2020). Rationale for COVID-19 Treatment by Nebulized Interferon-β-1b–Literature Review and Personal Preliminary Experience. Front Pharmacol, 11, 592543.
47. Medeiros I., Khayat A., Stransky B., Santos S., Assumpção P. and de Souza J. (2021). A small interfering RNA (siRNA) database for SARS-CoV-2. Nature Sci Rep, 11, 8849.
48. Mikhaylov E., Lyubimtseva T., Vakhrushev A., Stepanov D., Lebedev D., Vasilieva E., Konradi A., et al. (2022). Bromhexine Hydrochloride Prophylaxis of COVID-19 for Medical Personnel: A Randomized Open-Label Study. Interdiscip Perspect Infect Dis, 2022, 4693121.
49. Mishra S., Malhotra P., Gupta A.K., Singh P.K., Mishra A.K., Javed S. and Kumar R. (2014). Novel method for screening of radioprotective agents providing protection to DNA ligase against gamma radiation induced damage. Int J Radiat Biol, 90(2), 187-192.
50. Mohammed S. and Shaaban E. (2019). Efficacious nanomedicine track toward combating COVID-19. Randomized Controlled Trial. N Engl J Med, 381(24), 2293-2303.
51. Moitra P., Alafeef M., Dighe K., Frieman M. and Pan D. (2020). Selective Naked-Eye Detection of SARS-CoV-2 Mediated by N Gene Targeted Antisense Oligonucleotide Capped Plasmonic Nanoparticles. ACS Nano, 14, 7617-7627.
52. Monk P., Marsden R., Tear V., Brookes J., Batten T., Mankowski M., Gabbay F., et al., and Inhaled Interferon Beta COVID-19 Study Group. (2021). Collaborators, Safety and efficacy of inhaled nebulised interferon beta-1a (SNG001) for treatment of SARS-CoV-2 infection: a randomised, double-blind, placebo-controlled phase 2 trial. Clinical Trial Lancet Respir Med, 9(2), 196-206.
53. Musafia B., Oren-Banaroya R. and Noiman S. (2014). Designing anti-influenza aptamers: novel quantitative structure activity relationship approach gives insights into aptamer-virus interaction. PLoS One, 9(5), e97696.
54. Nasserie T., Hittle M. and Goodman S. (2021). Assessment of the Frequency and Variety of Persistent Symptoms Among Patients With COVID-19: A Systematic Review. JAMA Network Open, 4 (5), e2111417.
55. Negi J., Chattopadhyay P., Sharma A.K., and Ram V. (2013). Development of solid lipid nanoparticles (SLNs) of lopinavir using hot self nano-emulsification (SNE) technique. Eur J Pharm Sci, 48(1–2), 231-239.
56. Neuman B., Stein D., Kroeker A., Bestwick R., Iversen P., Moulton H., and Buchmeier M. (2006). Inhibition and Escape of SARS-CoV Treated with Antisense Morpholino Oligomers. In: The Nidoviruses, 581, 567–571.
57. Nimjee S., Povsic T., Sullenger B. and Becker R. (2016). Translation and Clinical Development of Antithrombotic Aptamers. Nucleic Acid Ther, 26(3), 147-155.
58. Nooraei S., Bahrulolum H., Hoseini Z., Katalani C., Hajizade A., Easton A. and Ahmadian G. (2021). Virus-like particles: preparation, immunogenicity and their roles as nanovaccines and drug nanocarriers. J Nanobiotechno, 19, 59.
59. Owen D., Allerton C., Anderson A., Aschenbrenner L., Avery M., Berritt S., Boras B., et al. (2021). An oral SARS-CoV-2 M(pro) inhibitor clinical candidate for the treatment of COVID-19. Science 374(6575), 1586-1593.
60. Panner Selvam R. and Kulkarni P. (2014). Design and Evaluation of Self Nanoemulsifying Systems for Poorly Water Soluble HIV Drug. J PharmaSciTech, 4(1).
61. Puri A., Loomis K., Smith B., Lee J-H., Yavlovich A., Heldman E. and Blumenthal R. (2009). Lipid-based nanoparticles as pharmaceutical drug carriers: from concepts to clinic. Crit Rev Ther Drug Carrier Syst, 26, 523–580.
62. Rabowsky J., Dukes A., Lee D. and Leong K. (1996). The use of bioerodible polymers and daunorubicin in glaucoma filtration surgery. Clin Trial Ophthalmol, 103(5), 800-807.
63. Samson R., Navale G. and Dharne M.  (2020). Biosensors: frontiers in rapid detection of COVID-19. J Biotech, 10(9), 385.
64. Rahmani H., Davoudi-Monfared E., Nourian A., Khalili H., Hajizadeh N., Jalalabadi N., Fazeli M., et al (2020). Interferon beta-1b in treatment of severe COVID-19: A randomized clinical trial. Int Immunopharmacol, 88, 106903.
65. Rasmi Y., Saloua K., Nemati M., and Choi J. (2021). Recent Progress in Nanotechnology for COVID-19 Prevention, Diagnostics and Treatment.  Review Nanomaterials (Basel), 11(7), 1788.
66. Ravi P., Vats R., Dalal V., Nitin Gadekar N. (2015). Design, optimization and evaluation of poly-ɛ-caprolactone (PCL) based polymeric nanoparticles for oral delivery of lopinavir. Drug Dev Ind Pharm,41(1), 131–140.
67. Reches M. and Gazit E. (2007). Biological and chemical decoration of peptide nanostructures via biotin-avidin interactions.  J Nanosci Nanotechnol, 7(7), 2239-2245.
68. de M Ribeiro N. and Fonseca B. (2020). The role of pharmaceutical nanotechnology in the time of COVID-19 pandemic Review Future Microbiol, 15, 1571-1582.
69. Roberts D., Rossman J. and Jarić I. (2021). Dating first cases of COVID-19. PLOS Pathogens, June 24, 2021, https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009620.
70. Roh C. and Jo S. (2011). Quantitative and Sensitive Detection of SARS Coronavirus Nucleocapsid Protein Using Quantum Dots-Conjugated RNA Aptamer on Chip. J Chem Technol Biotechnol, 86, 1475-1479.
71. Rose K., Alves Ferreira-Bravo I., Li M., Craigie R., Ditzler M., Holliger P. and DeStefano J. (2019). Selection of 2′-Deoxy-2′-Fluoroarabino Nucleic Acid (FANA) Aptamers That Bind HIV-1 Integrase with Picomolar Affinity. ACS Chem Biol, 14(10), 2166-2175.
72. Rosenberg J., Bambury R., Van Allen E., Drabkin H., Lara P. Jr., Harzstark A., Wagle N., et al. (2014). A phase II trial of AS1411 (a novel nucleolin-targeted DNA aptamer) in metastatic renal cell carcinoma. Invest New Drugs, 32(1), 178-187.
73. Roy U., Rodríguez J., Barber P., das Neves J., Sarmento B. and Nair M. (2015). The potential of HIV-1 nanotherapeutics: from in vitro studies to clinical trials. Nanomedicine (London, England), 10(24), 3597–3609.
74. Sabourian P., Yazdani G., Ashraf S., Frounchi M., Mashayekhan S., Kiani S. and Kakkar A. (2020). Effect of Physico-Chemical Properties of Nanoparticles on Their Intracellular Uptake. Int J Mol Sci, 21(21), 8019.
75. Shan B., Broza Y.Y., Li W., Wang Y., Wu S., Liu Z., Wang J., et al. (2020). Multiplexed Nanomaterial-Based Sensor Array for Detection of COVID-19 in Exhaled Breath. ACS Nano, 14(9):12125-12132.
76. Seo G., Lee G., Kim M., Baek S., Choi M., Ku K., Lee C., et al. (2020). Rapid Detection of COVID-19 Causative Virus (SARS-CoV-2) in Human Nasopharyngeal Swab Specimens Using Field-Effect Transistor-Based Biosensor. ACS Nano, 14(4), 5135-5142.
77. Sercombe L., Veerati T., Moheimani F., Wu S.Y., Sood A.K. and Hua S. (2015). Advances and Challenges of Liposome Assisted Drug Delivery. Front Pharmacol, 6, 286.
78. Shan B., Broza Y., Li W., Wang Y., Wu S., Liu Z., Wang J., et al. (2020). Multiplexed Nanomaterial-Based Sensor Array for Detection of COVID-19 in Exhaled Breath. ACS Nano, 14, 12125-12132.
79. Singh G. and Pai RS. (2016). Atazanavir-loaded Eudragit RL 100 nanoparticles to improve oral bioavailability: optimization and in vitro/in vivo appraisal. Drug delivery, 23(2), 532–539.
80. Sodeifian F., Nikfarjam M., Kian N., Mohamed K. and Rezaei N. (2022). The role of type I interferon in the treatment of COVID-19. J Med Virol, 94(1), 63-81.
81. Somvanshi S., Kharat B., Saraf S., Somwanshi S., Shejul S., and Jadhav K. (2020). Multifunctional Nano-Magnetic Particles Assisted Viral RNA-Extraction Protocol for Potential Detection of COVID-19. Mater Res Innov, 25, 169-174.
82. Sun M., Liu S., Wei X., Wan S., Huang M., Song T., Lu Y., et al. (2021). Aptamer Blocking Strategy Inhibits SARS-CoV-2 Virus Infection. Angew Chem Int Ed Engl, 60(18), 10266-10272.
83. Svenson S. and Tomalia DA. (2005). Dendrimers in biomedical applications-reflections on the field. Adv Drug Deliv Rev, 57(15), 2106-2129.
84. Tran S., DeGiovanni P-J., Piel B. and Rai P. (2017). Cancer nanomedicine: a review of recent success in drug delivery. Clin Transl Med, 6, 44.
85. Trujillo C., Nery A., Alves J., Martins A. and Ulrich H. (2007). Development of the anti-VEGF aptamer to a therapeutic agent for clinical ophthalmology. Clin Ophthalmol, 1(4), 393-402.
86. Tsogtbaatar K., Sousa D.A., Ferreira D., Tevlek A., Aydın H.M., Çelik E. and Rodrigues L. (2022). In vitro selection of DNA aptamers against human osteosarcoma. Invest New Drugs, 40(1), 172-181.
87. Tulbah A. and Lee W-H. (2021). Physicochemical Characteristics and In Vitro Toxicity/Anti-SARS-CoV-2 Activity of Favipiravir Solid Lipid Nanoparticles (SLNs). Pharmaceuticals (Basel), 14(10), 1059.
88. Venkatesh D., Baskaran M., Karri V., Mannemala S., Radhakrishna K. and Goti S. (2015). Fabrication and in vivo evaluation of Nelfinavir loaded PLGA nanoparticles for enhancing oral bioavailability and therapeutic effect. Saudi Pharm J, 23(6), 667–674.
89. Veronese F. and Mero A. (2008). The impact of PEGylation on biological therapies. BioDrugs, 22(5), 315-329.
90. Vyas T., Shah L and Amiji M. (2006). Nanoparticulate drug carriers for delivery of HIV/AIDS therapy to viral reservoir sites. Expert Opin Drug Deliv, 3(5), 613–628.
91. Wen W., Chen C., Tang J., Wang C., Zhou M., Cheng Y., Zhou X., et al. (2022). Efficacy and safety of three new oral antiviral treatment (molnupiravir, fluvoxamine and Paxlovid) for COVID-19：a meta-analysis. Ann Med, 54(1), 516-523.
92. Wu J., Wang H. and Li B. (2020). Structure-aided ACEI-capped remdesivir-loaded novel PLGA nanoparticles, toward a computational simulation design for anti-SARS-CoV-2 therapy. Phys Chem Chem Phys, 22, 28434-28439.
93. Vincent M., Bergeron E., Benjannet S., Erickson B., Rollin P., Ksiazek T., Seidah N., et al. (2005). Chloroquine is a potent inhibitor of SARS coronavirus infection and spread. Virol J, 2, 69.
94. Yang Z., Huang Y., Ganesh L., Leung K., Kong W., Schwartz O., Subbarao K., et al. (2004). pH-dependent entry of severe acute respiratory syndrome coronavirus is mediated by the spike glycoprotein and enhanced by dendritic cell transfer through DC-SIGN. J Virol, 78(11), 5642-5550.
95. Yarosh D. (2002). Enhanced DNA repair of cyclobutane pyrimidine dimers changes the biological response to UV-B radiation. Mutat Res, 509(1-2), 221-226.
96. Yilmaz I., Ipekoglu E., Bulbul A., Turay N., Yildirim M., Evcili I., Yilmaz N., et al. (2022). Development and preclinical evaluation of virus-like particle vaccine against COVID-19 infection. Allergy, 77(1), 258-270.
97. Zhao Z., Cui H., Song W., Ru X., Zhou W. and Yu X. (2020), A Simple Magnetic Nanoparticles-Based Viral RNA Extraction Method for Efficient Detection of SARS-CoV-2. bioRxiv, 2020, doi: 10.1101/2020.02.22.961268.