Development of MMP14-laden exosomes as a novel anti-SARS-CoV-2 therapy
开发负载 MMP14 的外泌体作为新型抗 SARS-CoV-2 疗法
基本信息
- 批准号:10591243
- 负责人:
- 金额:$ 19.99万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-01-01 至 2024-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:2019-nCoVACE2Antiviral AgentsBindingBiochemistryBiophysicsCOVID-19 pandemicCOVID-19 therapeuticsCOVID-19 treatmentCOVID-19 vaccineCatalytic DomainCell physiologyCellsChymaseClinicalCorneaCoughingDevelopmentDisinfectantsDrug TargetingEngineeringExhibitsExtracellular MatrixEyeFamilyGoalsHandIn VitroKineticsLocationMMP14 geneMasksMatrix MetalloproteinasesMediatingMesenchymal Stem CellsMiddle East Respiratory Syndrome CoronavirusMolecular BiologyMolecular Biology TechniquesMolecular VirologyNonstructural ProteinNoseOral cavityPapainPeptide HydrolasesPeptidesPersonsPolyproteinsPredispositionProcessProteinsPublic HealthReportingResearchSARS coronavirusSARS-CoV-2 infectionSARS-CoV-2 inhibitorSARS-CoV-2 proteaseSARS-CoV-2 spike proteinSiteSpecificitySurfaceTechniquesTestingTherapeuticTherapeutic AgentsVero CellsViralVirusVirus ReplicationWorkantiviral drug developmentbiosafety level 3 facilitycombatcurrent pandemiceffectiveness evaluationengineered exosomesexosomeexperienceexperimental studyimprovedinfection rateinfluenzavirusinnovationmembermutantnovelnovel therapeutic interventionnovel therapeuticsoverexpressionparticlerespiratorystem cell exosomestransmission processvirologywound healing
项目摘要
Project Summary/Abstract
Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) could behave similar to the influenza virus, re-
emerging every year in slightly different forms. More importantly, SARS-CoV-2 keeps making various mutants
with higher infection rates than previous ones. The spike protein (S) of SARS-CoV-2 binds to host angiotensin-
converting enzyme 2 (ACE2) protein to mediate viral entry. The replication of SARS-CoV-2 depends on two
essential viral proteases: 3-chymotrypsin-like protease (3CLpro) and papain-like protease (PLpro). The goal of
this application is to selectively target 3CLpro to inhibit virus replication. We plan to develop the host matrix
metalloproteinase 14 (MMP14) as a degrader of SARS-CoV-2 3CLpro to specifically inhibit replication of SARS-
CoV-2. The MMP14 is important for various cellular process through its proteolytic activity. We demonstrated
that MMP14 directly binds and selectively cleaves the viral 3CLpro at multiple locations. Consequently, replication
of SARS-CoV-2 Pseudovirus was inhibited by overexpression of active MMP14 in HEK293T cells. We have
engineered a novel inactive form of MMP14 (pro-PL-MMP14) containing viral PLpro cleavage site between pro-
domain and active MMP14 to increase target specificity for SARS-CoV-2. Thus, only SARS-CoV-2 PLpro can
release pro-domain to convert inactive to active form of MMP14. Furthermore, our results show that MMP14 is
enriched in isolated exosomes. Corneal mesenchymal stem cell-derived exosomes have been suggested as a
new strategy to deliver therapeutic agents. Here we propose to use the engineered pro-PL-MMP14, which can
be delivered by the pro-PL-MMP14/hACE2 or pro-PL-MMP14/DX600-laden exosomes, to specifically degrade
the viral 3CLpro, in the infected and susceptible cells, leading to inhibition of SARS-CoV-2 replication, as a novel
therapeutic agent. We propose two specific aims: (1) Characterize the engineered pro-PL-MMP14 and its ability
to inhibit SARS-CoV-2 replication; (2) Develop advanced pro-PL-MMP14-laden exosomes for specific delivery.
We will complete these aims using innovative techniques from molecular biology, biophysics, and molecular
virology.
项目概要/摘要
严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 的行为可能与流感病毒相似,
每年都会以略有不同的形式出现。更重要的是,SARS-CoV-2不断产生各种突变体
感染率比以前更高。 SARS-CoV-2 的刺突蛋白 (S) 与宿主血管紧张素结合
转化酶 2 (ACE2) 蛋白介导病毒进入。 SARS-CoV-2 的复制取决于两个因素
必需病毒蛋白酶:3-胰凝乳蛋白酶样蛋白酶(3CLpro)和木瓜蛋白酶样蛋白酶(PLpro)。目标是
该应用是选择性地靶向3CLpro来抑制病毒复制。我们计划开发宿主矩阵
金属蛋白酶 14 (MMP14) 作为 SARS-CoV-2 3CLpro 的降解剂,特异性抑制 SARS-CoV-2 的复制
冠状病毒-2。 MMP14 通过其蛋白水解活性对各种细胞过程非常重要。我们展示了
MMP14 直接结合并在多个位置选择性切割病毒 3CLpro。因此,复制
HEK293T 细胞中活性 MMP14 的过度表达可抑制 SARS-CoV-2 假病毒的表达。我们有
设计了一种新型非活性形式的 MMP14(pro-PL-MMP14),其中包含 pro-之间的病毒 PLpro 裂解位点
结构域和活性 MMP14,以增加 SARS-CoV-2 的靶点特异性。因此,只有 SARS-CoV-2 PLpro 可以
释放前结构域,将 MMP14 的非活性形式转化为活性形式。此外,我们的结果表明 MMP14 是
富含分离的外泌体。角膜间充质干细胞衍生的外泌体被建议作为
提供治疗药物的新策略。在这里,我们建议使用工程化的 pro-PL-MMP14,它可以
由 pro-PL-MMP14/hACE2 或 pro-PL-MMP14/DX600 负载的外泌体递送,特异性降解
病毒 3CLpro 在受感染和易感细胞中抑制 SARS-CoV-2 复制,作为一种新型
治疗剂。我们提出两个具体目标:(1) 表征工程化的 pro-PL-MMP14 及其能力
抑制 SARS-CoV-2 复制; (2) 开发先进的载有 PL-MMP14 前体的外泌体用于特异性递送。
我们将利用分子生物学、生物物理学和分子生物学的创新技术来完成这些目标
病毒学。
项目成果
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