Biotechnological engineering of turnip mosaic virus-derived nanoparticles by functionalization with natural compounds of different biological activities

Abstract

En la presente tésis se evalúan nanopartículas de planta derivdas del Virus del Mosaico del Nabo (TuMV) como plataformas tecnológicas. Estas nanopartículas virales (VNPs) pueden ser modificadas químicamente al conjugar moléculas a la superficie de la cápside del virus. Lo anterior permite diseñar nanopartículas que responden a un número de necesidades, lo que las hace un biomaterial invaluable. Las VNPs fueron producidas al inocular mostaza de la india (Brassica juncea). Se analizó el potencial de TuMV para aplicaciones biomédicas evaluando su citotoxicidad en cultivos celulares. Se conjugaron químicamente las moléculas fluorescentes Alexa555 y Cy5.5 para determinar la interacción de TuMV con células de mamífero. Se encontró que TuMV tiene interacción con las células en la parte exterior de la membrana plasmática y se encontraron evidencias de TuMV en el espacio intracelular. Se inyectó TuMV-Cy5.5 a ratones immunodeficients Foxn1nu, se hizo un seguimiento in vivo por cuatro días, se sacrificasron los animales y se recogieron muestras de tejido para determinar la distribución de TuMV en órganos. Se encontró que que las nanopartículas se acumulan en el higado y en tejido de tumor lo que abre la puerta para el uso de TuMV como agente terapéutico o de diagnóstico. En esta tésis, la conjugación química de epigalocatequina galato (EGCG) fue realizada mediante la reacción de Mannich. Se encontró que TuMV-EGCG muestra una actividad antimicrobiana, antibiofilm y antitumoral superior en comparación de EGCG libre. Los ensayo in vivo de Pseudomonas syringae en plantasde tomate motraron que EGCG-TuMV es capaz de disminuir virulencia bacteriana. En cuanto a la actividad antiviral, se encontró que EGCG-TuMV muestra un menor efecto en la inhibición de infección del virus del zica (ZIKV). Finalmente, TuMV fue evaluado como un aditivo para gelatina metacrilada (GelMA). Los hidrogeles han cobrado importancia debido a que tienen cualidades similares a la matriz extracelullar de mamíferos y se han convertido en un biomaterial clave para la ingeniería de tejido. Los ensayos con formulaciones de TuMV-GelMA mostraron su compatibilidad como biotinta para impresiones tridimensionales que pueden ser usadas como soporte para cultivo celular. El factor de crecimiento epitelial (EGF) fue conjugado químicamente a la superficie de TuMV y se generaron formulaciones funcionalizadas de TuMV-GelMA. Se encontró que EGF retiene su actividad y su adición a la matriz de gel permite proliferación celular. En este trabajo se pone de manifiesto la versatilidad de TuMV como herramienta tecnológica. Es posible modificar la superficie de la cápside con diferentes moléculas de diferentes actividades biológicas manteniendo su actividad. Lo anterior reafirma su potencial para numerosas aplicaciones biotecnlógicas.