Синтезирована молекула, способная нейтрализовать различные вирусы
Оболочки многих вирусов содержат гликопротеины, а у гликопротеинов есть ряд особенностей, которыми, в свою очередь, воспользовались ученые при создании нового противовирусного агента
Основной проблемой при создании противовирусных средств является высокая изменчивость вирусов. Так, вакцины против многих вирусных инфекций вследствие изменчивости вирусов могут быстро терять эффективность. Классическим примером являються вакцины против гриппа, которые ежегодно готовят и производят исходя из того, какой штамм будет преобладать в ближайший эпидемический сезон. В попытке создать более универсальные средства для нейтрализации вирусов ученые используют в качестве мишеней консервативные участки на поверхности вирусных частиц.
Неожиданный подход к решению проблемы предложили ученые из сингапурского Института биоинженерии и нанотехнологий (IBN) совместно с разработчиками IBM Almaden Research Center, о чем сообщает* журнал Macromolecules. Они решили воспользоваться способностью макромолекул к неспецифическим взаимодействиям, а также тем, что у многих вирусов оболочки содержат молекулы гликопротеинов, которые, в частности, обеспечивают проникновение вируса в клетку хозяина. В результате, они смоделировали и синтезировали сложную молекулу, состоящую из повторяющихся мономеров и содержащую в определенных местах заряженные группировки. Эти молекулы за счет множества водородных и электростатических связей буквально притягиваются к гликопротеиновой оболочке вируса и, «облепляя» вирусную частицу, не дают ей инфицировать клетки. Остатки сахара маннозы на поверхности молекулы позволяют ей связываться с теми же рецепторами иммунных клеток, которые атакуют вирусы, не позволяя им противодействовать иммунному ответу. Если же связанному с такой молекулой вирусу все-таки удастся проникнуть внутрь клетки, то аминогруппы на ее поверхности локально повышают рН в клеточных эндосомах, затрудняя выход нуклеиновой кислоты из вирусной оболочки.
Формула макромолекулы, препятствующей вирусной инфекции*
Таким образом, атака на вирусную инфекцию идет по нескольким фронтам: синтетическая молекула связывается с самим вирусом, не давая вирусу связаться с клеткой-мишенью; защищает иммунные клетки, не давая вирусу подавить иммунитет организма-хозяина; препятствует «раздеванию» вируса в клетке-мишени. В связи с тем, что взаимодействия противовирусной макромолекулы с вирусом является неспецифичным, риск развития устойчивости вирусов в результате мутаций минимален.
Предварительные лабораторные эксперименты с вирусами различных типов – вирусами Денге, Чикунгунья, Эбола, Марбург, энтеровирус 71, грипп и герпес – показали, что применение сложной макромолекулы эффективно защищает клетки млекопитающих in vitro от инфицирования, при этом не воздействуя на их собственную жизнедеятельность.
На фото: вирус Денге; компьютерная модель.
* Ichiyama K, Yang Ch, Chandrasekaran L, Liu Sh, et al. Cooperative Orthogonal Macromolecular Assemblies with Broad Spectrum Antiviral Activity, High Selectivity, and Resistance Mitigation // Macromolecules, 2016, 49 (7), pp 2618–2629. DOI: 10.1021/acs.macromol.6b00091
