Согласно исследованию, опубликованному на этой неделе в Antiviral Research, распространенный препарат, уже одобренный Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), также может стать мощным инструментом в борьбе с COVID-19.
SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, использует поверхностный шипованный белок для фиксации на человеческих клетках и инициирования инфекции. Но гепарин, разжижитель крови, также доступный в разновидностях неантикоагулянтов, плотно связывается с поверхностным белком-шипом, потенциально блокируя распространение инфекции. Это делает его приманкой, которую можно ввести в организм с помощью назального спрея или небулайзера и создать помехи, чтобы снизить вероятность заражения. Подобные стратегии-приманки уже показали себя многообещающими в борьбе с другими вирусами, включая грипп A, вирус Зика и лихорадку денге.
"Этот подход можно использовать в качестве раннего вмешательства для снижения инфицирования людей с положительным результатом теста, но еще не страдающих симптомами. Но мы также рассматриваем это как часть более широкой антивирусной стратегии," сказал Роберт Линхардт, ведущий автор и профессор химии и химической биологии Политехнического института Ренсселера. "В конечном итоге нам нужна вакцина, но есть много способов борьбы с вирусом, и, как мы видели в случае с ВИЧ, при правильной комбинации методов лечения мы можем контролировать болезнь, пока не будет найдена вакцина."
Чтобы заразить клетку, вирус должен сначала зацепиться за конкретную мишень на поверхности клетки, прорезать клеточную мембрану и вставить свои собственные генетические инструкции, захватывая клеточный аппарат внутри, чтобы произвести реплики вируса. Но вирус можно так же легко убедить заблокировать молекулу-ловушку, при условии, что эта молекула подходит так же, как и клеточная мишень. После связывания с приманкой вирус будет нейтрализован, не сможет заразить клетку или освободиться, и в конечном итоге разложится.
У людей SARS-CoV-2 связывается с рецептором ACE2, и исследователи предположили, что гепарин может стать столь же привлекательной мишенью. В анализе связывания исследователи обнаружили, что гепарин связывается с тримерным белком SARS-CoV-2 на уровне 73 пикомолей, что является мерой взаимодействия между двумя молекулами.
"Это исключительный, чрезвычайно плотный переплет," сказал Джонатан Дордик, профессор химической и биологической инженерии в Rensselaer, который сотрудничает с Линхардтом в разработке стратегии приманки. "Он в сотни тысяч раз прочнее, чем типичный антиген антител. Как только он свяжется, он не оторвется."
Чтобы услышать, как Линхардт и Дордик обсуждают это исследование, посмотрите это видео.
Получив международное признание за создание синтетического гепарина, Линхардт сказал, что, анализируя данные секвенирования SARS-CoV-2, команда обнаружила определенные мотивы в спайковом белке и сильно подозревала, что он будет связываться с гепарином. В дополнение к анализу прямого связывания, команда проверила, насколько сильно три варианта гепарина, включая неантикоагулянтный низкомолекулярный гепарин, связываются с SARS-CoV-2, и использовала компьютерное моделирование для определения конкретных сайтов, где соединения связываются с вирус. Все результаты подтверждают, что гепарин является многообещающим кандидатом для стратегии приманки. Впоследствии исследователи начали работу по оценке противовирусной активности и цитотоксичности в клетках млекопитающих.
"Это не единственный вирус, с которым мы столкнемся во время пандемии," Дордик сказал. "У нас действительно нет хороших противовирусных препаратов, но это путь вперед. Мы должны понимать, как такие вещества, как гепарин и родственные ему соединения, могут блокировать проникновение вирусов."
В предыдущей работе команда под руководством Линхардта и Дордика продемонстрировала стратегию приманки для вирусов с механизмом, аналогичным SARS-CoV-2. В 2019 году команда создала ловушку для вируса денге, прикрепив определенные аптамеры – молекулы, с которыми будут связываться вирусные защелки, – точно к концам и вершинам пятиконечной звезды, состоящей из свернутой ДНК. Плавающая в кровотоке ловушка загорается при срабатывании, создавая самый чувствительный в мире тест на заболевания, передаваемые комарами. В предшествующей работе они создали синтетический полимер, сконфигурированный так, чтобы соответствовать точкам фиксации сиаловой кислоты на вирусе гриппа, снизив смертность от гриппа А у мышей со 100% до 25% за 14 дней.
"Этот инновационный подход к эффективному улавливанию вирусов является ярким примером того, как биотехнологические подходы, разработанные в Rensselaer, используются для решения сложных глобальных проблем здравоохранения," сказал Дипак Вашишт, директор Центра биотехнологии и междисциплинарных исследований в Ренсселере, частью которого являются и Дордик, и Линхардт. "Профессора Дордик и Линхардт совместно работали в разных дисциплинах, и их исследования показывают многообещающие перспективы даже за пределами нынешней пандемии."
"Характеристика гликозаминогликанов и нового коронавируса (SARS-CoV-2) спайковых взаимодействий связывания гликопротеинов," был опубликован в Antiviral Research.