Отзыв: Эмили Хендерсон, бакалавр наук 15 июля 2020

Обычный препарат, уже одобренный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), также может быть мощным средством борьбы с COVID-19, согласно исследованию, опубликованному на этой неделе в Antiviral Research .

SARS-CoV-2, вирус, который вызывает COVID-19, использует белок поверхностного пика, чтобы захватить клетки человека и инициировать инфекцию. Но гепарин, разжижитель крови, также доступный у не антикоагулянтных разновидностей, плотно связывается с белком поверхностного пика, потенциально блокируя инфекцию. Это делает его приманкой, которую можно вводить в организм с помощью назального спрея или небулайзера и запускать помехи, чтобы снизить вероятность заражения. Подобные стратегии приманки уже показали свою перспективность в борьбе с другими вирусами, включая грипп A, Zika и лихорадку денге.

Этот подход может быть использован в качестве раннего вмешательства для снижения уровня инфекции среди людей с положительным тестом, но еще не страдающих от симптомов. Но мы также рассматриваем это как часть более широкой антивирусной стратегии. В конечном счете, нам нужна вакцина, но есть много способов борьбы с вирусом, и, как мы видели с ВИЧ, при правильной комбинации методов лечения мы можем контролировать заболевание, пока вакцина не будет найдена ».

Роберт Линхардт, ведущий автор и профессор химии и химической биологии в Политехническом институте Ренсселера

Чтобы заразить клетку, вирус должен сначала защелкнуться на определенной мишени на клеточной поверхности, прорезать клеточную мембрану и вставить свои собственные генетические инструкции, угоняя клеточный механизм внутри, чтобы произвести реплики вируса. Но вирус можно так же легко убедить замкнуть на молекулу-приманку, при условии, что эта молекула соответствует той же клетке, что и клеточная мишень. Будучи привязанным к приманке, вирус будет нейтрализован, неспособен заразить клетку или освободиться, и в конечном итоге разрушится.

У людей SARS-CoV-2 связывается с рецептором ACE2, и исследователи предположили, что гепарин будет предлагать столь же привлекательную мишень. В анализе связывания исследователи обнаружили, что гепарин, связанный с тримерным спайком белка SARS-CoV-2 при 73 пикомолях, является мерой взаимодействия между двумя молекулами.

«Это исключительное, чрезвычайно жесткое связывание», – 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 антитела. Как только он связывается, он не отрывается».

Чтобы услышать, как Линхардт и Дордик обсуждают это исследование, посмотрите это видео.

Признанный на международном уровне своим созданием синтетического гепарина, Линхардт сказал, что при рассмотрении данных секвенирования для SARS-CoV-2 команда распознала определенные мотивы белка шипа и сильно подозревала, что он будет связываться с гепарином. В дополнение к анализу прямого связывания, команда проверила, насколько сильно три варианта гепарина, включая не антикоагулянтный низкомолекулярный гепарин, связывается с SARS-CoV-2, и использовала компьютерное моделирование для определения конкретных сайтов, где связываются соединения к вирусу. Все результаты подтверждают, что гепарин является перспективным кандидатом в стратегию приманки. Впоследствии исследователи начали работу по оценке противовирусной активности и цитотоксичности в клетках млекопитающих.

«Это не единственный вирус, с которым мы столкнемся при пандемии», – сказал Дордик. «У нас на самом деле нет хороших противовирусных препаратов, но это путь вперед. Нам нужно быть в состоянии, когда мы понимаем, как такие вещи, как гепарин и родственные соединения, могут блокировать проникновение вируса».

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, прикрепляя специфические аптамеры – молекулы, с которыми будут связаны вирусные защелки – именно на кончиках и вершинах пятиконечной звезды, состоящей из свернутой ДНК. Плавая в кровотоке, ловушка загорается, когда появляется, создавая самый чувствительный в мире тест на заболевания, передаваемые комарами. В предыдущей работе они создали синтетический полимер, сконфигурированный так, чтобы он соответствовал точкам защелки сиаловой кислоты на вирусе гриппа, снижая смертность от гриппа А у мышей со 100% до 25% в течение 14 дней.

«Этот инновационный подход к эффективному улавливанию вируса является ярким примером того, как биотехнологические подходы, разработанные в Rensselaer, используются для решения глобальных проблем здравоохранения», – сказал Дипак Вашишт, директор Центра биотехнологических и междисциплинарных исследований в Rensselaer. , в которую входят и Дордик, и Линхардт. «Профессора Дордик и Линхардт работали совместно в разных дисциплинах, и их исследования показывают, что обещают даже за пределами этой нынешней пандемии».

«Характеристика взаимодействий спайк-гликопротеина, связывающего гликозаминогликаны и новый коронавирус (SARS-CoV-2)» была опубликована в Antiviral Research . В Rensselaer к Линхардту и Дордику присоединились исследователи Фуминг Чжан, а также исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Университета Дьюка и Университета Джорджа, Афины, при поддержке Национального института здоровья.