В ожидании вакцин от Covid-19 (первая партия российской за две недели) ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско разрабатывают новый подход к остановке распространения вируса.
Команда исследователей во главе с Майкл Скуф разработали синтетические, готовые к производству нанокоды, которые разрушают механизм SARS-CoV-2, который позволяет вирусу заражать наши клетки. В тестируемом аэрозольном составе, названном исследователями «AeroNabs», эти молекулы можно было вводить самостоятельно с помощью назального спрея или ингалятора.
Как сообщается в новом документе, теперь доступно на допечатном сервере bioRxiv, эксперименты in vivo показывают, что эта молекула является одним из самых мощных противовирусных препаратов SARS-CoV-2, обнаруженных на данный момент.
АэроНабс, маска для вдоха
При использовании один раз в день AeroNabs может обеспечить мощную и надежную защиту от SARS-CoV-2 до тех пор, пока не будет доступна вакцина.
Команда исследователей уже активно обсуждает с деловыми партнерами возможность увеличения производства и клинических испытаний AeroNabs. Если эти тесты будут успешными, ученые стремятся сделать AeroNabs широко доступным безрецептурным препаратом для профилактики и лечения Covid-19.
Это намного эффективнее масок. AeroNabs - это молекулярная форма средств индивидуальной защиты, которая может действовать как важный буфер, пока вакцины не обеспечат постоянное решение проблемы Covid-19.
Питер Уолтер, соавтор AeroNabs, доктор философии, профессор биохимии и биофизики Калифорнийского университета в Сан-Франциско и научный сотрудник Медицинского института Говарда Хьюза.
AeroNab может быть линией защиты на всю жизнь даже для тех, кто не может получить доступ к вакцинам против SARS-CoV-2 или ответить на них. С помощью простого назального спрея можно избежать этой проблемы.
Дизайн, вдохновленный нанотелами лам
Хотя AeroNab были разработаны полностью в лаборатории, они были вдохновлены нанокорфами, антителоподобными иммунными белками, которые естественным образом обнаруживаются у лам, верблюдов и родственных им животных.
С момента их открытия в бельгийской лаборатории в конце 80-х отличительные свойства нанотел заинтриговали ученых всего мира.
«Хотя они работают очень похоже на антитела, обнаруженные в иммунной системе человека, нанотела предлагают ряд уникальных преимуществ для эффективной терапии против SARS-CoV-2». Сказать, что это соавтор Аашиш Манглик, Доктор медицинских наук, доцент кафедры фармацевтической химии, который часто использует нанотела в качестве инструмента в своих исследованиях структуры и функций белков, которые отправляют и принимают сигналы через клеточную мембрану.
Преимущества нанотел
Начнем с того, что нанокоды на порядок меньше человеческих антител, что упрощает манипулирование ими и их модификацию в лаборатории.
Их небольшой размер и относительно простая структура также делают их значительно более стабильными, чем антитела других млекопитающих. Кроме того, в отличие от человеческих антител, нанокоды можно легко и экономично производить массово: Ученые вставляют гены, содержащие молекулярные схемы для создания нанотел в E. coli или дрожжах, и превращают эти микробы в фабрики по производству высокопроизводительных нанотел. Этот же метод безопасно использовался на протяжении десятилетий для массового производства инсулина.
Манглик утверждает, что «нанотела были для нас лишь отправной точкой. Хотя они уже очень эффективны, мы думали, что сможем улучшить их с помощью белковой инженерии. В конечном итоге это привело к разработке AeroNabs».
Спайковый белок – ключ к инфекции
SARS-CoV-2 использует свои так называемые шиповидные белки для заражения клеток. Эти белки усеивают поверхность вируса и придают ему вид короны при просмотре в электронный микроскоп (отсюда и название «коронавирус "). Однако шипы - это больше, чем просто украшение - они являются важным ключом, позволяющим вирусу проникать в наши клетки.
Подобно выдвижному инструменту, наконечники могут переходить из закрытого и неактивного состояния в открытое и активное состояние. Когда любой из примерно 25 «штифтов» вирусной частицы становится активным, три «рецептор-связывающих домена» или RBD этого «штифта» обнажаются и готовы к связыванию с ACE2, рецептором, обнаруженным в клетках человека.
Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Франциско полагали, что если им удастся найти нанотела, которые предотвращают взаимодействие шипа и ACE2, они предотвратят заражение клеток вирусом.
Чтобы найти эффективных кандидатов, ученые проанализировали более 2 миллиардов синтетических нанокодов. После последовательных раундов тестирования команда сократила количество кандидатов до 21 нанокода, способного предотвратить взаимодействие белка-шипа с ACE2.
Вероника Резель, Кандидат медицинских наук, вирусолог в лаборатории Марко Виннуцци, доктор философии, в Институте Пастера в Париже протестировали три наиболее перспективных нанотела против живого SARS-CoV-2 и обнаружили, что нанокоды чрезвычайно эффективны, предотвращая инфекцию даже в низких дозах.
Заверните «ключи» и не допускайте их попадания в «замочную скважину».
Однако наиболее мощные из этих нанотел не только действуют как оболочка для RBD, но и как молекулярная ловушка для мышей, блокируя шипы в закрытом, неактивном состоянии и предотвращая их взаимодействие с ACE2. Так возникли AeroNabs.
Испытания и результаты: огромная сила
В отдельной серии экспериментов команда разработала молекулярную цепочку, которая могла бы связать вместе три нанокода. Исход? Удивительно. Три нанотела вместе в 200.000 XNUMX раз мощнее одного нанотела.
И когда они оценили результаты, то обнаружили, что они зашкаливают. «Он был настолько эффективен, — говорит Уолтер, — что превзошел наши возможности измерить его мощность».
Легко управлять
В заключительной серии экспериментов исследователи подвергли нанотела серию стресс-тестов, подвергнув их воздействию повышенных температур, превратив их в порошок длительного хранения и выпустив аэрозоль.
Каждый из этих процессов сильно повреждает большинство белков, но ученые подтвердили, что благодаря присущей нанотелам стабильности не происходит потери противовирусной активности.
Особенно в форме аэрозоля, что делает AeroNabs мощным противовирусным средством от SARS-CoV-2, которое удобно вводить с помощью ингалятора или назального спрея.
AeroNabs, ежедневный спрей для носа, защищает от Covid
«Мы не одиноки в том, что AeroNab — потрясающая технология, — говорит Манглик. «Наша команда находится в контакте с потенциальными деловыми партнерами, заинтересованными в производстве и распространении AeroNabs, и мы надеемся вскоре начать испытания на людях».
