Спрей от вируса лучше масок?
Если применять его один раз в день, утверждают ученые, спрей предоставит надежную защиту от SARS-CoV-2 – до тех пор, пока не появится вакцина
В то время как мир с нетерпением ждет появления эффективной и безопасной вакцины против коронавируса, ученые пытаются разработать лекарства от ковида. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско представили инновационный подход к пандемии. Команда ученых во главе с Майклом Шуфом разработала полностью синтетическую, пригодную для массового производства молекулу – она способна «парализовать» механизм SARS-CoV-2, с помощью которого вирус проникает в наши клетки. В исследовании (препринт) говорится о том, что эксперименты на живом SARS-CoV-2 показывают, что эту молекулу можно назвать одним из самых мощных на сегодня противовирусных средств.
Более того, ученые протестировали аэрозоль (они назвали его AeroNabs), в состав которого вошла эта молекула, и выяснили, что его вполне можно «упаковать» в формат спрея для носа или ингалятора без потери мощности. Если применять его один раз в день, утверждают ученые, спрей предоставит надежную защиту от SARS-CoV-2 – до тех пор, пока не появится вакцина. В настоящее время они ведут активные переговоры с коммерческими партнерами о проведении клинических испытаний и о запуске (в случае успеха испытаний) в производство недорогого лекарства AeroNabs.
Один из изобретателей AeroNabs, профессор биохимии и биофизики Питер Уолтер, считает его куда более эффективным средством защиты от коронавируса, чем маски и перчатки. Аэрозоль, по его мнению, в той или иной форме пригодится тем, кто не сразу получит доступ к появившейся вакцине. «Для работы над проектом мы собрали невероятную группу ученых – талантливых биохимиков, клеточных и структурных биологов, вирусологов, и нам удалось закончить работу всего за несколько месяцев», – рассказывает Майкл Шуф.
Давай, лама, давай
Молекула AeroNabs была произведена исключительно в лабораторных условиях, но ее создатели вдохновлялись нанотелами (антителами) лам, альпак и верблюдов. «Хотя они и работают подобно антителам в человеческой иммунной системе, нанотела предлагают ряд уникальных преимуществ для эффективного лечения SARS-CoV-2», – объясняет один из изобретателей AeroNabs, доктор наук и специалист в фармакохимии Ашиш Манглик.
Например, нанотелами легче манипулировать в лабораторных условиях, так как они еще меньше человеческих антител. Их размер и сравнительно простое строение делают их куда более стабильными, чем антитела других млекопитающих. Кроме того, в отличие от человеческих антител, легко наладить массовое (и что немаловажно – недорогое) производство нанотел.
Но, как отмечает Манглик, они «послужили лишь отправной точкой». Ученые расширили их возможности с помощью белков, что привело к созданию AeroNabs, и придумали, как нейтрализовать шипы коронавируса.
Футляр и мышеловка
Шипы SARS-CoV-2, напоминающие зубцы короны, не просто декоративный элемент вируса – они играют роль ключа, помогая проникать в клетки организма. Когда любой из 25 шипов вируса становится активным, он с помощью трех рецептор-связывающих доменов (RBD) «прикрепляется» к рецептору человеческой клетки ACE2. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско в поисках того, кто бы мог нарушить связку RBD-ACE2, прочесали библиотеку из более чем 2 млрд синтетических нанотел. После нескольких раундов успешного тестирования они выявили 21 нанотело, которое в экспериментах мешало шипу взаимодействовать с рецептором ACE2.
Дальнейшие эксперименты с применением криоэлектронной микроскопии показали, что самые «сильные» нанотела блокировали взаимодействия шипа с рецептором, прикрепляясь к рецептор-связывающим доменам вируса – как футляр, мешающий ключу (RBD) попасть в скважину (ACE2). Но даже с такими выводами ученым было нужно доказать, что нанотела способны справиться с настоящим вирусом. Вирусолог Вероника Резел из лаборатории при парижском Институте Пастера протестировала поведение трех наиболее многообещающих нанотел на живом коронавирусе и выяснила, что нанотела – даже в малых дозах – очень эффективно предотвращают инфекцию. Самое сильное из этих нанотел работает не только как «чехол», но и как молекулярная мышеловка – оно прижимает шип, когда тот находится в неактивном состоянии, тем самым обеспечивая дополнительную защиту от инфицирования.
От нанотел к AeroNabs
Ученые занялись модификацией именно этого нанотела с целью превратить его в еще более мощное антивирусное средство. Так, в ходе экспериментов им удалось – с помощью изменения каждого аминокислотного «кирпичика» нанотела – обнаружить способ, как увеличить его мощность в 500 раз.
В ходе других экспериментов они создали молекулярную цепочку, соединяющую три нанотела (mNb6-tri). Объединенное тройное нанотело прикрепляется к трем RBD коронавируса – оно, по подсчетам ученых, как минимум, в 200 тысяч раз мощнее, чем у одного нанотела. По словам Уолтера, результаты были «сногсшибательными». Эта модификация нанотел была настолько эффективной, что у ученых не хватило инструментария, чтобы измерить ее потенциал. Она и легла в основу AeroNabs.
В финальной серии экспериментов исследователи подвергли тройное нанотело нескольким стресс-тестам, в том числе воздействию высокой и низкой температуры и аэрозолизации. Для большинства белков подобные процессы губительны, но, учитывая внутреннюю стабильность нанотел, их противовирусный потенциал в форме аэрозоля не снизился. Следовательно, AeroNabs может применяться в форме как ингалятора, так и спрея для носа, сделали вывод ученые.
Ашиш Манглик надеется в скором времени провести клинические испытания AeroNabs на людях; ученые уже ведут переговоры с целью как можно быстрее наладить коммерческое производство аэрозолей. «Если AeroNabs покажет себя так же эффективно, как мы на это надеемся, это сможет кардинально изменить ход пандемии», – утверждает он.
По его словам, AeroNabs могут использовать люди на ранней стадии инфекции, те, у которых в семье кто-то заболел коронавирусом, а также люди из группы риска (например, медработники). «Чтобы справиться с пандемией, нам определенно нужны несколько лекарств и вакцина – и не одна, а много. Поэтому интересные и многообещающие подходы к разработке препаратов приветствуются. Надеюсь, какие-то из них станут эффективными лекарствами», – сообщил VICE директор Бермановского института биоэтики при Университете Джонса Хопкинса Джеффри Кан.
«У этой идеи прекрасный потенциал, и, возможно, это и есть та поддержка, которая нам понадобится в ожидании эффективной вакцины. Надеюсь, что им быстро удастся собрать деньги на коммерческое производство аэрозолей», – высказывается в блоге издания Science специалист в области разработки лекарств Дерек Лоу.
Отечественная разработка
В середине мая появились новости о схожей разработке исследователей Санкт-Петербургского университета совместно с НИИ гриппа имени А.А. Смородинцева. Ученые приступили к созданию белкового препарата, способного заблокировать распространение SARS-CoV-2 в верхних дыхательных путях – и он тоже будет распространяться в формате назального спрея или глазных капель.
Принцип действия, впрочем, отличается от AeroNabs. Исследователи используют белковый домен другого коронавируса – HCoV-NL63, менее опасного патогена, вызывающего сезонные ОРВИ. Логика ученых такова: если закрыть входы в клетки с помощью RBD-домена HCoV-NL63, то и SARS-CoV-2 тоже не сможет в них попасть.
Белковый спрей для носа рекомендовано применять при первых симптомах заболевания, а также при высоких рисках заражения. Ученые предполагают, что он сможет помочь остановить SARS-CoV-2 до того, как вирусные частицы попадут в легкие. Но даже если патогены смогут пройти барьер, их доза будет минимальной, и организм сможет с ней справиться самостоятельно.
В середине мая ученые находились на начальной стадии исследования. Следующими этапами они называли эксперименты на мышах и клетках человека. После чего в случае успеха должны были начаться поиски партнеров для проведения первых испытаний на людях. Первый вариант препарата предполагалось создать к началу осени.