Биологи из США и Нидерландов предложили предотвращать распространение ковида с помощью спрея для носа с липопептидами, блокирующими слияние вируса с клеточной мембраной. После применения спрея молекулы должны сохраняться на клетках дыхательных путей в течение суток, не позволяя вирусам проникнуть внутрь, и, таким образом, предотвращать инфекцию в случае контакта с распространителем вируса. Авторы работы, опубликованной в Science, успешно проверили действие вещества в экспериментах на хорьках.
Чтобы попасть в клетку, вирус SARS-CoV-2 должен приблизиться к ее поверхности так, чтобы вирусная оболочка и клеточная мембрана слились в одно целое, впуская генетическую информацию («внутренности вируса») в клетку. Этот процесс запускается при помощи белка-«шипа» (S-белка) коронавируса. Когда S-белок сталкивается со своей мишенью на поверхности клетки, он претерпевает структурные изменения, которые и приближают вирусную частицу к мембране, заставляя их соединиться. Вероятно, если заблокировать один из ключевых участков вирусного белка, получится прервать этот процесс, не позволяя вирусу подобраться к мембране.
Ученые из Университета имени Эразма Роттердамского (Нидерланды) и Колумбийского университета (США) под руководством Маттео Поротто (Matteo Porotto), основываясь на своих предыдущих исследованиях белков с противовирусной активностью, предложили оригинальную конструкцию. Исследователи соединили одну или две копии белка-ингибитора вирусного S-белка с холестеролом (жировой молекулой) и проверили, смогут ли полученные вещества защитить животных от заражения коронавирусом.
На видео – принцип действия предложенного учеными липопептида: пептидная часть соединения (выделена красным) связывается с белком-«шипом» коронавируса. Это блокирует структурные изменения в шипе (на видео справа), которые обычно приводят к инфицированию клетки (на видео слева).
Сначала авторы работы проверили распределение двух вариантов конструкции в организме мышей через один, восемь часов или сутки спустя интраназального или подкожного введения средства. Анализы показали, что молекула с двумя белками-ингибиторами лучше задерживается в легких, чем мономерная молекула, и менее эффективно проникает в кровь. Ее ученые и использовали в дальнейших экспериментах.
Исследования на эпителиальных клетках дыхательных путей показали низкую токсичность соединения после шести дней воздействия высокими концентрациями (<20 процентов при концентрации 100 микромоль), и не продемонстрировали токсичности в концентрации, достаточной для блокирования 90 процентов вирусных частиц (35 наномоль).
Далее ученые протестировали действие защитного средства на хорьках, поскольку эти животные — идеальные модели для изучения передачи вируса через аэрозоль. Шести хорькам в качестве профилактики ввели спреем в нос разведенный в буфере липопептид. Доза составила 2,7 миллиграмм на килограмм веса животного, и этого достаточно для блокировки 50 процентов вирусных частиц. Спустя 24 часа животных по двое подселили в клетки с больными ковидом хорьками, которые выделяли вирусные частицы. В клетки также подсадили животных, которым вместо липопептида ввели плацебо. В таких условиях вирус мог передаваться через аэрозоль, фекалии животных или в результате укусов. Спустя сутки хорьков снова расселили, и подопытным особям ввели дополнительные дозы липопептида.
На 21 день эксперимента у хорьков, которые получили защитный липопептид, не нашли антител к коронавирусу, в отличие от животных из контрольной группы. Таким образом, средство успешно показало профилактическое действие, заблокировав передачу вируса.
Авторы работы также отмечают, что у разработанных липопептидов долгий срок хранения, и им не требуется в хранение при низких температурах. Такие свойства могут помочь останавливать распространение коронавируса даже среди групп населения, которым недоступна медицинская помощь.
