Победить Эболу, лихорадку Зика и COVID. Ученые нашли новый способ уничтожать вирусы

В США создали противовирусные молекулы, не зависящие от мутаций патогенов

Вирусы очень быстро мутируют — это мешает врачам создать против них средство, которое бы работало безотказно. Однако у многих вирусов есть оболочка: она не меняется, потому что для ее создания вирус использует биоматериал носителя. Американские химики предложили использовать эту особенность и нацеливать противовирусные молекулы не на изменчивый геном, а на характерную оболочку из «украденных» веществ.

Трудная мишень

В начале XX века человечество во многом решило проблему бактериальной инфекции. Тогда биологам удалось выделить из плесени Penicillium первые антибиотики, способные убивать вредоносные микроорганизмы внутри тела почти без вреда для человека. Однако вирусы ничем не похожи на бактерии — их вообще нельзя считать живыми организмами. У них нет клеток и органов — лишь генетический материал (ДНК или РНК) и белковая оболочка, которую иногда дополняет оболочка из липидов. Все вирусы — паразиты, и способны размножаться лишь внедрив свой генетический материал в клетку хозяина.

Вирус можно разрушить или хотя бы лишить его возможности заражать клетки. Организм способен делать это самостоятельно — с помощью антител и противовирусных пептидов. Многие попытки разработать препарат, способный «убивать» вирусы, не были успешны. Есть и удачные противовирусные средства — ацикловир, который назначают для лечения герпеса и лишая, и ламивудин, эффективный против ВИЧ и гепатита B.

Иначе дело обстоит со сравнительно безобидным вирусом гриппа — фармацевтический рынок наводнен препаратами с недоказанной эффективностью. Так врачи называют таблетки-пустышки и средства, которые не показали результата в исследованиях. Вирусы — трудная мишень, потому что способны непрерывно мутировать и вырабатывать резистентность (устойчивость) даже к препаратам с доказанной эффективностью.

Как убить вирус

Некоторые вирусы обладают дополнительной липидной оболочкой поверх белковой. Второй слой защиты — это палка о двух концах. С одной стороны, оболочечные вирусы способны гораздо быстрее адаптироваться к окружающей среде и ускользать от иммунного ответа организма.

С другой — иммунная система может нацеливаться на мембраны патогенов, вырабатывая особые молекулы — антимикробные пептиды (АМП). Всего ученым известны более 3000 АМП, из них более 2000 активны против вирусов и способны разрушать их оболочки.

Такие пептиды можно произвести искусственно, но в клинической практике их почти не применяют. Их производство дорого, они быстро выводятся из организма и, что хуже всего, приводят к возникновению побочных эффектов.

Однако американские ученые нашли выход. Исследователи под руководством Патрика Тейта из Нью-йоркского университета решили опробовать для борьбы с вирусами пептидоподобные молекулы — пептоиды. Они похожи на пептиды, но у пептоидов боковые цепи прикреплены к атомам азота, а не α-углерода. Это делает пептоидные молекулы более разнообразными. Иначе говоря, химикам легко синтезировать много схожих между собой пептоидов и выбрать из них наиболее эффективные в борьбе с вирусом.

Побороть резистентность

Вирусы — это паразиты, и липиды для оболочки они получают от хозяина. Однако располагаться эти химические вещества могут иначе, чем в организме-хозяине. В том числе, в состав мембран входит липид фосфатидилсерин. Вирус носит его «наизнанку», поскольку в организме носителя это вещество скрыто внутри клеток. Именно на этот липид нацеливаются созданные учеными пептоиды.

«Поскольку фосфатидилсерин находится на внешней стороне вирусов, он может быть мишенью для пептоидов, чтобы они распознавали и уничтожали вирусы, но щадили наши собственные клетки,

— объяснил Тейт.

Эта особенность пептоидной терапии потенциально позволит побороть резистентность вирусов. Мутация может повлиять лишь на геном патогенов, но не на их оболочку — материал для нее берется из организма хозяина и с геномом вируса не связан. Таким образом, вирусы вряд ли смогут развить устойчивость к подобным противомикробным агентам.

Ученые синтезировали семь типов пептоидов и опробовали их против четырех вирусов: возбудителя лихорадки Зика, лихорадки Рифт-Валли, вируса Коксаки, а также чикунгуньи.

Если первые два заболевания характерны для Африки, то вспышки эпидемии чикунгуньи были зафиксированы в Европе и Северной Америке. Эту болезнь переносят комары, а у людей при заражении возникает жар (до 40 градусов), тошнота, боль в мышцах и (особенно сильная) — в суставах, причем в них она может продолжаться спустя годы после исчезновения других симптомов.

Четвертый опробованный патоген — вирус Коксаки — не имеет оболочки. Ученые хотели убедиться, что созданные ими химические вещества атакуют именно ее, а не разрушают вирусы иным способом.

В ходе экспериментов выяснилось, что некоторые из семи пептоидов инактивируют все три оболочечных вируса, но бессильны против безоболочечного вируса Коксаки. Кроме того, ученые искусственно создали модели оболочек вирусов, чтобы исследовать воздействие пептоидов. Оказалось, что чем больше в них фосфатидилсерина, тем сильнее они разрушаются.

Авторы продолжают доклинические исследования и пытаются выяснить, будет ли пептоидная терапия эффективна для лечения вирусной инфекции у людей. Потенциально с помощью этого метода можно будет уничтожать вирус Эбола, SARS-CoV-2 и вирус герпеса.