Противовирусные наночастицы
От вирусных инфекций ежегодно умирают миллионы людей по всему миру. Существующие противовирусные препараты имеют узкий спектр действия – против одного или нескольких вирусов. Препараты широкого спектра, предотвращающие внедрение вируса в живую клетку, существуют, но их обычно необходимо принимать постоянно. К тому же большой проблемой является способность вирусов мутировать и «прятаться» от действия лекарств и иммунной системы организма.
Международная группа исследователей из США, Италии, Швейцарии, Франции и Чехии разработала противовирусные наночастицы, эффективные против широкого спектра вирусов. Механизм действия наночастиц отличается от известных противовирусных препаратов: они не только препятствуют проникновению вируса в клетки, но и уничтожают его.
Новые наночастицы имитируют белок клеточной поверхности гепарансульфат-протеогликан (heparan sulfate proteoglycan, HSPG).
Значительная часть вирусов, включая ВИЧ, внедряются внутрь клетки, соединяясь с белком HSPG на ее поверхности. Существуют противовирусные препараты, которые содержат HSPG и связывают вирусы, но сила образовавшихся связей недостаточно сильна, и при снижении их концентрации в крови вирусы вновь активируются. Таким образом, целью исследователей было создать наночастицы, которые смогли бы прочно связывать вирусы и уничтожать их.
В процессе работы обратило на себя внимание то, что одни и те же наночастицы образовывали с вирусами связи разной степени прочности. Используя методы моделирования, исследователям удалось решить эту проблему и спроектировать наночастицы таким образом, чтобы получить максимальный противовирусный эффект.
Были созданы модели разных видов вирусов, и строение наночастиц было определено вплоть до каждого атома.
Глубокое изучение взаимодействия структур вируса и наночастиц позволило исследователям оценить прочность и длительность образуемой связи, а также спрогнозировать, как эта связь изменится с течением времени и, наконец, уничтожит вирус.
Молекулярная динамическая модель, демонстрирующая связывание наночастицы с оболочкой (капсидом) вируса папилломы человека. Рисунок: Petr Kral.
В итоге были созданы противовирусные наночастицы, способные необратимо связывать вирусы и производить летальные изменения в них. При этом здоровые клетки и ткани оставались неповрежденными. Исследование наночастиц in vitro показало их эффективность против вирусов простого герпеса, Денге, папилломавирусов, респираторного синцитиального вируса, лентивирусов и других.
Исследование предоставило данные, достаточные для создания опытного образца препарата, эффективность и безопасность которого в дальнейшем должна исследоваться на животных и людях и который, возможно, в скором времени откроет новую главу в борьбе человека против вирусов.
Статья Valeria Cagno et al. Broad-spectrum non-toxic antiviral nanoparticles with a virucidal inhibition mechanism опубликована в журнале Nature Materials.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UIC Today: Designer nanoparticles destroy a broad array of viruses.