Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработали противовирусный пептид, который использует ахиллесову пяту вируса Зика - вирусную мембрану - таким образом, останавливая вирус от вызывания тяжелых инфекций.
Этот новый метод атаки на вирусную мембрану направлен на то, чтобы непосредственно остановить частицы вируса Зика, а не на предотвращение репликации новых вирусных частиц, и потенциально может работать против широкого спектра вирусов с мембранной оболочкой.
При введении мышам, инфицированным вирусом Зика, в лаборатории модифицированный пептид (соединение, состоящее из аминокислот) уменьшал симптомы заболевания и число смертей. Важно отметить, что пептид смог преодолеть почти непроницаемый гематоэнцефалический барьер, чтобы справиться с вирусной инфекцией в мозге мышей и защитить от вируса Зика, что очень важно, поскольку Зика нацелен на мозг и центральную нервную систему..
Исследовательская группа под руководством адъюнкт-профессора НТУ Сингапура Нам-Джуна Чо опубликовала свои выводы в рецензируемом журнале Nature Materials 22 октября 2018 года.
Исследование, проведенное в сотрудничестве с Федеральным университетом Минас-Жерайс (UFMG) в Бразилии и Гентским университетом в Бельгии, продолжалось более шести лет и объединяло инженерию материалов, разработку противовирусных препаратов и фармакологию.
«В настоящее время нет вакцин против вируса Зика, в то время как доступные лекарства только облегчают такие симптомы, как лихорадка и боль», - сказал доцент Чо из Школы материаловедения и инженерии НТУ. «Этот недавно созданный пептид имеет большие перспективы в будущем стать противовирусным препаратом, который может воздействовать непосредственно на вирусные инфекции в головном мозге."
Вирус Зика передается комарами Aedes, а инфекции во время беременности связаны с врожденными дефектами, такими как микроцефалия, состояние, при котором ребенок рождается с аномально маленькими головой и мозгом. Всемирная организация здравоохранения объявила болезнь Зика чрезвычайной ситуацией международного значения в 2016 году, и сегодня она остается серьезной глобальной угрозой.
Как работает модифицированный противовирусный пептид
В 2004 году доц. Чо разработал первый противовирусный пептид, который работает против вирусных мембран в лабораторных тестах. С тех пор ученые NTU изучали, как противовирусные пептиды могут создавать поры, образующиеся в мембранах, состоящих из двух слоев липидов (компонента жиров).
На протяжении многих лет команда ученых изучала взаимодействие пептида с липидными мембранами и создавала новые пептиды с большей эффективностью и улучшенными фармакологическими свойствами. Эти результаты позволили им протестировать особенно многообещающий пептид на мышах, инфицированных вирусом Зика, а также показали, что в лаборатории он разрушает другие вирусы с оболочкой аналогичного размера, такие как лихорадка денге и чикунгунья.
Пептид различает мембраны вируса Зика и мембраны клеток млекопитающих, потому что частицы вируса намного меньше и более изогнуты, в то время как клетки млекопитающих больше и плоские. Подобно тому, как булавка прокалывает воздушный шар, пептид прокалывает дырку. в вирусной мембране. Проколите достаточно отверстий, и вирус будет разорван», - сказал доцент Чо.
Лабораторные тесты показали, что при введении пептида 10 из 12 инфицированных мышей выжили. Для сравнения, все мыши в контрольной группе умерли в течение недели после заражения. Кроме того, терапевтические концентрации пептида способны преодолевать гематоэнцефалический барьер, что позволяет ему ингибировать вирусную инфекцию в головном мозге.
«Впечатляющие противовирусные результаты подтверждают потенциал этой инновационной терапевтической стратегии и еще больше усиливаются благодаря способности сконструированного пептида преодолевать гематоэнцефалический барьер», - сказал Джеффри С. Гленн, профессор медицины, микробиологии и иммунологии. в Стэнфордском университете, который не является частью исследования. Профессор Гленн также является бывшим членом Консультативного комитета по противовирусным препаратам FDA США.
Свежий подход к борьбе с вирусами
В целом, большинство противовирусных препаратов нацелены на процесс репликации вирусов. Однако вирусы часто быстро мутируют, и противовирусные препараты, нацеленные на репликацию вируса, могут устареть. Атака на физическую структуру оболочечных вирусов - это новый подход к разработке противовирусных препаратов. Это обещает, что пептид будет эффективным, даже если вирус Зика попытается мутировать.
Доцент профессор Чо сказал: «Бывают случаи, когда мутация вируса может привести к эпидемии за короткое время, оставляя население неподготовленным. Воздействуя на липидную мембрану вирусных частиц, ученые могут разработать более надежные и эффективные способы остановить вирусы."
Вирус Зика принадлежит к семейству Flaviviridae и связан с другими переносимыми комарами вирусами, такими как лихорадка денге, чикунгунья и желтая лихорадка. Поскольку все флавивирусы имеют вирусные частицы диаметром около 40-55 нанометров и окружены липидной мембраной, пептид, разработанный учеными из NTU Сингапура, может работать и против этих вирусов.
Лабораторные тесты в этом исследовании подтверждают этот потенциал, и в будущем исследовательская группа намерена более подробно изучить влияние пептида на заболевания, вызванные этими другими вирусами. Команда также проведет испытания на более крупных животных, а затем запланирует начать клинические испытания на людях после завершения соответствующих доклинических исследований и получения разрешений регулирующих органов..
«Эта работа представляет собой революционный прорыв в области разработки противовирусных препаратов», - прокомментировал профессор Уильям С. Уимли, эксперт по противомикробным пептидам из Тулейнского университета в США, который не участвует в исследовании.
Это показывает, как вирусная оболочка, новая мишень в разработке противовирусных препаратов, может быть специфически нацелена на пептид. Это также показывает, что пептид, нацеленный на вирусную оболочку, может эффективно ингибировать вирус в организме и даже в мозге, органе, который активно исключает многие терапевтические средства. Учитывая огромный потенциал пептидов в качестве антибактериальных и противогрибковых агентов, это может стать революционным открытием, которое будет широко применимо к разработке противоинфекционных препаратов против многих классов патогенов».