Немецкие исследователи «научили» бактериофаги обезвреживать вирус гриппа и предупреждать его проникновение в клетки-мишени. Теперь ученые начали аналогичные эксперименты по нейтрализации нового коронавируса SARS-CoV-2

Современные антивирусные средства обезвреживают вирус, когда он уже попал в клетку хозяина: они нарушают его репликацию, самосборку и т.п. Гораздо эффективнее предупреждать проникновение вируса в клетку. Это можно делать, например, с помощью специфических антител. А ученые из Института молекулярной фармакологии Лейбница и Университета Гумбольта использовали для обезвреживания вируса гриппа за пределами клетки капсид бактериофага Q-beta – они создали на его основе трехмерный мультивалентний ингибитор вируса гриппа. Их работа описана в статье, вышедшей недавно в Nature Nanotechnology*. Авторы химически модифицировали пустой (без нуклеиновой кислоты) белковый капсид бактериофага Q-beta таким образом, что он стал специфически связываться с молекулами на поверхности вируса гриппа. В результате фаговые капсиды (авторы их называют наночастицами) плотным слоем покрывали поверхность вируса гриппа и предупреждали его проникновение в клетку-мишень для размножения.

Когда вирус гриппа взаимодействует с клеткой-мишенью, его гемагглютинин образует множественные связи с сиаловыми кислотами на поверхности легочных клеток. Благодаря множественности, взаимодействие напоминает застежку-молнию и является очень прочным. Ученые задались целью создать нечто, что имитировало бы сайты связывания гемагглютинина и «отвлекало» бы вирус гриппа на себя. Для этого идеально подходил капсид фага Q-beta, поверхность которого снабдили многочисленными остатками сиаловых кислот. Их пространственная геометрия обеспечила прочную связь с молекулами гемагглютинина вируса гриппа.

Капсид бактериофага, который был использован, не имеет инфекционных свойств (так как не содержит нуклеиновой кислоты) и состоит из 180 идентичных белковых субъединиц, которые обеспечивают пространственное соответствие поверхностей фагового капсида и вируса гриппа.

В опытах in vitro и экспериментах на животных модифицированные капсиды бактериофагов эффективно предупреждали вхождения частиц различных штаммов сезонного гриппа, а также птичьего гриппа в клетки легких. Взаимодействие между фаговыми наночастицами и вирусом гриппа было устойчивым и длительным. В частности, фаговые наночастицы были эффективны в экспериментах на культурах легочной ткани человека: когда ткань, инфицированную вирусом гриппа, обрабатывали фаговыми наночастицами, вирус гриппа практически прекращал репликацию. Их взаимодействие также изучали с помощью криоэлектронных микроскопии: она показала, что фаговые наночастицы фактически «облепливают» вирус гриппа со всех сторон.

Сейчас ученые выясняют, не вызывает ли введение фаговых наночастиц у млекопитающих иммунный ответ. Последний может как усилить процесс обезвреживания вируса гриппа, так и ослабить его, нейтрализовав фаговый ингибитор. Также начато исследование возможностей создания аналогичных трехмерных мультивалентних ингибиторов для нового коронавируса, который вызывает COVID-19.

* Lauster D, Klenk S, Ludwig K et al. Phage capsid nanoparticles with defined ligand arrangement block influenza virus entry. Nat. Nanotechnol, Published30 March 2020. https://doi.org/10.1038/s41565-020-0660-2