Німецькі дослідники «навчили» бактеріофаги знешкоджувати вірус грипу та запобігати його проникненню в клітини-мішені. Тепер вчені розпочали аналогічні експерименти з нейтралізації нового коронавірусу SARS-CoV-2

Сучасні антивірусні засоби знешкоджують вірус, коли він уже потрапив у клітину господаря: вони порушують його реплікацію, самоскладання тощо. Набагато ефективніше запобігати проникненню вірусу в клітину. Це можна робити, наприклад, за допомогою специфічних антитіл. А вчені з Інституту молекулярної фармакології Лейбніца та Університету Гумбольта використовували для знешкодження вірусу грипу поза клітини капсид бактеріофага Q-beta – вони створили на його основі тривимірний мультивалентний інгібітор вірусу грипу. Їхня робота описана у статті, що вийшла нещодавно в Nature Nanotechnology*. Автори хімічно модифікували порожній (без нуклеїнової кислоти) білковий капсид бактеріофага Q-beta таким чином, що він почав специфічно зв'язуватися з молекулами на поверхні вірусу грипу. В результаті фагові капсиди (автори їх називають наночастинками) щільним шаром покривали поверхню вірусу грипу і попереджали його проникнення в клітину-мішень для розмноження.

Коли вірус грипу взаємодіє з клітиною-мішенню, його гемаглютинін утворює множинні зв'язки з сіаловими кислотами на поверхні легеневих клітин. Завдяки множинності взаємодія нагадує застібку-блискавку і є дуже міцною. Вчені поставили собі за мету створити щось, що імітувало б сайти зв'язування гемаглютиніну і «відволікало» б вірус грипу на себе. Для цього ідеально підходив капсид фага Q-beta, поверхню якого забезпечили численними залишками сіалових кислот. Їхня просторова геометрія забезпечила міцний зв'язок з молекулами гемаглютиніну вірусу грипу.

Капсид бактеріофага, який був використаний, не має інфекційних властивостей (оскільки не містить нуклеїнової кислоти) і складається з 180 ідентичних білкових субодиниць, які забезпечують просторову відповідність поверхонь фагового капсиду та вірусу грипу.

У дослідах in vitro та експериментах на тваринах модифіковані капсиди бактеріофагів ефективно попереджали входження частинок різних штамів сезонного грипу, а також пташиного грипу в клітини легень. Взаємодія між фаговими наночастинками та вірусом грипу була стійкою та тривалою. Зокрема, фагові наночастинки були ефективними в експериментах на культурах легеневої тканини людини: коли тканину, інфіковану вірусом грипу, обробляли фаговими наночастинками, вірус грипу практично припиняв реплікацію. Їхню взаємодію також вивчали за допомогою кріоелектронної мікроскопії: вона показала, що фагові наночастки фактично «обліплюють» вірус грипу з усіх боків.

Наразі вчені з'ясовують, чи не викликає введення фагових наночастинок у ссавців імунну відповідь. Останній може посилити процес знешкодження вірусу грипу, так і послабити його, нейтралізувавши фаговий інгібітор. Також розпочато дослідження можливостей створення аналогічних тривимірних мультивалентних інгібіторів для нового коронавірусу, що викликає 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