Ученые синтезировали новые противовирусные препараты, повреждающие оболочку многих вирусов (например, вируса клещевого энцефалита и коронавируса) и препятствующие их слиянию с клеткой. Это связано со способностью соединений производить активные формы кислорода, разрушающие вирусные мембраны. Эффективность новых веществ сопоставима с действием препаратов, уже одобренных для лечения людей. Однако под действием зеленого света эффективность препаратов возрастала более чем в 60 раз. Вирусы клещевого энцефалита, предварительно обработанные синтезированными соединениями и облученные зеленым светом, оказались не способны инфицировать мышей. Препараты могут использоваться при создании вакцин против распространенных вирусов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Максим Красильников (справа) и Владислав Денисов (слева) – авторы статьи и сотрудники лаборатории молекулярного дизайна и синтеза ГНЦ ИБХ РАН.
Вирусы оболочек, например, вирус клещевого энцефалита, гриппа и коронавируса, вызывают серьезные инфекции у людей. В России каждый год число смертей от клещевого энцефалита… составляет Два процента смертности означают, что погибает два процента от общего числа заражённых. Многие оболочечные вирусы, например грипп, постоянно мутируют, из-за чего препараты против них становятся неэффективными. При мутации вируса мишень для лекарства может измениться, и препарат потеряет способность её распознавать. Поэтому соединения с широким спектром действия, воздействующие сразу на множество вирусов, предположительно будут более эффективны в борьбе со вспышками заболеваний.
Ученые из Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (Москва) с коллегами синтезировали 35 соединений, разрушающих мембраны различных оболочечных вирусов и потенциально способных препятствовать развитию многих инфекций. Под действием света эти соединения генерируют активные формы кислорода, повреждающие вирусные мембраны. Исследователи использовали производное циклического фтор- и борсодержащего вещества BODIPY, способного проникать в мембраны оболочечных вирусов, в качестве основы. Затем присоединили к нему атомы йода и брома, усиливающие выработку активных форм кислорода, нарушающих целостность вирусных частиц. К молекуле добавили полярные группы, позволяющие регулировать ее положение в мембране. Эффективность производства активных форм кислорода меняется в зависимости от глубины проникновения соединения в мембрану.
Исследователи изучили влияние полученных веществ на коронавирус и вирус клещевого энцефалита. Для этого авторы использовали культуру клеток из почки мартышки и клетки рака легких человека. Такой подход часто используется при исследовании жизненного цикла оболочечных вирусов, заражающих человека или близкие виды.
Авторы продемонстрировали, что синтезированные препараты не оказывают негативного влияния на жизнеспособность клеток. Затем в течение двух суток ученые культивировали клетки, инфицированные вирусом клещевого энцефалита и коронавирусом, добавляя полученные соединения в питательную среду. Противовирусная активность новых молекул оказалась сравнимой с активностью лекарственных препаратов, включая уже одобренное средство для лечения людей от коронавируса.
Исследователи выявили механизм действия синтезированных соединений. Препараты подавляют активность вирусных частиц до проникновения их в клетки. Предварительное воздействие полученными веществами снижает, а иногда и полностью устраняет способность вирусов заражать клетки. Такая противовирусная активность обусловлена тем, что препараты интегрируются в мембраны вирусов и препятствуют слиянию вируса с клеткой.
Красители BODIPY обладают противовирусным действием на широкий спектр вирусов, доказано как в лабораторных условиях, так и в живых организмах.
Ученые изучили изменение противовирусной активности соединений после облучения их зеленым светом в области поглощения красителей BODIPY. Для этого исследователи смешали вирусные частицы с полученными веществами и затем облучали их зеленым светом. Эксперимент показал, что под воздействием света происходило выделение активных форм кислорода, при этом противовирусная активность некоторых препаратов усилилась более чем в 60 раз. Новые соединения подавляли оболочечные вирусы из разных групп: вирус клещевого энцефалита, коронавирус, вирусы простого герпеса и обезьяньей оспы. Таким образом, полученные вещества могут лечь в основу профилактических и терапевтических препаратов, способных бороться с широким кругом патогенов.
Авторы показали, что если вирус клещевого энцефалита продержать с соединениями в течение часа и одновременно облучать частицы зеленым светом в течение десяти минут, то вирус не сможет вызвать инфекцию у мышей. Полученные вещества потенциально можно использовать при разработке инактивированных вакцин.
Разработанные нами соединения могут быть полезны при лечении поверхностных вирусных инфекций. В будущих исследованиях изучатся новые соединения на основе BODIPY, которые поглощают инфракрасное излучение, проникающее глубже в ткани. Также планируется получить вещества с несколькими механизмами действия, например, эффективные и не требующие облучения. — поясняет участница проекта, получившего грант от Российского научного фонда, Вера Алферова, старший научный сотрудник Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.
Исследование провел коллектив ученых из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), Института системной биологии и медицины (Москва), Ветеринарного исследовательского института (Чехия), Биологический центр Академии наук Чехии (Чехия), Масарикова университета (Чехия), Саарского университета (Германия).
Пресс-служба Российского научного фонда предоставила информацию и фотографии.