Специалисты из Санкт-Петербургского государственного университета и других научных учреждений создали методику, позволяющую выявлять вещества, подавляющие фермент, участвующий в репликации коронавируса. В ходе изучения этого процесса исследователи из СПбГУ установили, что некоторые растительные экстракты способны снижать активность фермента. Собранные сведения указывают на возможность использования других природных соединений растительного происхождения для разработки будущих лекарственных средств от COVID‑19. О результатах работы сообщается в научном журнале Viruses.
Ключевой фермент SARS‑CoV‑2, известный как основная протеаза, играет важнейшую роль в процессе репликации вируса, то есть в его размножении и распространении. Он представляет собой многообещающую цель для разработки противовирусных средств против COVID‑19, поскольку способен распознавать и расщеплять определенные аминокислотные последовательности, которые не подвержены воздействию схожих ферментов человеческого организма. По мнению ученых, эта особенность позволяет снизить вероятность возникновения нежелательных побочных эффектов при использовании будущих лекарственных препаратов.
Ингибиторы могут сдерживать или полностью прекращать биохимические реакции, благодаря чему они представляют интерес для создания лекарств против вирусов. Тем не менее, для их успешного использования нужны совершенно новые инструменты для поиска и отбора – доступные, высокопроизводительные, экономичные и удобные для анализа. Современные методы либо нуждаются в дорогостоящем и специализированном оборудовании, либо требуют проведения работ в лабораториях с повышенными мерами биологической безопасности, что препятствует их повсеместному применению.
Специалисты из Санкт‑Петербургского государственного университета в сотрудничестве с исследователями Всероссийского института сельскохозяйственной микробиологии и Всероссийского института защиты растений предложили инновационный способ решения данной проблемы. Созданный экспертами метод выступает в роли «живого детектора», демонстрирующего изменение цвета при наличии ингибиторов.
«При работе в генной инженерии нередко используют гены, дающие цветную реакцию, и один из них послужил нам основой. В обычных условиях этот ген приводит к посинению бактерий, культивируемых на среде с определенным субстратом. Мы внесли в этот ген изменения, добавив участок, содержащий аминокислотную последовательность, которая распознается основной протеазой коронавируса. После этого в бактерию также был введен ген, кодирующий саму протеазу. В результате протеаза расщепила белок, который отвечает за посинение клеток», — объяснила профессор кафедры генетики и биотехнологий СПбГУ Татьяна Матвеева.
По мнению генетиков, разработанная система содержит исключительно вирусный фермент, не обладающий способностью к заражению, благодаря чему она абсолютно безопасна для живых организмов. К другим достоинствам подхода относится возможность оперативного и экономичного первичного отбора перспективных соединений, которые впоследствии могут быть применены для исследований на культурах клеток млекопитающих и в клинических испытаниях.
В качестве отправной точки для поиска потенциальных ингибиторов были использованы растительные экстракты. Для исследования были отобраны соки граната, ревеня, калины, винограда, а также красной и черной смородины. С помощью биохимических и вычислительных методов исследователи определили, что отдельные фитохимические соединения могут снижать активность основной протеазы коронавируса.
Во время проведения экспериментов с гранатовым соком было зафиксировано заметное углубление синего цвета при увеличении его концентрации, что указывает на эффективное снижение активности протеазы в бактериальных клетках. Сок калины, в свою очередь, содержал незначительное количество соединений, влияющих на фермент. Ревень и черная смородина продемонстрировали выраженный подавляющий эффект, в то время как виноградный и красносмородиновый соки не обеспечили желаемого результата. Исследователи полагают, что полученные результаты могут быть использованы как для профилактических целей, так и для создания инновационных лекарственных препаратов против COVID‑19.
«Нам стало известно, как можно изменить рацион питания для людей, находящихся в группе риска заражения коронавирусом, и какие существуют способы подавления вируса на начальных этапах болезни. Разработанный нами подход может оказаться полезным при создании лекарств не только от COVID-19, но и от будущих инфекционных заболеваний. Кроме того, на его основе можно разрабатывать диагностические системы и для других вирусов», — сообщила аспирантка кафедры генетики и биотехнологий СПбГУ Исса Шаза.
Ученые акцентируют внимание на том, что новый метод не может заменить точные биохимические исследования или тесты, определяющие противовирусную активность. Он предназначен для использования в качестве инструмента первичного скрининга, позволяющего определить приоритетные направления в поиске ингибиторов главной протеазы SARS‑CoV‑2.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ