На острие мяча: как молекула необычной формы поможет победить вирусы
Опасные, невосприимчивые к применяемым лекарствам вирусы, в том числе ВИЧ, можно уничтожить с помощью недавно открытой химической реакции. Она позволяет синтезировать водорастворимые формы вещества, убивающего непобедимые на сегодняшний день инфекции. Ученые считают, что лекарства на основе полученных соединений станут первыми в мире «истинными» противовирусными препаратами, которые смогут не просто поддерживать иммунную систему человека, а реально ликвидировать возбудителей инфекций.
Непобедимые инфекции
В истории человечества вирусы нередко становились причиной массовых эпидемий, приводящих к вымиранию целых городов. Они тысячелетиями поражают всё живое на Земле: от высших позвоночных животных до простейших одноклеточных организмов и бактерий.
И сегодня вирусы остаются причиной более чем 90% инфекционных патологий человека.
Одним из наиболее опасных, распространенных во все мире, является ВИЧ, вызывающий синдром приобретенного иммунодефицита человека (СПИД). Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, число ВИЧ-инфицированных в России уже превысило 1 млн человек и продолжает стремительно расти, что делает ВИЧ-эпидемию одной из самых серьезных угроз для населения нашей страны. К тому же вирус научился мутировать и выработал устойчивость ко многим препаратам.
Ученые Центра энергетических наук и технологий Сколтеха и Института проблем химической физики РАН совместно с коллегами из других российских и зарубежных исследовательских центров открыли новую реакцию, которая позволила получить вещество, эффективно подавляющее вирусы гриппа, иммунодефицита человека (ВИЧ), простого герпеса (ВПГ) и цитомегаловируса (ЦМВ).
— Обнаруженная нами уникальная «обращенная реакция Арбузова» позволяет осуществлять тонкую настройку противовирусных свойств новых соединений, — рассказала автор исследования, аспирантка Сколтеха Ольга Краевая.
Уничтожить вирусы
Представленные на рынке противовирусные препараты продлевают жизнь и повышают качество жизни пациентов, пояснили в Сколтехе, но имеют ряд существенных недостатков, среди которых высокая токсичность и развитие устойчивости к ним. Поэтому проблема поиска новых классов противовирусных препаратов стоит остро.
В основе нового типа препаратов — фуллерен С60. Это уникальная форма углерода. Молекула фуллерена по структуре напоминает футбольный мяч. В вершинах пяти- и шестиугольников воображаемого мяча находятся атомы углерода. Подобные молекулы обладают уникальными биологическими свойствами. Однако их классические производные нерастворимы в воде и биологических средах, что крайне затрудняет их использование в медицине.
Как пояснили ученые, вирусы имеют довольно сложное строение. В их состав входят особые белки (ферменты), которые отвечают за проникновение вируса в клетку и его размножение в ней. Механизм противовирусного действия производных фуллерена до конца не изучен, однако имеющиеся данные говорят о том, что такие соединения действуют сразу не несколько вирусных ферментов: они могут эффективно их ингибировать (подавлять выработку). Найденная химическая реакция позволила получить целую серию ранее недоступных растворимых в воде производных фуллеренов, обладающих высокой противовирусной активностью.
— Мы синтезировали высокоэффективные ингибиторы (подавители) опасных вирусных инфекций, таких как ВИЧ, различные разновидности гриппа, вирус простого герпеса и цитомегаловирус, — отметила Ольга Краевая.
Важно, что обнаруженное превращение позволило управлять свойствами новых соединений. В некоторых случаях замещение атома галогена в исходном соединении на алкильный радикал привело к увеличению противовирусной активности более чем в шесть раз в отношении ВИЧ-1 и более чем в 200 раз в отношении вируса гриппа А (H3N2), а также к уменьшению токсичности фуллеренов более чем в два раза.
Истинное лекарство
Существующая противовирусная терапия в основном направлена на стимуляцию собственного иммунитета или изменение активности ферментов вирусов, пояснила «Известиям» директор института биологии и биомедицины ННГУ им. Лобачевского Мария Ведунова.
— Истинных противовирусных препаратов, способных также эффективно, как антибиотики бороться с бактериями, не существует, — заявила эксперт. — Фуллерены, особенно на основе углерода, могут стать одним из способов решения такой сложной задачи науки, как разработка истинных противовирусных препаратов.
Уникальная структура, биосовместимость и биодеградируемость (способность к рассасыванию в организме) углеродных фуллеренов являются важными и необходимыми свойствами нового класса лекарственных препаратов.
— Реакция, открытая коллегами, — важный шаг, но пока недостаточный,— уверен руководитель Центра геномной и регенеративной медицины Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) (вуз — участник программы «5-100») Александр Каганский. — Необходимо отработать механизм доставки производных фуллерена в клетки человеческого организма. Это большая работа, целая серия экспериментов. Если они пройдут успешно и будет доказана эффективность такого способа лечения, открытие коллег имеет все шансы стать мировым хитом.
Как считают ученые, полученные результаты открывают большие возможности для создания «истинных» противовирусных препаратов, что позволит бороться с инфекциями, которые сегодня не поддаются лечению.
