Исследования сотрудников Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН позволили выявить и доказать наличие противовирусных свойств у производных сложных эфиров борнеола. В будущем эти соединения могут лечь в основу препаратов для терапии Covid-19. Результаты работы опубликованы в журнале Viruses.
После отмены ковидных ограничений эпоха пандемии будто бы стала подходить к концу. Люди сняли маски, крупнейшие телеканалы и интернет-СМИ перестали ежедневно сообщать о количестве заразившихся. Однако, по мнению вирусологов, расслабляться еще рано. В последнее время всё чаще появляются сообщения о приближении очередной волны Covid-19. Специалисты предсказывают разные варианты развития событий. К примеру, некоторые из них предполагают, что самые патогенные штаммы со временем уйдут на второй план, но человечество продолжит сосуществовать с вирусом, эпидемии которого превратятся в сезонное явление. Помимо тяжелых симптомов во время болезни, распространенные сегодня варианты SARS-CoV-2 вызывают множество нейродегенеративных последствий и ухудшают состояния здоровья после выздоровления.
Как отмечает ведущий научный сотрудник лаборатории физиологически активных веществ НИОХ СО РАН доктор химических наук Ольга Ивановна Яровая, сейчас в России не существует оригинальных препаратов для лечения Covid-19, поэтому разработка инновационных и доступных отечественных лекарственных средств очень актуальна. Для этого в первую очередь нужно найти подходящее сырье. Природный спирт борнеол отличается доступностью и не требует больших финансовых затрат при добыче. Ученые института создали эффективные методы его модификации, чтобы получать вещества с заранее заданными характеристиками.
«Деятельность нашей лаборатории направлена на выработку новых биологически активных веществ, в том числе агентов, обладающих противовирусными свойствами, — рассказывает Ольга Ивановна. — Ранее совместно с сотрудниками Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии “Вектор” мы показали, что производные сложных эфиров борнеола способны проявлять активность в отношении вирусов гриппа, Эбола, Марбург и других. Когда началась пандемия, было принято решение изучить их влияние на SARS-CoV-2».
В поисках способов борьбы с вирусами современные исследователи ориентируются на один из двух возможных подходов. Первый заключается в создании методов, способных подавлять размножение вирусов внутри клеток организма. Такая стратегия влечет за собой воздействие на все процессы, происходящие в теле человека, и может негативно сказаться на здоровье. По мнению Ольги Яровой, намного эффективнее использовать так называемые ингибиторы входа, чтобы блокировать функционирование поверхностного спайк-белка, обеспечивающего связывание вируса с клеткой. Сотрудники НИОХ СО РАН пошли именно по этому пути.
Ученые синтезировали около ста различных соединений и проверили каждое из них на способность проявлять противовирусную активность. Исследовательница отмечает: вирус SARS-CoV-2 очень патогенный и работать с ним можно только в лабораториях с высоким уровнем биологической защиты. Решить проблему удалось благодаря суррогатной системе, разработанной сотрудниками института совместно со специалистами в области молекулярной биологии из ГНЦ ВБ «Вектор». Она состоит из безопасного вируса и S-белка необходимого коронавируса. Для наблюдения за взаимодействием системы с изучаемыми веществами была также подобрана специальная клеточная культура, обогащенная ангиотензинпревращающим ферментом 2-го типа (ACE-2), являющимся мишенью для связующих частиц SARS-CoV-2.
«Используя эти компоненты, мы обнаружили, что сложноэфирные производные борнеола препятствуют проникновению искусственных вирусов, а значит, каким-то образом они взаимодействуют именно с чужеродным поверхностным белком», — подчеркивает Ольга Ивановна. По результатам анализа библиотеки веществ ученые выявили наиболее активные структуры, эффективность которых была исследована уже на инфекционном вирусе. Оказалось, что соединения-лидеры способны противостоять трем штаммам SARS-CoV-2: «ухань», «дельта» и «омикрон».
Сотрудники НИОХ СО РАН также поставили задачу объяснить механизм, обуславливающий особые свойства модификаций сложных эфиров борнеола, и определить, в каком месте происходит их связь со спайк-белком вируса. Для этого была задействована группа профессионалов в области молекулярного моделирования. Оперируя специальным программным обеспечением, они выделили потенциальные области объединения. Поверхностный S-белок SARS-CoV-2 состоит из трех элементов, каждый из которых имеет на своей поверхности рецептор-связывающий домен (RBD). Он служит для прикрепления вируса к мишени, однако другие химические элементы могут блокировать его ключевую функцию. «Мы проверили соединения с помощью системы белок-белкового взаимодействия и показали, что они не препятствуют связи RBD и ACE-2 напрямую, — рассказывает Ольга Яровая. — Результаты биологических экспериментов, структурные особенности рассматриваемых веществ и анализ аминокислотной последовательности поверхностного элемента разных штаммов SARS-CoV-2 позволяют предположить, что наши молекулы присоединяются к стеблевой части домена S2. При этом механизм их действия, вероятно, заключается в подавлении фузогенной активности спайк-белка, определяющей возможность его слияния с клетками организма».
В будущем противовирусные агенты, открытые сотрудниками института, могут лечь в основу новых препаратов для лечения Covid-19. Тем не менее им еще предстоит пройти цикл доклинических исследований, который займет как минимум два года. Физические свойства эфиров борнеола позволяют использовать их в качестве компонента лекарств, выпускаемых в форме капсул. Другим перспективным направлением является разработка способов доставки вещества прямо в легкие, что даст возможность эффективнее воздействовать на SARS-CoV-2. В ближайшее время ученые НИОХ СО РАН планируют перейти к испытаниям соединений на животных моделях. Так или иначе, работа в этой области будет продолжена.
Дмитрий Медведев, студент отделения журналистики ГИ НГУ
Фото из открытых источников (анонс) и предоставлены Ольгой Яровой
ИСТОЧНИКИ
Сибирские ученые обнаружили новые вещества, способные бороться с коронавирусом
- Наука в сибири, 04.08.2022
