Наноструктуры могут безопасно доставить хрупкий препарат к коронавирусу
Исследователи разрабатывают новые пептидные терапевтические средства для нацеливания и инактивации так называемых "спайк-белков" коронавируса.
Спайк-белки — корона из булавовидных выступов, придающих коронавирусу эффект ореола, — прикрепляются к здоровым клеткам и заражают их, вызывая COVID-19. Под руководством Северо-Западного университета и Массачусетского технологического института (MIT) исследовательская группа создает новую наноструктурированную терапию, которая потенциально может инактивировать вирус и предотвратить его заражение клеток человека.
Идея основана на недавнем открытии лаборатории Брэдли Л. Пентелута, доцента химии в MIT. Команда Пентелута обнаружила пептидную молекулу, которая специфично и прочно связывается со спайк-белком коронавируса.
Однако пептидные препараты, которые могут произвести революцию в лечении многих заболеваний, печально известны своей сложностью: ферменты в нашем организме быстро их разрушают, и они теряют эффективность. Именно здесь могут помочь исследователи из Института Симпсона Керри (SQI) Северо-Западного университета.
"Я прочитал о пептиде профессора Пентелута в новостях MIT две недели назад и связался с ним тем же вечером", — сказал Сэмюэл И. Стапп, возглавляющий работу в Северо-Западном университете. "Через несколько дней в SQI прибыла посылка с достаточным количеством связывающего пептида, чтобы начать совместный проект".
Стапп — профессор материаловедения, инженерии, химии, медицины и биомедицинской инженерии, а также директор SQI. Исследователи в его лаборатории и в Центре синтеза пептидов SQI под руководством Марка Карвера работали последние два года над платформой для доставки пептидных препаратов.
Стапп, эксперт по самосборке пептидов, начал этот проект с аспирантом-химиком Руоменгом Цю. Он включает "склеивание" миллионов пептидов в наноструктуру, которая становится носителем ценного препарата. Схожая химия препарата и носителя позволяет ученым разрабатывать наноструктуры, защищающие пептидный препарат, пока он циркулирует в организме, прежде чем встретится с виновником болезни — новым коронавирусом.
Наноструктуры пептидов SQI уже доказали свою высокую эффективность в регенеративной медицине, и Институт усердно работает над выводом технологии на клинические испытания. Эффективность носителей SQI для некоторых целей регенеративной медицины также основана на защите хрупких белков, необходимых для сигнализации клеткам, и это же явление может сыграть ключевую роль в разработке противовирусных вакцин. Лаборатория Пентелута в MIT, с другой стороны, специализируется на быстром синтезе пептидов, что чрезвычайно важно для клинического внедрения всех пептидных терапий.
Носители-наноструктуры SQI имеют заполненные водой каналы, которые могут удерживать противовирусные препараты и защищать их от разрушительных ферментов. Команда SQI исследовала эту концепцию на примере потенциального препарата от болезни Альцгеймера, и общий подход оказался высокоэффективным в экспериментах in vitro.
Теперь Стапп, Карвер, Цю и ассистент-ученый SQI Сувенду Бисвас быстро переключили внимание на COVID-19, сотрудничая с командой MIT и, возможно, их коллегами из Медицинской школы Икана на горе Синай в Нью-Йорке, которые могли бы тестировать конструкции на клетках человека и животных моделях.
"Было замечательно видеть, как аспиранты и постдоки добровольно вносят физический или виртуальный вклад в быстрый прогресс проекта", — сказал Стапп. "Мы очень рады этому совместному усилию с командой MIT, учитывая важность пептидов и пептидных наноструктур в разработке новых методов лечения и вакцин".