Ученые ЛЭТИ предложили диагностировать и лечить COVID-19 с помощью пептидов

Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разрабатывают инновационную систему экспресс-диагностики и лечения COVID-19 с помощь пептидов, пространственно-комплементарных шипу коронавируса.

К настоящему времени более 4 миллионов человек во всем мире заразились новой коронавирусной инфекцией, около 300 000 человек погибли от нее. Ученые из разных стран сегодня занимаются разработкой вакцины и лекарства, которые могли бы остановить стремительно развивающуюся эпидемию коронавируса по всей планете.

В Инжиниринговом центре микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД); разработали инновационный способ, позволяющий диагностировать и инактивировать вирус. С этой целью предложили использовать пептиды; короткие цепочки из аминокислотных остатков, пространственно комплементарные шипу коронавируса SARS-CоV-2.

При заражении коронавирус SARS-CoV-2 адсорбируется на поверхности клеток с помощью шипов, комплементарных к рецептору ACE-2, присутствующему в клетках легких и других органов и являющемуся; входными воротами; коронавируса. Затем вирус проникает в клетку и запускает процессы формирования своих копий с помощью внедрения своей РНК в генетический аппарат клетки. В результате клетка превращается в маленькую; фабрику; по сборке новых вирионов коронавируса.

Ученые ЛЭТИ пришли к выводу: для инактивации коронавируса и для его экспресс-анализа необходимы молекулы олигопептидов, обладающие пространственной структурой, комплементарной шипам коронавируса. Биочип с такими молекулами-пептидами позволит &; связать; коронавирус и оперативно идентифицировать его, а с другой стороны, блокировать эпитоп вируса, лишив его возможности присоединяться к рецептору ACE-2; иными словами, инактивировать его.

Для анализа пространственных структур связей белка шипа коронавируса SARS-CoV-2 с рецептором АСЕ-2 ученые использовали разработанную ранее в университете ведущим научным сотрудником ИЦ ЦМИД Владимиром Александровичем Карасевым и профессором Виктором Викторовичем Лучининым концепцию систем сопряженных ионно-водородных связей (ССИВС), которые являются основой построения биологических надмолекулярных структур и рассматриваются в качестве каналов переноса зарядов в этих структурах. Концепция реализована в компьютерной программе Protein-3D, позволяющей визуализировать надмолекулярные структуры.

На основе анализа пространственной конфигурации шипов коронавируса и белка ACE-2 и их анализа в виде ССИВС учеными ЛЭТИ разработаны две последовательности аминокислотных остатков, формирующие пространственную структуру, комплементарную к шипу коронавируса.

Одна из них содержит всего 8 аминокислотных остатков и является спиральным фрагментом. Она является водорастворимой и может использоваться как в виде раствора, так и в виде якорной группировки (на ножке) в диагностическом биочипе. Во втором варианте предложено увеличение протяженности фрагмента до 15 аминокислотных остатков, что обеспечит еще большую прочность связывания якорной последовательности с шипом вируса. Таким образом, второй пептид будет практически полностью связывать все группы, участвующие во взаимодействии коронавируса SARS-CoV-2 с АСЕ-2; пояснила <Татьяна Михайловна Зимина.

Какой из двух предложенных вариантов пептидов окажется более эффективным, покажет экспериментальное исследование. Разработчики не исключают, что короткого пептида будет вполне достаточно для инактивации коронавируса. Синтез его проще и он будет намного дешевле, считают ученые.

Ученым ЛЭТИ предстоит разработать последовательности пептидов, протестировать молекулярную комплементарность на уровне белково-пептидных систем, разработать платформу биочипа, провести испытания на отсутствие токсичности и исследование способов применения в антивирусной терапии, а также клинические испытания пептидов и биочипов. Итогом работы должна стать сертифицированная Роспотребнадзором инновационная экспрессная тест-система. Ориентировочный срок выполнения всего цикла работ составит 8-10 месяцев.

Проект ученых ЛЭТИ; Диагностика и лечение COVID-19 с помощью пептидов, пространственно комплементарных к шипу коронавируса SARS-COV-2; логично вписывается в национальный проект; Здравоохранение;, одной из задач которого является снижение смертности населения трудоспособного возраста.

Для справки

Результаты многолетних исследований ученых СПбГЭТУ; ЛЭТИ; в области нанобиоэлектроники представлены в монографии Карасева В.А., Лучинина В.В. Введение в конструирование бионических наносистем (Физматлит, 2011 г.). В книге представлен системный подход, ориентированный на интеграцию физико-технического и молекулярно-биологического направлений в исследовании нанобиосистем. Описана концепция систем сопряженных ионно-водородных связей как основы построения биоорганических наноструктур и каналов переноса заряда, а также ее применение к построению структурно-функциональных моделей нанобиоструктур. Изложена теория топологического кодирования цепных полимеров, в том числе представления о топологическом коде, системе физических операторов и молекулярной векторной машине. Предложены пространственные структуры генетического кода и канонического набора аминокислот, сформулированы принципы создания наборов базовых модулей для самоорганизующихся цепных полимеров. Обсуждаются возможности конструирования на этой основе сенсоров, полимерных катализаторов и других биотехнических наносистем, а также средств медицинской терапии.

Источник: СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

«Золото Уссурийска»