Красноярские учёные представили инновационный метод обезвреживания коронавируса

Как победить COVID-19? Над решением этой задачи вот уже почти два года усиленно трудятся учёные по всему миру. Коварный вирус пока не сдаётся, но вот красноярские учёные представили свой инновационный метод обезвреживания “короны”.

Молекулы-защитники

О разработках эксперты рассказали во время экскурсии ко Дню науки, которая прошла в лабораториях Красноярского научного центра СО РАН.

Что изображает яркая анимация на мониторе компьютера, обычному человеку понять сложно. Авторы объясняют — это оцифрованная модель оружия против вируса. Речь идёт об аптамерах, которые помогут в борьбе с COVID-19. Коллектив, состоящий из красноярских физиков, медиков и биологов и их зарубежных коллег, объединился для создания лекарства, обезвреживающего коронавирус.

Для этого учёные решили создать такие молекулы, которые в организме возьмут на себя роль защитников, блокируя попадающие внутрь вирусные частицы. Пандемия ковида показала, что вирусы, несмотря на развитие фармакологии — все ещё огромная угроза для современного человека. Антитела, разработанные для обнаружения и блокировки белков коронавирусов прежде, в сегодняшних условиях не всегда эффективны. Специалисты пришли к выводу, что нужен новый метод быстрого конструирования устойчивых молекул, способных прицельно связываться с определённым белком-мишенью. С помощью суперкомпьютеров учёные рассчитали конфигурацию молекулы, которая будет обманывать вирус и заставлять его присоединиться к ней. Затем они проверили, будут ли сконструированные молекулы действительно связываться с вирусами и насколько прочна эта связь.

Как рассказала Анна Кичкайло, заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики ФИЦ КНЦ СО РАН, руководитель лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий красноярского медуниверситета, в результате с помощью разработанной технологии учёными создан модифицированный аптамер Apt31, который высоко специфичен к белку шипа коронавируса. По сравнению с используемыми ранее молекулами он обладает наиболее сильным связыванием с белком.

Лицо обложки

Как отмечают специалисты, эффективность соединения Apt31 с белком шипа коронавируса (шипы — это выросты на поверхности вируса, из-за которых и возникло название “коронавирус”) была доказана тремя различными экспериментальными методами. У нового аптамера учёные видят два пути использования.

— Первый — терапевтическое применение для предотвращения проникновения вируса в клетки человека, и второй — диагностическое использование для обнаружения присутствия вируса в биологических жидкостях, — рассказывает Анна Кичкайло.

Можно ли создать новое лекарство за один-два месяца? Вряд ли, считают обыватели. Возможно, говорят учёные. Но другой вопрос, что требуется время на апробацию, прохождение всех стадий утверждения, проверка на соответствие стандартам. Так что от этапа разработки идеи до промышленного выпуска препарата могут пройти годы.

Коллектив учёных, предложивших бороться с вирусом с помощью аптамеров, начал свои исследования ещё два года назад. То есть когда “корона” только-только начала захватывать мир. Сегодня мы учимся жить с ней, так что, возможно, благодаря красноярским специалистам противостоять ковиду станет легче. Результаты исследования учёных опубликованы в журнале Chemistry-A European Journal. Схематическое изображение разработанного аптамера и вирусов COVID-19 стало иллюстрацией обложки выпуска.

Начало великих открытий

Посторонним вход в школьную научную лабораторию в обычное время воспрещён. Ребята занимаются здесь в стерильных условиях. Но для гостей, чтобы рассказать о своей работе, юные учёные сделали исключение. Лаборатория гимназии № 13 — одна из площадок проекта опорных школ РАН. Ученики старших классов получают возможность познакомиться с наукой и погрузиться в исследования под руководством учёных. Всего таких общеобразовательных учреждений в Красноярске три — помимо 13-й гимназии, школа № 10 и лицей № 7.

В лаборатории, куда пригласили гостей в честь Дня науки, ребята занимаются исследованиями в области медицины.Одно из направлений деятельности учёных Красноярского научного центра СО РАН — поиск и диагностика заболеваний, к которым может быть генетическая предрасположенность. Например, бронхиальная астма — распространённый недуг, в некоторых формах способный быть опасным для жизни. Специалисты ведут поиск генетических маркеров, говорящих о том, что у человека есть риск развития тяжёлой формы болезни. Так появится возможность предупреждать пациентов и врачей об этом, чтобы корректировать факторы окружающей среды, лечение, образ жизни. Учёные поясняют: даже имея генетическую предрасположенность, человек научится управлять болезнью. В школьной лаборатории ребята сами проводят научные исследования. Площадка оснащена всем необходимым оборудованием.

— Букальный эпителий — биологический материал для исследования и выделения ДНК — ребята брали у родственников и знакомых, — рассказывает Марина Смольникова, научный руководитель школьной лаборатории, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник НИИ медицинских проблем Севера. — В исследовании участвовали люди, имеющие хронические заболевания — бронхиальную астму, гипертонию, гастриты, сахарный диабет. Сначала школьники провели опрос, затем взяли материал и после приступили к лабораторным исследованиям.

Главная задача такого сотрудничества школьников и учёных — поиск будущих кадров для науки. Ребята на собственном примере понимают, как интересно делать открытия и сколько ещё в мире возможностей для этого.

Термин

Аптамеры — это искусственные молекулы на основе коротких цепочек ДНК или РНК. Они могут находить молекулы-мишени, например больные клетки в организме человека, и связываться с ними. Учёные считают, что аптамеры помогут сделать терапию многих заболеваний точной и безопасной для здоровых тканей.

Эксперимент

Ученики опорной школы РАН из гимназии № 13 “Академ” проводят научное исследование. Они изучают влияние сна на успеваемость в школе.

Эксперимент достаточно длительный. Первая его часть — анализ дневного сна. Также школьники намерены сравнить его с ночным отдыхом. В любом научном исследовании должна быть гипотеза — в данном случае ребята проверяют предположение, что качество, продолжительность и условия сна влияют на способность усваивать учебный материал.