Нанотехнологии против вирусов

Международная междисциплинарная группа вирусологов и биохимиков, в которую входят ученые из Freie Universitat, разработала недорогие и «мобильные» наногели, которые могут эффективно предотвращать вирусные инфекции.

Гибкие наногели имитируют клеточные поверхностные рецепторы, в которых связывают несколько вирусных семейств. Патогены прилипают к молекулам наногелей, поэтому вероятность инфицирования клеток значительно уменьшается. Исследователи проекта базируются в Потсдамском институте биохимии и биологии и индийской ассоциации по развитию науки.

Медицинские исследования сталкиваются с бесчисленными проблемами из-за огромного количества существующих вирусов. Большинство доступных сегодня препаратов эффективны против только одного вируса или нескольких подобных, потому что они блокируют специфические вирусные белки, чтобы нарушить цикл вирусной репликации в инфицированных клетках. В дополнение к возможным побочным эффектам этих веществ появление устойчивых штаммов вируса представляет серьезную медицинскую опасность.

Многие вирусы имеют некоторое сходство, несмотря на разнообразие видов и морфологию. Часто они взаимодействуют поливалентно с конкретными рецепторами и корецепторами на поверхностях клеток, которые они используют для первоначального контакта и диффузии во внутренние клетки. Таким образом, разбивка сложного механизма взаимодействия клеток-вирусов является одной из ключевых областей исследований для разработки эффективных противовирусных агентов широкого спектра действия.

Протеогликаны гепарансульфата (HS) образуют входные порты для различных вирусов в клеточной мембране. До сих пор различные типы наночастиц были разработаны для блокирования проникновения вируса через молекулы HS. Они основаны главным образом на твердых материалах, таких как частицы золота и серебра. В качестве альтернативы было сделано небольшое исследование более мягких и более гибких веществ.

Немецко-индийской исследовательской группе удалось разработать наногели с разной степенью гибкости, которые имитируют клеточные белки HS. Активное соединение на основе дендритного сульфата полиглицерина может эффективно и постоянно защищать от вирусов, предотвращая таким образом инфекции.

Наногели обладают тем преимуществом, что они могут гибко адаптироваться к поверхности вируса. Это увеличивает их многовалентное взаимодействие с вирусными частицами и уменьшает вероятность того, что патогены смогут снова отсоединиться.

Исследователи синтезировали два сульфатированных наногеля, которые работают против герпеса и артеривирусов у людей и животных. Сгенерированные наногели могут достигать ингибирующего эффекта до 90 процентов. Вещества остаются активными в течение относительно длительного времени, а также обеспечивают защиту от вирусных частиц, высвобождаемых из уже инфицированных клеток.

Наногель можно приготовить по очень низкой цене по сравнению с производством обычных противовирусных препаратов. Таким образом, они могут без проблем использоваться для лечения животных. Кроме того, полимерные гели являются безвредными и «дружественными к клеткам» — в отличие от жестких, негибких материалов — и могут быть разделены на мелкие фрагменты и выделены почками.

Pradip Dey et al. Multivalent Flexible Nanogels Exhibit Broad-Spectrum Antiviral Activity by Blocking Virus Entry, ACS Nano (2018). DOI: 10.1021/acsnano.8b01616