Ученые смотрят на то, как коронавирус проникает в клетки, чтобы найти правильные лекарства для борьбы с ним.
Согласно новому исследованию, клетки, зараженные новым коронавирусом, растут в виде щупальцевидных рук, которые позволяют вирусу проникать в другие клетки.
По данным информационной панели Джона Хопкинса, новый коронавирус, известный как SARS-CoV-2, в настоящее время заразил более 12,2 миллиона человек во всем мире и убил более 555 500 человек. Чтобы победить вирус, исследователи во всем мире принимают участие в беспрецедентных усилиях по поиску новых лекарств и перепрофилированию старых.
Но чтобы действительно найти правильное терапевтическое оружие, ученым необходимо детально понять, как вирус проникает в клетки человека. Чтобы понять это, международная группа исследователей изучила, как вирус изменяет активность внутри клеток, чтобы проникать во все большее и большее количество клеток. Они специально проанализировали, как вирус может изменять определенные белки в инфицированных клетках. (Белки выполняют инструкции генов, поэтому изменения белка могут повлиять на действия инфицированных клеток.)
Это новое исследование основано на «проекте» 332 человеческих белков, которые взаимодействуют с 27 вирусными белками SARS-CoV-2. В этом новом исследовании исследователи проанализировали все человеческие белки, которые при заражении показали изменения в процессе, называемом фосфорилированием - в котором белок, называемый киназой, прикрепляет фосфорильную группу ( атом фосфора, присоединенный к трем атомам кислорода) на другие белки, согласно заявлению.
Фосфорилирование, процесс, который может активировать и деактивировать белки, является «чрезвычайно важным» для многих клеточных процессов, включая синтез белка, деление клеток, передачу сигналов, рост клеток, развитие и старение, согласно статье, опубликованной в июне 2017 года в Международном журнале Молекулярная медицина.
Набор киназ похож на «главный распределительный щит клетки», сказал старший автор Неван Кроган, директор Института количественных биологических наук (QBI) в Школе фармации при Калифорнийском университете в Сан-Франциско и старший исследователь в институтах Гладстона, «Если вирус может проникнуть и манипулировать коммутатором, он может манипулировать вещами так, чтобы это было полезно для заражения».
Используя метод, названный масс-спектрометрией, который измеряет массу различных молекул, таких как белки, команда обнаружила «драматическое изменение фосфорилирования на хозяине и вирусных белках» внутри клеток обезьяны, авторы написали в своем новом исследовании. Этот метод может определить тонкое изменение массы между фосфорилированным и нефосфорилированным белком, сказал Кроган в интервью Live Science.
Струнные клетки
По словам Крогана, в клетках человека есть белки, очень похожие на клетки обезьяны. Исследователи обнаружили, что 40 из 332 человеческих белков, которые ранее взаимодействовали с коронавирусом, фосфорилировались по-разному в клетках обезьяны, зараженных вирусом, по сравнению с неинфицированными.
Кроме того, согласно исследованию, из 518 исследованных киназ исследователи обнаружили, что 49 показали изменения в активности фосфорилирования. Согласно заявлению, активность нескольких киназ, включая так называемую казеинкиназу II (CK2), была резко изменена вирусом и находится в важных клеточных сигнальных путях.
Получение изображений инфицированных клеток с высоким разрешением показало, что в этих клетках выросли похожие на щупальца выступы, называемые «филоподиями», в которых содержались вирусные белки. Исследователи обнаружили как CK2, так и вирусные белки в филоподиях, предполагая, что коронавирус захватывает CK2 и заставляет его образовывать щупальца. Согласно заявлению, эти щупальца пробивают отверстия в соседних клетках, позволяя вирусу заражать новые клетки.
Затем исследователи определили 87 препаратов, которые были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) или в настоящее время находятся в клинических испытаниях, которые могут быть нацелены на некоторые из этих киназ или путей, которые изменены SARS-CoV-2 в клетках человека и обезьяны. По словам Крогана, киназы «очень легко поддаются наркотикам». Они обнаружили, что семь из этих соединений, главным образом противораковых и противовоспалительных, препятствуют размножению и росту вируса как в клетках легких человека, так и в клетках почек обезьяны, сказал Кроган.
Это исследование «очень тщательное, но имеет некоторые ограничения», говорит Кэрол Шошкес Рейсс, профессор биологии и нейронологии Нью-Йоркского университета, которая не была частью исследования. Исследователи проверили, как вирус заражает клетки, используя клетки, отличные от человека, а не первичные клетки дыхательных путей человека, сказала она. Авторы признают это ограничение в исследовании, добавила она. Они также не продемонстрировали свои идеи, работающие на одной из лучших моделей животных, используемых для изучения инфекций SARS-CoV-2, таких как трансгенные мыши или хомяки, сказала она в интервью Live Science в электронном письме.
«Это определенно имеет потенциал, если проверено соответствующим образом», сказала она. «Но вы должны понимать, что эти пути важны, и, хотя существуют лицензированные лекарственные средства, нацеленные на них, вероятность побочных эффектов и воздействия, не являющегося целью, высока».
Результаты были опубликованы 28 июня. (Лаборатория Крогана получила исследовательскую поддержку от Vir Biotechnology и F. Hoffmann-La Roche, и один из соавторов заключил соглашения с некоторыми фармацевтическими компаниями.)