Это может стать прорывом в борьбе с COVID-19. Когда дефектный, безвредный для человека вирус попадает в клетку, уже инфицированную "правильным" генетически неизменным вирусом-патогеном, то заставляет этот патоген реплицировать именно эту безобидную версию, а не патоген.
Вирусологи уже много лет знакомы с этим явлением относительно РНК-вирусов. И вот теперь американские ученые под руководством профессора Марко Арчетти из Пенсильванского университета показали, что этот механизм работает и для SARS-CoV-2.
Известно, что синтетически измененный геном может размножаться в 3,3 раза быстрее, чем геном вируса "дикого" типа, и это приводит к снижению вирусной патогенной нагрузки вдвое за 24 часа.
Исследователи генетически модифицировали РНК вирус SARS-CoV-2, лишив его генов, ответственных за производство белков, необходимых для его репликации, то есть дублирования в клетке инфицированного носителя вируса. Это так называемый делеционный мутант, то есть с дефектом части генов. Такая вирусная РНК не способна самовоспроизводиться, потому что ей не хватает молекулярного механизма, необходимого для этого процесса. Однако если в этой же клетке находится РНК "правильного" патогенного вируса, то РНК делеционного вируса может быстро размножаться, используя белки, которые вырабатываются в клетке на основе РНК патогенного вируса. Вирус-паразит размножается значительно быстрее, чем патогенный вирус, поскольку его РНК короче и может быть удвоена быстрее, чем длиннее РНК обычного вируса.
"В наших экспериментах мы показываем, что патогенный вирус SARS-CoV-2 "дикого" типа реально обеспечивает репликацию и распространение нашего синтетического вируса, тем самым эффективно способствуя снижению собственного размножения. Версия такой синтетической конструкции может использоваться в качестве противовирусной терапии от COVID-19", говорится в статье группы доктора Марко Арчетти.
Когда вирус атакует клетку, патоген прикрепляется к поверхности клетки. После этого вирус вводит свой генетический материал – РНК в случае SARS-CoV-2 – в клетку. Следовательно клетку заставляют реплицировать и продуцировать вирусный генетический материал и производить его вирионы. Затем эти вирусные частицы вырываются из клетки и направляются к другим клеткам, чтобы заразить их.
Собственно разная динамика размножения РНК обоих вирусов в одной клетке и приводит к тому, что РНК делеционного вируса действует как паразит патогенного вируса. Быстрая репликации его РНК приводит к тому, что уже через короткое время молекул РНК делеционного вируса становится значительно больше, чем обычного вируса. Когда готовые вирусные частицы из РНК в белковых оболочках высвобождаются из клетки, то большинство этих новых вирусов безвредны для человека.
Эту теоретическую модель американские ученые подтвердили на выращенных в лаборатории клетках из эпителия почки обезьяны Vero-E6: в течение 24 часов такой делеционный вирус уменьшал количество патогенного вируса вдвое.
Доктор Арчетти отметил, что такое снижение уровня вируса недостаточно для терапевтических целей. Но в экспериментах вирусные РНК вводили в клетки, используя так называемую электропорацию: под действием электрического поля на клеточную мембрану в ней на долю секунды образуются отверстия, через которые могут проникать молекулы, – а этот метод не обеспечивает высоких уровней "инфицирования" делеционным вирусом.
В еще не опубликованном исследовании ученые использовали для введения в клетки делеционных вирусов наночастицы и зафиксировали, что уровень патогенного вируса уменьшается в 25 раз за 12 часов.
Следующим этапом будут эксперименты на клеточных линиях легких человека. Планируется также попробовать использовать для доставки делеционного вируса спаечного белка коронавируса SARS-CoV-2, который отвечает за проникновение вируса в клетки человека, в частности его штамма "дельта" как самого заразного.
Метод борьбы с ковидом с использованием делеционного вируса SARS-CoV-2 может оказаться более эффективным, чем чисто фармакологические средства, потому что он будет нацелен конкретно и исключительно на вирус SARS-CoV-2 и не будет содержать каких-либо химических средств, которые могут вызвать побочные эффекты. В процессе уменьшения концентрации патогенного вируса будет уменьшаться и концентрация делеционного вируса, так как размножаться он может только за счет "дикого" вируса.
Однако эти теоретические соображения нужно будет проверить в будущих клинических исследованиях.
И. Борисов