Мощные микроскопы размером с двухэтажный автобус помогают найти возможное лечение COVID-19

Исследователи из медицинского факультета Университета Британской Колумбии (UBC) используют крио-электронные микроскопы высотой до 13 футов (~4 метра) для разработки методов профилактики и лечения COVID-19.

Команда под руководством профессора Шрирама Субраманиама применяет технику крио-электронной микроскопии для получения изображений с почти атомарным разрешением. Это позволяет увидеть, как различные антитела связываются с вирусом SARS-CoV-2.

Цель — выявить ключевые различия между антителами, которые связываются и блокируют вирусную инфекцию, и теми, что связываются, но не могут её заблокировать. Эти данные служат мощной основой для разработки лекарств и вакцин. Уже удалось выяснить, как антитело-препарат Ab8 предотвращает и нейтрализует вирус (результаты опубликованы в журнале Cell).

Как работает крио-электронная микроскопия?

Вирус SARS-CoV-2 в 100 000 раз меньше булавочной головки, поэтому его нельзя увидеть в обычный световой микроскоп. Белки на его поверхности ещё меньше.

Крио-электронные микроскопы используют пучки электронов для визуализации форм вирусов и белков. Образцы охлаждаются до температур жидкого азота («крио»-техника).

Что именно показывают снимки?

Исследователи получают структурные изображения спайк-белка вируса, который позволяет коронавирусу проникать в клетки человека. Эти снимки помогают понять «критические точки» на спайк-белке и определить, как повысить эффективность лечения.

В лаборатории UBC структуры белков, таких как вирусный шип, определяются с атомарной детализацией менее чем за день, что даёт мощные «чертежи» для разработки лекарств и вакцин.

Например, метод можно использовать для оценки иммунного ответа от кандидатов в вакцины, анализируя, как они связываются со спайк-белком. Антитела также могут сами использоваться в качестве терапии для пациентов с COVID-19.

Почему важна разработка терапии на основе антител?

По оценкам экспертов, эффективная и широкодоступная вакцина может появиться примерно через год. Поэтому сейчас остро необходимы методы лечения на основе антител, чтобы сдержать прогрессирование и распространение COVID-19.

Понимание механизма связывания и нейтрализации вируса антителами критически важно. Оно помогает исследователям, разрабатывающим лечение, понять и в конечном итоге снизить побочные эффекты лекарств.

Кроме того, знание о том, какие типы антител обеспечивают защиту от вируса, а какие — неэффективны, будет иметь важное значение для оценки антител, вырабатываемых в ходе испытаний вакцин.

Значение открытия механизма действия препарата Ab8

Совместно с учёными из США команда UBC использовала свою инфраструктуру для электронной микроскопии и высокопроизводительных вычислений, чтобы оценить и понять, как препарат Ab8 нейтрализует вирус на животных моделях. Этот препарат создан на основе компонента антитела, который в 10 раз меньше полноразмерного антитела.

Это открытие имеет значение как для профилактики, так и для лечения COVID-19:

• Малый размер препарата повышает его способность к диффузии в тканях для лучшей нейтрализации вируса.
• Позволяет вводить его альтернативными путями, включая ингаляционный.
• Важно: он связывается только с вирусом, не затрагивая клетки человека, что является хорошим признаком отсутствия серьёзных негативных побочных эффектов.