Дизайнерские наночастицы уничтожают широкий спектр вирусов

Международная группа исследователей, включая профессора химии UIC Петра Краля, разработала новые противовирусные наночастицы, которые связываются с рядом вирусов: вирусом простого герпеса, вирусом папилломы человека, респираторно-синцитиальным вирусом, а также вирусами Денге и Лентивирусами. В отличие от других препаратов широкого спектра, которые лишь предотвращают заражение клеток, эти наночастицы уничтожают вирусы.

Результаты опубликованы в журнале Nature Materials.

Принцип действия

Новые наночастицы имитируют клеточный поверхностный белок гепарансульфат протеогликан (HSPG). Многие вирусы, включая ВИЧ, связываются с HSPG на поверхности клетки, чтобы проникнуть в неё. Существующие препараты, имитирующие HSPG, связываются с вирусом и мешают ему присоединиться к клеткам, но эта связь относительно слаба и не разрушает вирус, который может реактивироваться при снижении концентрации препарата.

Целью исследователей было создать наночастицу на основе HSPG, которая бы прочнее связывалась с вирусными частицами и при этом уничтожала их.

Дизайн и моделирование

Для точного дизайна наночастиц группы Краля и его коллеги Лелы Вукович (Университет Техаса в Эль-Пасо) тесно сотрудничали с экспериментаторами, вирусологами и биохимиками из Швейцарии, Италии, Франции и Чехии.

С помощью сложного компьютерного моделирования исследователи получили точные структуры различных вирусов-мишеней и наночастиц вплоть до расположения каждого атома. Анализ взаимодействий между атомными группами позволил оценить прочность и постоянство потенциальных связей между наночастицей и вирусом, а также спрогнозировать, как эта связь со временем разрушит вирус.

Результаты

Финальный вариант наночастицы способен необратимо связываться с широким спектром вирусов и вызывать их летальную деформацию, не оказывая влияния на здоровые ткани или клетки. In vitro эксперименты подтвердили необратимое связывание с вирусом простого герпеса, вирусом папилломы человека, синцитиальным вирусом, вирусом Денге и Лентивирусом.

По словам Петра Краля, работа позволила предоставить данные, необходимые для разработки прототипа, который, как надеются учёные, станет очень эффективным и безопасным противовирусным средством широкого спектра действия.