Сотрудники кафедры биофизики биологического факультета МГУ совместно с коллегами из ФИЦ ФТМ и ФНКЦ ФМБА России установили механизм взаимодействия катионных фотосенсибилизаторов – веществ, вызывающих чувствительность к свету, – с шипами коронавирусов человека и нашли вещество, эффективно обезвреживающее вирус SARS-CoV-2. Исследования были поддержаны грантами Российского фонда фундаментальных исследований и Российского научного фонда, их результаты опубликованы в серии статей ([1], [2]) в научном журнале Viruses.
В последние 20 лет коронавирусы человека находятся в центре внимания научного сообщества из-за вспышек тяжелого острого респираторного синдрома в 2002–2003 гг. (SARS-CoV), ближневосточного респираторного синдрома в 2012 г. (MERS-CoV) и нынешней пандемии COVID-19 (SARS-CoV-2). Распространение возбудителей этих инфекций в окружающей среде может происходить двумя путями: выделением с респираторными каплями из организма зараженного человека, оседая затем на различных поверхностях, и с фекалиями, попадая с неочищенными стоками в водоемы. Для прерывания возможных путей распространения возбудителей инфекций учёные ищут различные способы обеззараживания окружающей среды, безопасные для этой среды и человека.
Один из таких способов – фотодинамическое обеззараживание. Принцип этого подхода следующий: специальное химическое вещество – фотосенсибилизатор – связывается с возбудителем заболевания, и при освещении активирует кислород, который и окисляет связанного с фотосенсибилизатором возбудителя болезни, убивая его. Коллектив российских учёных нашёл на оболочках коронавирусов человека мишени, за которые фотосенсибилизаторы могли бы «зацепиться», подобрал оптимальный фотосенсибилизатор и протестировал разработку.
«Спайковые белки (S-белки), благодаря которым семейство коронавирусов получило свое название, выступают из оболочки вируса и играют ключевую роль на ранних стадиях цикла репликации коронавирусов, связывании с клетками-хозяевами и слиянии мембран, что позволяет вирусам проникать в клетки, – рассказал один из авторов исследований, научный сотрудник кафедры биофизики биологического факультета МГУ Владимир Фёдоров. – Мы использовали разработанный на нашей кафедре метод динамического докинга [один из методов молекулярного моделирования] и сравнили способность разных катионных фотосенсибилизаторов связываться со спайковыми белками трех коронавирусов, SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2. Наш метод позволил выявить потенциальное место связывания фотосенсибилизаторов с коронавирусами (им оказалось место сочленения ножки и головки S-белка), и найти вещество, обладающее наибольшим сродством к этому сайту связывания (им оказались молекулы октакис(холинил)фталоцианина цинка)».
Чтобы проверить эффективность подобранного с помощью молекулярного моделирования фотосенсибилизатора, учёные провели серию экспериментов. В тестах в водной среде это вещество в сочетании с излучением красных светодиодов продемонстрировало полное обеззараживание от коронавирусов. «Наличие общего сайта связывания на S-белках SARS-CoV, SARS-CoV-2 и MERS-CoV создает перспективы для широкого использования этого типа фотосенсибилизаторов для борьбы с распространением коронавирусов», – добавил Владимир Фёдоров.