Ученые Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology) и Медицинского колледжа Вэйла Корнелла (Weill Cornell Medical College) (США) создали искусственные «протоклетки», которые могут привлекать, захватывать и инактивировать класс смертельно опасных вирусов, поражающих человека. Метод предлагает новый исследовательский инструмент для детального изучения механизма, с помощью которого вирусы атакуют клетки, и может стать основой для нового класса противовирусных препаратов.

В статье, опубликованной в журнале PLoS ONE, ученые подробно описывают, как новые искусственные клетки добиваются почти 100 процентов успеха в деактивации экспериментальных аналогов вирусов Нипах (Nipah) и Хендра (Hendra), двух новых генипавирусов (henipaviruses), способных вызывать у людей тяжелейшие формы энцефалита (воспаления головного мозга), часто заканчивающиеся смертью.

Генипавирус. (Рисунок с сайта en.wikipedia.org)

«Мы часто называем наши протоклетки «горшочками с медом» – привлекающей, неотразимой приманкой, которую используют, чтобы что-либо поймать», – говорит специалист в области материаловедения Дэвид Лаван (David LaVan)

Генипавирусы принадлежат к большому классу патогенов человека, другими представителями которого являются возбудитель парагриппа, респираторно-синцитиальный вирус, вирусы эпидемического паратита и кори. Такие вирусы называются оболочечными, так как окружены двухслойной липидной мембраной, подобной той, что есть у животных клеток. Чтобы заразить клетку организма-хозяина, сообща действуют два встроенных в эту мембрану белка. Один, так называемый G-белок, действует как корректировщик, распознающий и связывающийся со специфическим «рецепторным» белком на поверхности клетки-мишени.

Белок G посылает сигнал белку F, хотя механизм передачи этого сигнала пока не совсем ясен. Белок F распрямляется, как пружина, и при достаточно близком подходе к клетке выстреливает в нее своим «гарпуном», проникающим в двухслойную мембрану. Затем мембраны сливаются, и генетический груз вируса может быть доставлен в клетку. Однако вирус способен проделать это только один раз.

Протоклетки-«горшочки с медом» имеют ядро из инертного, но обеспечивающего прочность структуры нанопористого кремнезема, покрытого, как любая нормальная клетка, липидной мембраной. В эту мембрану ученые встроили «приманку» – белок эфрин-В2 (ephrin-B2), известную мишень генипавирусов. Чтобы проверить ее функциональность, они подвергли протоклетки воздействию экспериментальных аналогов генипавируса, разработанных в Weill Cornell. Внешне такие аналоги почти идентичны генипавирусам, но вместо вирусной РНК они несут геном непатогенного генно-инженерного вируса, экспрессирующего после попадания в клетку-мишень флуоресцентный белок. Флуоресцентный белок позволяет подсчитывать и визуализировать инфицированные клетки.

Контрольные эксперименты показали, что протоклетки являются удивительно эффективными «приманками», практически очищающими тестируемый раствор от активных вирусов. Ученые пришли к такому выводу, измерив с помощью флуоресцентного белка своего генно-инженерного аналога количество нормальных клеток, инфицированных оставшимся вирусом.

А) плоские или сферические поверхности нанопористого кремнезема (SiO2) с липидным бислоем и белком EFNB2; В) схема, примененная для подтверждения присутствия и активности белка EFNB2 с использованием очищенного вируса Хендра G (Hendra G) и первичных и вторичных антител. (Иллюстрация с сайта plosone.org)

Новый метод представляет собой мощный исследовательский инструмент для изучения оболочечных вирусов.

«Это хорошая система для исследования этого рода хореографии между вирусом и клеткой, которую было очень трудно изучать. Нормальная клетка имеет тысячи мембранных белков. Вы можете изучать один, но, возможно, на результаты эксперимента оказывает влияние совсем другой. Мы сводим невозможно сложную природную клетку к очень простой системе, так что теперь, изменяя ее параметры, можем попытаться выяснить, как обмануть вирусы», – комментирует результаты работы Лаван.

В долгосрочной перспективе, считают исследователи, их протоклетки могут стать целым новым классом антивирусных препаратов. Вирусы известны своей способностью быстро вырабатывать устойчивость к лекарственным препаратам, но так как «горшочки с медом» использует основной механизм вирусного инфицирования, любой «научившийся» противостоять лекарствам вирус, скорее всего, будет менее эффективен в заражении нормальных клеток.

Статья в свободном доступе Synthetic protocells interact with viral nanomachinery and inactivate pathogenic human virus