Работа профессора наномедицины Тартуского университета Тамбета Теэсалу привела к открытию новой главы в понимании того, как ведет себя коронавирус, поскольку был открыт принципиально новый способ проникновения вируса в организм. Это может значительно расширить возможности лечения, пишет Postimees.
С начала коронакризиса в научных новостях преобладали два понятия: «шиповый белок» и «ангиотензинпревращающий фермент-2», сокращенно ACE2. Эти двое являются друг для друга ключом и замком.
Первый термин относится к шипам на поверхности вируса, которыми он проникает в клетки человека. Именно на борьбе с шипами фокусируются большинство лекарств и вакцин. Второй термин относится к белку в клетке человека, к которой шиповый белок присоединяется, чтобы внедриться в клетку.
Два научных исследования, опубликованных в авторитетном журнале Science, демонстрируют, что реальность оказалась сложнее, и помимо ACE2 есть и другой «замок», который шиповый белок может взламывать.
Связующим звеном между двумя исследованиями является Тамбет Теэсалу, профессор наномедицины Тартуского университета, и Ари Хелениус, выдающийся финский вирусолог.
Идеи, которые привели ученых к открытию нового пути проникновения вируса, родились однако еще десять дет назад, когда профессор Теэсалу учился постдокторантуре в США.
«Это отличный пример того, что не всегда в науке твоя работа сразу приводит к осязаемым выводам. Скорее, ты проводишь исследование на какую-то тему, но держишь глаза широко открытыми. Если ты способен видеть связи между научными дисциплинами, то важный и неожиданный результат может появиться совершенно из другой области», - комментирует профессор Теэсалу.
В центре открытия белок под названием «нейропилин-1», находящийся на поверхности нескольких типов клеток, который играет множество ролей в функционировании клетов и организма, начиная с развития нервной системы и заканчивая возникновением кровеносных сосудов.
В опубликованной в 2009 году научной статье профессор Теэсалу и его коллеги продемонстрировали, что на поверхности многих вирусов есть последовательность молекул, которые обычно неактивные, но из которых в некоторых случаях возникают молекулярные шипы, способные очень эффективно соединяться с нейропилином — то есть пробиваться сквозь барьер ткани и проникать в клетку.
Молекулярные шипы возникают на поверхности частиц вируса под влиянием фермента фурина, располагающегося на поверхности клетки-хозяина.
В конце научной статьи приводился целый список вирусов, которые обладают такими механизмами — от ВИЧ до Эболы, эпидемического паротита и клещевого энцефалита.
Поскольку для Теэсалу и его коллег в то время это было фундаментальным открытием, как исследователи онкологических заболеваний, они начали искать новые возможности, как использовать данные механизмы в поисках лекарства от рака и в наномедицине.
Привлекала ли в то время внимание гипотеза о том, что обнаруженный механизм присущ многим важным вирусам? Очень мало, признается Теэсалу: «Это пример того, что мы часто живем в параллельных мирах в науке, и каждый занимается своими делами. В то время аспекты нашей работы, связанные с вирусами, не получили особого внимания».
В исследованиях раковых заболеваний на основе данного открытия была построена технология, которая дошла до стадии первых клинических испытаний.
Несколько лет назад Теэсалу представил обнаруженный механизм Ари Хелениусу, финскому вирусологу, работающему в Швейцарии. Первоначально изучали другие вирусы, но со вспышкой пандемии коронавируса акцент быстро сместился на самую злободневную медицинскую проблему нашего времени.
«Время для SARS-CoV2 было идеальным, когда началось сотрудничество, пандемии еще не было, а когда пришла пандемия, мы быстро переключились. Весна была очень интенсивной. Снимаем шляпу перед основными авторами этого исследования», - признают коллеги Теэсалу из университетов Бристоля и Хельсинки.
Проще говоря, исследователи из Бристольского университета во главе с Йохеем Ямаучи в первой из двух статей показывают, что нейропилин-1 играет роль во проникновении вируса в клетку. Во второй статье вирусолог Хельсинского университета Джузеппе Балистери и его коллеги идут еще дальше и показывают, что именно нейропилин является замком, через который вирус проникает в центральную нервную систему человека.
Профессор физиологии Тартуского университета Ээро Вазар, ознакомившийся с опубликованными в bioRxiv нерецензированными исследованиями в июле, отметил, что нейропилин-1 играет важную роль в нервных клетках, связанных с обонянием, где ACE2 нет.
«Нейропилин-1 подошел бы для объяснения возникающих в мозгу больных Covid-19 патологий. Это также могло бы объяснить временную потерю обоняния. Через некоторое время в стволовых клетках возникают новые клетки и человек вновь может чувствовать запахи», - объясняет Вазар.
В своих работах, опубликованных в Science, обе исследовательские группы опирались на знания и лабораторные инструменты, разработанные исследовательской группой Теэсалу на протяжении многих лет: антитела, модельные наночастицы, фрагменты белков и т. д. В результате SARS-CoV2 был добавлен в таблицу вирусов 2009 года.
«Если вы попытаетесь объяснить поведение нового вируса только с помощью ACE2, то вы окажитесь в беде. Возникает противоречие, ведь в некоторых случаях уровень ACE2 низкий, но вирус все же попадает в клетку. Например, распространение вируса в мозге до сих пор оставалось большой загадкой. В некоторых случаях вирус распространяется в мозг, в других - нет. Почему? С помощью нейропилина можно объяснить по крайней мере некоторые аспекты, которые до сих пор оставались загадкой», - прокомментировал профессор Теэсалу.
Однако открытие нового механизма не означает, что предыдущие знания о роли ACE2 потеряли актуальность. Скорее, знания дополняются знаниями, которые можно использовать для борьбы с вирусом.
«Если появится еще одно понимание механики вируса, это сразу же даст нам новую точку для атаки», - добавил Теэсалу. Конечно, помогает и то, что нейропилин для ученых не является новой и неизвестной молекулой, ранее он был подробно рассмотрен в исследованиях рака. Со временем фармацевтические компании уже разработали ряд кандидатов в лекарственные средства, нацеленные на эту конкретную молекулу, и даже если они не стали лекарствами от рака, все еще существует ряд технологий, которые теперь можно усовершенствовать.
Могут быть и другие точки входа
По словам Тамбета Теэсалу, вполне возможно и вероятно, что у вируса есть и другие механизмы соединения с клеткой-хозяином, некоторые более важные, а некоторые менее. Почему же раньше никто не слышал о других точках входа для вирусов, кроме ACE2?
«Во-первых, из-за вируса SARS в 2003 году стало ясно, что ACE2 играет важную роль. Так что тут были исторические причины: во многих исследованиях использовались определенные линии клеток, в которых ACE2 является основным рецептором SARS-CoV2. Кроме того, всё должно было быть сделано очень быстро, и поэтому могла возникнуть иллюзия, будто вопрос рецепторов клеточной поверхности для этого вируса уже решен», - считает Теэсалу.