Naukowcy zaprojektowali biaka, ktre niszcz koronawirusa w testach laboratoryjnych

Ciaka neutralizujce koronawirusa z komputera? Korzystajc z modeli obliczeniowych naukowcy zaprojektowali od podstaw biaka, ktre potrafi zablokowa nowego koronawirusa. Testy przeprowadzone na myszach i chomikach potwierdziy ich skuteczno.

Do zaprojektowania cząsteczki białka blokującego SARS-CoV-2 wykorzystano sztuczną inteligencję. Gdy białko wyprodukowane według "przepisu z komputera" zostało użyte na zwierzętach w laboratorium, wykazało się skutecznością, porównywalną z przeciwciałami naturalnego pochodzenia, czyli takimi, które są dziełem ukadu immunologicznego. Badania prowadzone są na Uniwersytecie Waszyngtońskim, wyniki opublikowało czasopismo "Science".

Minispoiwo zatrzymuje koronawirusa

Zaprojektowana w komputerze cząsteczka wykazuje niezwykłe właściwości. Potrafi bardzo skutecznie "skleić" koronawirusowe białko, dzięki czemu zyskała nazwę minispoiwa. Jest ponadto stabilna, dobrze znosi transport w postaci liofilizowanej (proces liofilizacji polega na suszeniu produktu po zamrożeniu z zastosowaniem obniżonego ciśnienia). I co najważniejsze, te nowo stworzone białkowe cząsteczki są mniejsze niż tradycyjne przeciwciała, co daje im pewną przewagę.

W przeciwieństwie do przeciwciał minibiałka nie wymagają ekspresji w komórkach ssaków, a ich mały rozmiar i wysoka stabilność oznaczają, że mogą wchodzić w skład preparatów bezpośredniego dostarczanych do nosa lub układu oddechowego

- piszą autorzy pracy w artykule w "Science".

Naukowcy tłumaczą, że mimo że ich "minispoiwa" nie są w sensie dosłownym przeciwciałami, to jednak rozprawiają się z koronawirusem w podobny sposób, co naturalne ciałka odpornościowe. Ich działanie polega na zakłócaniu procesu łączenia się białka kolca (białko znajdujące się na końcu wypustek wirusa) z receptorami na powierzchni komórek żywiciela.

Układ immunologiczny zapobiega infekcjom produkując całą armię różnego typu przeciwciał i wysyłając je do walki z patogenem. Nie zawsze to wystarcza i wtedy niestety dochodzi do rozwoju choroby. Jedna z metod leczenia polega na dostarczaniu do organizmu przeciwciał pozyskanych albo z osocza ozdrowieńców, albo wyprodukowanych przez organizmy zwierząt lub bakterie przy pomocy odpowiednich technik. Pozyskiwanie przeciwciał jest procesem trudnym, długotrwałym i co za tym idzie kosztownym. Zatem dostęp do tego typu leków jest ograniczony na wiele sposobów.

Minispoiwo biochemicy zaprojektowali korzystając z zaawansowanych technik obliczeniowych. Najpierw odpowiedni algorytm ocenił miliony potencjalnych związków badając ich możliwości wpływania na białko kolca. Następnie wybrano najlepsze z nich (w teorii) i zsyntetyzowano w laboratorium. Tygodniami testowano coraz to inne cząsteczki, aż znaleziono takie, które najskuteczniej doczepiały się do kolca koronawirusa. Ostatecznie udało się znaleźć owo minispoiwo, czyli cząsteczkę blokującą białko kolca.

- Zaletą tych cząsteczek jest to, że są dość łatwe do wyprodukowania. Można bowiem tak zaprojektować bakterie, aby masowo je wytwarzały. A ponieważ te białka są maleńkie i silne, nie muszą być przyjmowane w dużych ilościach. To wszystko powoduje, że mogłyby być dość tanie - uważają eksperci. 

Minispoiwa wzbudziły już spore zainteresowanie wśród ekspertów. Wielu naukowców jest też pod wrażeniem możliwości sztucznej inteligencji w projektowaniu skutecznych białek naśladujących przeciwciała. - To krok dalej niż tylko budowanie naturalnych białek - podkreślają naukowcy komentujący odkrycie. Obawy budzi jednak możliwość, że te białka mogą szybko stracić swoją skuteczność, jeżeli tylko koronawirus zmutuje.

Zobacz wideo Niemal połowa testów na COVID-19 z wynikiem pozytywnym. „Zupełnie mnie to nie dziwi”

Białko, które może być "wabikiem" na koronawirusa

Innego rodzaju białko, które zdaje się rozwiązywać problem nabywania oporności przez koronawirusa, zostało zaprojektowane w laboratorium firmy biofarmaceutycznej Neoleukin z siedzibą w Seattle. Oparte jest na ludzkim białku ACE-2, ale odpowiednio wzmocnionym oraz wielokrotnie pomniejszonym, dzięki czemu zyskało nowe właściwości. To białko niezwykle łatwo przyczepia się do koronawirusa. Naukowcy uważają, że może służyć jako przynęta odciągająca patogen od wrażliwych komórek i nazwali "miniwabikiem".

- Także i te cząsteczki są trwałe i łatwe w transporcie - podkreślają badacze. Nie wymagają ekstremalnych temperatur w czasie transportu i mogą być podawane na różne sposoby, przez wstrzyknięcie do krwi lub w postaci sprayu.

Zarówno minispoiwo, jak i miniwabik są obecnie badane pod kątem nie tylko zwalczania, ale i zapobiegania zakażeniom. - To mogłaby być taka krótkotrwała szczepionka. Ale na razie to wszystko jest jeszcze w fazie eksperymentów na zwierzętach. Nie wiemy jeszcze, czy te białka zadziałają u ludzi.

Źródła: The New York Times, Science