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: из организма зараженного человека коронавирусы выделяются с респираторными каплями, 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.
Сайты связывания фталоцианина с S-белком коронавируса SARS-CoV-2 // Источник: Владимир Фёдоров, МГУ [Адаптировано из публикации в журнале Viruses]
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», подобрали оптимальный фотосенсибилизатор и протестировали 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, – рассказывает 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», — заключает Владимир Фёдоров.
