Противомикробные липопептиды подавили слияние коронавируса с клеточной мембраной

Петербургские ученые предложили использовать липидную оболочку вируса в качестве мишени для препаратов против COVID-19. Специалисты выяснили, что циклические липопептиды — они используются как противогрибковые и антибактериальные лекарства — препятствуют слиянию вируса с клетками, благодаря тому, что изменяют эластические свойства мембран. Это поможет разработать эффективные противовирусные препараты широкого спектра действия, которые не потеряют свою эффективность и в случае новых штаммов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Antiviral Research.

Почти все вирусы находятся в своеобразном футляре, называемом капсидом, — это внутренняя белковая оболочка. Некоторые вирусы устроены еще сложнее и, помимо капсида, у них есть дополнительная внешняя мембрана, состоящая из двойного слоя липидов и специфических вирусных белков. К таким вирусам относятся грипп, ВИЧ и коронавирусы, в том числе SARS-CoV-2. Когда патоген попадает в организм и взаимодействует с клеткой, его оболочка сливается с мембраной хозяина, а «раздетый» вирус оказывается внутри. Процесс включает несколько стадий, и его успешность зависит от свойств сливающихся мембран.

На данный момент распространение SARS-CoV-2 все еще остается актуальной проблемой. По данным Всемирной организации здравоохранения, к началу 2023 года подтверждено более 750 000 000 случаев заражения COVID-19, а умерло более 6 800 000 человек. Поэтому ученые заняты поиском новых противовирусных препаратов и подходов к борьбе с заболеванием.

Ученые из Института цитологии Российской академии наук и Санкт-Петербургского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Пастера (Санкт-Петербург) нашли альтернативный подход к созданию противовирусных препаратов. Мишенью для них стала липидная оболочка вируса. Это означает, что такой препарат будет подавлять процесс слияния мембраны клетки-хозяина и самого вируса, а значит, предотвращать заражение. Основным преимуществом использования липидной оболочки в качестве мишени является низкая вероятность развития устойчивости к подобному препарату, так как липидная оболочка заметно меньше подвержена изменениям по сравнению с вирусными белками.

Поиск веществ, способных подавлять процесс слияния мембран — или ингибиторов слияния — специалисты проводили среди уже существующих антибактериальных и противогрибковых препаратов. Они протестировали ряд природных и синтетических липопептидов (в них молекула липида соединена с небольшой аминокислотной цепочкой), в том числе широко известные фармпрепараты: полимиксин В, даптомицин и эхинокандины. Для экспериментов ученые разработали специальную модель, имитирующую слияние вируса с клеткой. Для этого они использовали короткий фрагмент пептида слияния SARS-CoV-2, далее вводили в систему один из 11 изучаемых циклических липопептидов и наблюдали, как изменяется эффективность слияния липидных мембран.

Результаты исследований показали, что циклические липопептиды действительно препятствуют процессу. Самое мощное действие оказали противогрибковые препараты акулеацин А, анидулафугин, итурин А и микосубтилин. Они сильнее всего влияли на упаковку липидов в мембране, поэтому оказались самыми эффективными. Более того, эти лекарства также смогли защитить клеточную культуру от заражения вирусом.

«Мы продолжаем наши исследования в области влияния различных веществ на слияние мембран. Помимо липопептидов наша команда изучает ряд полифенолов и других растительных и синтетических соединений, чтобы выяснить, какие из них наиболее успешно противодействуют слиянию вирусной оболочки с клеткой. Мы надеемся, что наши результаты помогут создать эффективный противовирусный препарат широкого спектра действия, с помощью которого удастся оставить COVID-19 в прошлом», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ольга Остроумова, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института цитологии РАН.