Зарубежные ученые разработали биосенсор, который поможет оценить уровень заразности некоторых новых мутаций SARS-CoV-2. Прибор оценивает взаимодействие шипа коронавируса и фермента АСЕ2, через который он проникает в организм. К шипу ученые прикрепляют один фрагмент белка люциферазы, а к ферменту — другой. При соединении двух компонентов люцифераза светится. Такая методика поможет проанализировать способность вирусов с новыми мутациями проникать в клетку, а также оценить эффективность лекарств, считают эксперты. Но пока проводить подобные эксперименты получается только в идеальных условиях, то есть в пробирке.
С помощью светлячков
Ученые из Университета Куинс и Университета Британской Колумбии (Канада) создали биосенсор для оценки взаимодействия коронавируса с клетками, через которые он проникает в организм. Прототип прибора помогает количественно оценить, насколько активно связываются особый белок на коронавирусе с ферментом АСЕ2 в клетках зараженного.
На поверхности SARS-CoV-2 есть белок (S), похожий на шип. Он позволяет коронавирусу присоединиться к рецептору человеческой клетки в момент проникновения в нее. Этот шип часто называют ключом, который вставляется в замок на поверхности клетки. Замок — это фермент АСЕ2, который присутствует в большинстве тканей организма.
Чтобы биосенсор показывал результат, ученые решили использовать светящийся фермент люциферазу (он же работает у светлячков). Ученые разделили этот белок на две части. Одну прикрепили к шипу коронавируса, а другую — к АСЕ2. По отдельности части белка не светятся, но при соединении начинают это делать. По интенсивности света можно оценить, как много шипов связалось с АСЕ2. Анализ занимает полчаса, сообщили ученые.
Прибор можно применять, например, для оценки эффективности лекарств против SARS-CoV-2. Если препарат для блокировки шипа вируса работает, то система не будет выделять свет, поскольку фрагменты люциферазы не соединятся. Кроме того, можно косвенно оценить заразность нового штамма коронавируса, если мутация затронула именно шип.
«Этот простой и быстрый биосенсор значительно ускорит обнаружение вирусных мутантов и процессы открытия лекарств против COVID-19», — подытожили авторы изобретения.
Работает в чистоте
Биосенсор возможно применять в фундаментальных исследованиях, а вот в практическом использовании есть сомнения, говорят российские эксперты.
— Пока речь идет только о регистрации люминесцентного эффекта при взаимодействии SARS-CoV-2 и АСЕ2 в идеальных, «чистых» условиях, — отметил «Известиям» ведущий научный сотрудник факультета лазерной фотоники и оптоэлектроники Университета ИТМО (вуз — участник проекта повышения конкурентоспособности образования «5-100») Сергей Кудряшов. — Например, чтобы оценить работу сенсора по оценке действия антител против коронавируса, потребуются дополнительные процедуры выделения антител. Путь к практическому применению может быть как коротким, так и бесконечным.
Прикрепить фрагмент люциферазы не только к шипу, а к целому вирусу SARS-CoV-2 — задача намного более сложная, обратил внимание ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной биологии МГУ им. М.В. Ломоносова Роман Зиновкин. Таким образом, работа прибора ограничена изучением взаимодействия между двумя белками. Тем не менее так можно проанализировать эффективность лекарств или антител по «блокировке» вируса, а также то, насколько конкретная мутация шипа будет облегчать проникновение вируса в клетку или усложнять его, считает ученый.
— О применении описанного биосенсора в клинической диагностике коронавирусной инфекции говорить преждевременно, — заявил исполняющий обязанности директора Института биомедицинских систем и биотехнологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Андрей Васин. — У него действительно есть потенциал при использовании в in vitro (в пробирке. — «Известия») скрининге кандидатных лекарственных препаратов против SARS-CoV-2 для оценки их эффективности. Непосредственно для диагностики COVID-19 и определения SARS-CoV-2 такой подход в представленном виде неприменим.
Потенциала у сенсора в клинической диагностике и создании препаратов от COVID-19, скорее всего, нет, считает заведующий лабораторией биотехнологии и вирусологии факультета естественных наук НГУ, член-корреспондент РАН Сергей Нетесов.
— Биосенсор не определяет наличия ни одного вирусного маркера, — отметил эксперт. — При оценке же кандидатов на противовирусные препараты всё равно надо проводить параллельные исследования этих препаратов на модельных животных.
Впрочем, у описанной канадскими учеными методики есть и достоинства.
— Метод предназначен для оптимизации процессов создания противовирусных препаратов и является весьма полезным, поскольку ускоряет тестирование эффективности разрабатываемых соединений, — отметила ведущий научный сотрудник Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Татьяна Зимина. — «Классические» методы тестирования с применением живых культур требуют работы в специальных условиях при наличии достаточно строгих разрешений. Способ анализа канадских ученых может использоваться на фрагментах биосистемы, которые не относятся к классу опасных веществ и являются более доступными в научных лабораториях.
В Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» при сотрудничестве с Институтом гриппа им. А.А. Смородинцева также работают над дизайном реагентов, блокирующих взаимодействие шипа коронавируса и рецептора. В Роспотребнадзоре за запрос «Известий» о похожих методиках, разрабатываемых в России, на момент публикации не ответили.