Теперь международная группа исследователей, включая профессора химии UIC Петра Краля, разработала новые противовирусные наночастицы, которые связываются с рядом вирусов, включая вирус простого герпеса, вирус папилломы человека, респираторно-синцитиальный вирус, а также вирусы денге и лентивирусы. В отличие от других противовирусных препаратов широкого спектра действия, которые просто предотвращают заражение клеток вирусами, новые наночастицы уничтожают вирусы.Выводы команды опубликованы в журнале Nature Materials.Новые наночастицы имитируют белок клеточной поверхности, называемый протеогликаном сульфата гепарина (HSPG).
Значительная часть вирусов, включая ВИЧ, проникает в здоровые клетки и заражает их, сначала связываясь с HSPG на поверхности клетки. Существующие препараты, имитирующие HSPG, связываются с вирусом и предотвращают его связывание с клетками, но прочность связи относительно мала. Эти препараты также не могут уничтожить вирусы, и вирусы могут реактивироваться при снижении концентрации препарата.Крал и его коллеги, в том числе Лела Вукович, доцент кафедры химии Техасского университета в Эль-Пасо и автор статьи, стремились разработать новую противовирусную наночастицу на основе HSPG, но такую, которая будет более тесно связываться с вирусными вирусами. частицы и уничтожить их одновременно.
Чтобы разработать индивидуальные противовирусные наночастицы, группы Краля и Вуковича работали рука об руку с экспериментаторами, вирусными экспертами и биохимиками из Швейцарии, Италии, Франции и Чехии.«Мы знали общий состав HSPG-связывающих вирусных доменов, с которыми наночастицы должны связываться, и структуры наночастиц, но мы не понимали, почему разные наночастицы ведут себя так по-разному с точки зрения как силы связывания, так и предотвращения проникновения вируса в клетки, "сказал Крал.С помощью тщательного моделирования Крал и его коллеги помогли решить эти проблемы и помогли экспериментаторам настроить дизайн наночастиц, чтобы они работали лучше.Исследователи использовали передовые методы компьютерного моделирования для создания точных структур различных целевых вирусов и наночастиц вплоть до местоположения каждого атома.
Глубокое понимание взаимодействий между отдельными группами атомов в вирусах и наночастицах позволило исследователям оценить силу и постоянство потенциальных связей, которые могут образоваться между двумя объектами, и помогло им предсказать, как связь может измениться с течением времени и, в конечном итоге, уничтожить вирус.Последний «набросок» противовирусной наночастицы мог необратимо связываться с рядом вирусов и вызывать летальные деформации вирусов, но не оказывать никакого воздействия на здоровые ткани или клетки.
Эксперименты in vitro с наночастицами показали, что они необратимо связываются с вирусом простого герпеса, вирусом папилломы человека, синцитиальным вирусом, вирусом денге и лентивирусом.«Мы смогли предоставить данные, необходимые команде разработчиков, чтобы они могли разработать прототип того, что, как мы надеемся, будет очень эффективным и безопасным противовирусным средством широкого спектра действия, которое можно использовать для спасения жизней», — сказал Крал.