Вирусы гриппа под микроскопом выглядят как шары, покрытые шипами. Спайки на самом деле представляют собой два разных белка, гемагглютинин (HA) и нейраминидазу (NA).
Оба белка состоят из внутренней стволовой области (которая не сильно различается между штаммами гриппа) и очень изменчивой внешней капли. Отдельные варианты попадают в определенные группы, и именно так классифицируются штаммы гриппа (например, как H1N1 или H3N5).
Продолжающиеся мутации, которые изменяют пятна HA и NA, являются причиной того, почему вакцины против гриппа различаются от сезона к сезону; они основаны на лучших предположениях исследователей о том, как будут выглядеть известные сорта в следующем году. И опасные пандемические штаммы часто имеют радикально новые капли, против которых ограничен существующий иммунитет.
В поисках лекарств, которые широко действуют против различных штаммов гриппа, исследователи ранее показали, что антитела против области ствола HA могут предотвратить инфекцию гриппа. Такие антитела являются защитными, по крайней мере частично, потому что они активируют иммунный ответ хозяина, который затем разрушает весь комплекс НА / антитело.
Таким образом, подход зависит от полностью функциональной иммунной системы, которой нет у младенцев, пожилых людей или людей с ослабленным иммунитетом.
Вдохновленная более ранней работой, Дебора Фуллер из Вашингтонского университета в Сиэтле, США, которая заинтересована в разработке противогриппозных препаратов и вакцин, объединилась с Дэвидом Бейкером из Вашингтонского университета, который является экспертом в области компьютерного дизайна белков. Вместе с коллегами они намеревались разработать небольшие молекулы, которые, как и защитные антитела, связываются со стеблем HA, и проверить, могут ли эти небольшие молекулы защищать от инфекции гриппа.
Созданные для имитации антител, маленькие молекулы связывают вирус аналогичным образом. Однако из-за того, что они не взаимодействуют с иммунной системой так, как это делают антитела, и из-за вопросов стабильности и эффективности, было неясно, смогут ли они предотвратить инфекцию у животных или, в конечном итоге, у людей.
Прежде чем тестировать свои молекулы на животных, исследователи оптимизировали своего любимого кандидата в небольшие молекулы, систематически создав тысячи версий и проверив, насколько прочно они связывают HA, происходящую от семи различных штаммов гриппа. Как они и предсказывали, полученная молекула под названием HB36.6, защищенные клетки от заражения вирусом гриппа in vitro (i.е., в пробирках).
Затем исследователи протестировали HB36.6 в «экспериментах с вызовом» на мышах. Они дали мышам однократную интраназальную дозу препарата и через 2 часа, 24 часа или 48 часов ввели им обычно смертельную дозу вируса гриппа. Это одноразовый HB36.6, при введении за 48 часов до заражения, обеспечивала полную защиту: все обработанные мыши выжили и имели небольшую потерю веса, тогда как все необработанные контрольные мыши умерли после потери одной трети веса своего тела или более.
Интраназальный HB36.6 также смог защитить мышей после контакта с вирусом гриппа при введении либо в виде разовой дозы в течение суток после заражения, либо при ежедневном введении в течение четырех дней, начиная с 24 часов после заражения.
Эта защита не зависит от иммунного ответа интактного хозяина. Когда исследователи повторили эксперименты с заражением на двух разных линиях мышей с иммунодефицитом, они обнаружили, что HB36.6 может защитить и этих мышей.
Сравнение HB36.6 с осельтамивиром исследователи обнаружили, что однократная доза HB36.6 обеспечивали лучшую защиту, чем 10 доз (два раза в день в течение 5 дней) осельтамивира. Кроме того, когда они дали низкую дозу HB36.6 постинфекция (которая сама по себе не могла обеспечить полную защиту) вместе с дозами осельтамивира два раза в день, все мыши выжили, что указывает на синергетический эффект при сочетании двух противовирусных препаратов.
Их результаты, заключают исследователи, «показывают, что белки, разработанные с помощью вычислений, обладают мощной противовирусной эффективностью in vivo, и предполагают перспективу разработки нового класса противовирусных препаратов, нацеленных на ствол HA, как для терапевтической, так и для профилактической защиты от сезонных и новых штаммов гриппа."