COVID-19 е бебешки вирус. Състои се само от 29 протеина. Въпреки това коронавирусът вече е убил 80 000 души и е подложил на шега целия свят. Освен това има много малко слабости, които могат да бъдат експлоатирани. Atlantic пише за това, което учените вече са научили за вируса и как планират да се преборят с новата болест.
Двадесет и девет. Това е максималното количество протеини в арсенала на новия коронавирус, който атакува човешките клетки. Тоест 29 протеина срещу десетки хиляди протеини, които съставляват много по-сложно и фино организирано човешко тяло. 29 протеина, които са заловили достатъчно клетки в достатъчно организми, за да убият над 80 000 души и да поставят света в режим на задържане.
Ако стане възможно спирането на COVID-19 (с помощта на ваксина, лечение, лекарство), това ще стане чрез блокиране на такива протеини, така че те да не могат да улавят, потискат и заобикалят човешкия клетъчен механизъм. Коронавирусът със своите жалки 29 протеина може да изглежда като примитивно малко нещо, но това го прави толкова трудно да се бори. Той има много малко слабости, които да експлоатира. За сравнение, бактериите могат да съдържат стотици протеини.
Учените се опитват да намерят уязвимости за коронавируса SARS-CoV-2, който причинява болестта COVID-19, тъй като е установено, че е причинил мистериозни случаи на пневмония в Ухан, Китай през януари. За три кратки месеца лабораториите по света успяха да се насочат към отделни протеини, изчислявайки и изчертавайки част от своите структури атом по атом със рекордна скорост. Други изследователи изследват молекулярните библиотеки и кръвта на възстановените хора, търсейки вещества, които могат здраво да се свържат и потискат тези вирусни протеини. Вече се тестват над 100 одобрени и експериментални лекарства за употребата им срещу COVID-19. В средата на март първият доброволец е инжектиран с експериментална ваксина от компанията „Модерна“.
И някои изследователи тестват как тези 29 протеина взаимодействат с различни части на човешката клетка. Целта на изследванията е да се намерят лекарства, които атакуват гостоприемника, но не и вируса. Това изглежда като дълъг път от борбата с вируса, но такива търсения ви позволяват да проследите цикъла на репликация на вируса. За разлика от бактериите, вирусите не могат да се копират. "Вирусът използва носители на механизми", казва микробиологът Адолфо Гарсия-Састре от Медицинското училище в Икан в Медицински център Маунт Синай. Те подмамяват клетките на гостоприемника в копирането на техните вирусни геноми и правенето на техните вирусни протеини.
Една от идеите е да се спре този вид работа, започната по молба на вируса, без да се намесва в нормалното функциониране на клетката. Тук едва ли е възможно да се направи аналогия с антибиотик за борба със SARS-CoV-2, който убива безразборно чужди бактериални клетки. „Мисля, че е по-скоро като терапия на рак“, ми каза Кеван Шокат, фармаколог от Калифорнийския университет в Сан Франциско. С други думи, можем да говорим за селективно унищожаване на човешки клетки, които са се раздули. Това дава възможност за справяне с допълнителни цели, но това също създава проблем. Много по-лесно е едно лекарство да каже разликата между човек и бактерия, отколкото между човек и човек, претърпял вирусна атака.
По този начин антивирусните лекарства рядко се превръщат в "чудодейния лек", който антибиотиците са за борба с бактериите. Лекарството Tamiflu, например, може да намали продължителността на SARS с ден или два, но не може да излекува напълно болестта. Лекарствата срещу ХИВ и хепатит С трябва да се смесват с две или три други лекарства, защото вирусът може бързо да мутира и да стане резистентен. Добрата новина за SARS-CoV-2 е, че той не мутира много бързо от вирусни стандарти. В хода на заболяването можете да изберете други цели за лечение.
Промоционално видео:
Предотвратете навлизането на вируса в клетката
Нека започнем с мястото, където се появява вирусът. Вирусът се промъква в клетката гостоприемник. SARS-CoV-2 е покрит с шипове на близалки, подобни на близалки. Върховете на тези шипове могат да се свържат с АСЕ2 рецептора, който присъства в някои човешки клетки. Именно поради тези шипкови протеини коронавирусите от групата, включваща SARS-CoV-2, MERS-CoV (коронавирус на респираторния синдром на Близкия изток) и SARS (вируса на SARS), са получили своето име - в края на краищата те създават вид корона. Трите коронавируси са толкова сходни поради техните шипкови протеини, че учените използват стратегия за лечение на MERS и SARS за борба със SARS-CoV-2. Клиничните изпитвания на ваксината от Модерна успяха да започнат толкова бързо, защото се основава на предишни изследвания на протеина MERS.
Шипковият протеин също е в центъра на терапията с антитела. Такива лечения могат да бъдат разработени по-бързо от ново хапче, защото в този случай се включва силата на имунната система на човека. Имунната система принуждава протеиново съединение, наречено антитела, за да неутрализира чужди протеини, като тези, пренасяни от вирус. Някои американски болници се опитват да трансфузират пациенти с богата на антитела плазма от онези, които успешно са сключили COVID-19. В днешно време изследователски екипи и биотехнологични компании също тестват плазмата на възстановените хора, за да определят антитела, които могат да се произвеждат в големи количества във фабриките. Шипковият протеин е напълно логична мишена за антитела, защото има много от него извън вируса. Отново приликите между SARS-CoV-2 и SARS са от полза тук.„Толкова е подобно на SARS, че имахме начален старт и направихме крачен старт“, казва ръководителят на програмата Ейми Дженкинс от Агенцията за напреднали научни проекти в областта на отбраната, която финансира четири различни екипа, работещи по терапии с антитела. за лечение на COVID-19.
Но вирусът на SARS-CoV-2 не е достатъчен само за да прикрепи своя шипов протеин към рецептора, за да влезе вътре в клетката. Всъщност гръбначният стълб е пасивен, докато не се раздели на две. Вирусът използва друг човешки ензим, например furin или TMPRSS2 (дисонансно име), който по невнимание активира шиповия протеин. Някои експериментални лекарства са предназначени да предотвратят нежеланото извършване на тези ензими работата на вируса. Един от възможните механизми за свръхзависимост от маларийния наркотик хидроксихлорохин, който Тръмп е обсебен, е именно чрез потискане на активността на тръни.
Когато шиповият протеин се активира, SARS-CoV-2 се слива с мембраната на гостоприемника. Той си инжектира генома и влиза вътре.
Пречат на възпроизвеждането на вируса
За човешката клетка голият геном на SARS-CoV-2 изглежда е специфичен тип РНК, молекула, която обикновено дава инструкции за получаване на нови протеини. Следователно човешката клетка, бидейки като войник, получил нова поръчка, послушно започва да произвежда нови вирусни протеини и се появяват нови вируси.
Репликацията е сложен процес, на който антивирусните лекарства могат да повлияят. "Има много, много протеини … и се появяват много потенциални мишени", казва вирусологът Мелани Отт, която работи в Gladstone Research и в Калифорнийския университет, Сан Франциско. Например експерименталното антивирусно лекарство Remdesivir, което преминава през клинични изпитвания за неговата годност за лечение на COVID-19, влияе на вирусен протеин, който копира РНК, и след това процесът на копиране на генома се нарушава. Други вирусни протеазни протеини са необходими за освобождаване на вирусни протеини, които са свързани в една дълга верига, така че да могат да се отделят и да помогнат на вируса да се репликира. И някои протеини помагат да се модифицира вътрешната лигавица на човешката клетка,създавайки там мехурчета, които се превръщат в малки фабрики за вируси. „Механизмът на репликация седи на плика и след това изведнъж започва да произвежда тонове вирусна РНК, прави го отново и отново“, казва ми Матю Фрийман, вирусолог от Университета в Мериленд, училище по медицина.
В допълнение към протеините, които помагат на вируса да се репликира, и шиповите протеини, съставляващи външната капсула на коронавируса, SARS-CoV-2 има набор от много загадъчни "аксесоарни протеини", които са уникални и уникални за този вирус. Ако разберем за какво са предназначени тези протеини, учените могат да открият други начини, по които SARS-CoV-2 взаимодейства с човешката клетка, каза Фрийман. Възможно е аксесоарните протеини да помогнат на вируса по някакъв начин да заобиколи естествената антивирусна защита на човешката клетка. В този случай това е друга потенциална мишена за лекарството. "Ако прекъснете този процес", каза Фрийман, "можете да помогнете на клетката да потисне вируса."
Така че имунната система не се проваля
Най-вероятно антивирусните лекарства са най-ефективни в ранните етапи на инфекцията, когато вирусът е заразил няколко клетки и е направил няколко копия от себе си. "Ако антивирусните лекарства се дават твърде късно, рискът е имунният компонент вече да е счупен", казва От. В специфичния случай на COVID-19, тези пациенти, които се разболеят сериозно и неизлечимо изпитват т. Нар. Цитокинова буря, когато болестта задейства насилствен и неконтролиран имунен отговор. Това е неестествено, но цитокинова буря може допълнително да засегне белите дробове, понякога много сериозно, тъй като причинява натрупване на течност в тъканите. Стивън Готчалк, имунолог в детска изследователска болница "Св. Джуд", говори за това. По този начин,Друг начин за борба с COVID-19 е насочване на имунния отговор, а не на самия вирус.
Цитокинова буря не се случва само по време на COVID-19 и други инфекциозни заболявания. Възможно е при пациенти с наследствени заболявания, с автоимунни заболявания, при тези, които са претърпели трансплантация на костен мозък. Тези лекарства, които успокояват имунната система при такива пациенти, сега се преориентират да се борят срещу COVID-19 чрез клинични изпитвания. Ревматологът от университета в Алабама Ранди Крон планира да проведе малки проучвания на имуносупресора Anakinra, който в момента се използва за лечение на ревматоиден артрит. Други търговски налични лекарства като тоцилизумаб и руксолитиниб, които са разработени за лечение на артрит и костен мозък, също се подлагат на смени. Борбата с вирусна инфекция чрез потискане на имунната система е доста проблематична,защото пациентът трябва едновременно да се отърве от вируса.
Нещо повече, казва Крон, статистическите данни за болестта COVID-19 показват, че цитокиновата буря по време на това заболяване е уникална, дори в сравнение с други респираторни инфекции като грип. „Започва много бързо в белите дробове“, казва Крон. Но в същото време засяга по-малко други органи. Биомаркерите на такава цитокинова буря не са толкова "ужасно" високи, колкото обикновено, въпреки че белите дробове са силно засегнати. В крайна сметка, COVID-19 и вирусът, който причинява това заболяване, са неизвестни за науката.
Първоначалните изследвания за създаване на лекарства за COVID-19 са фокусирани върху пренареждане на съществуващи лекарства, защото по този начин пациентът в болнично легло може да получи нещо по-бързо. Лекарите вече знаят техните странични ефекти, а компаниите знаят как да ги произвеждат. Но тези рецидивирани лекарства е малко вероятно да бъдат панацея за COVID-19, освен ако изследователите нямат невероятен късмет. Тези медикаменти обаче могат да помогнат на пациент с лека форма на заболяването, като му попречат да се развие в тежка форма. Това ще освободи една вентилация. „С течение на времето със сигурност ще постигнем голям успех, но засега се нуждаем от нещо, за да започнем“, казва Гарсия-Састре.
Сара Джан (SARAH ZHANG)
