Do batalii z wirusem SARS-CoV-2, wywołującym ostrą chorobę zakaźną układu oddechowego, stanęli również polscy naukowcy.
Zespół prof. Marcina Drąga z Politechniki Wrocławskiej pracuje nad enzymem, którego zahamowanie powoduje śmierć koronawirusa. Proteaza SARS-CoV-2 Mpro, tnąc jego białka, pozwala mu bowiem przeżyć. Trafiła do nich na początku lutego za sprawą prof. Rolfa Hilgenfelda z Uniwersytetu w Lubece, z którym współpracują od lat. Opublikowanie przez niego trójwymiarowej struktury proteazy wirusa SARS i jej pierwszego inhibitora przyczyniło się w dużej mierze do wygaszenia poprzedniej epidemii w 2002 r. Proteaza „wirusa z Wuhan” jest bardzo podobna do tamtej. To enzym, który nie występuje u ludzi. Dlatego można się spodziewać, że jeśli powstaną leki w niego uderzające, będą szkodzić tylko wirusowi, a nie człowiekowi.
– Pokazaliśmy, z jakimi aminokwasami enzym może się wiązać w kluczowych pozycjach: czy to aminokwasy duże, małe, hydrofobowe czy zasadowe. Jesteśmy też w stanie stworzyć mapę najważniejszego miejsca tego enzymu i dopasowywać do niego choćby leki, które już znajdują się na rynku – wyjaśnia prof. Drąg, który uzyskanymi wynikami podzielił się nieodpłatnie z naukowcami z całego świata.
Mogą z nich korzystać firmy tworzące nowe związki bioaktywne dla wirusa SARS-CoV-2 albo opracowujące testy diagnostyczne, które pozwalałyby szybciej ustalić, czy ktoś jest zakażony.
Tak szybkiemu tempu prac utorowała drogę stworzona przez prof. Drąga platforma technologiczna, umożliwiająca otrzymywanie związków biologicznie aktywnych, w szczególności inhibitorów enzymów proteolitycznych. Hybrydowa Kombinatoryczna Biblioteka Substratów (HyCoSuL) wykorzystuje do tego szeroką gamę aminokwasów, które nie występują w naturze.
– Za jej pomocą szukamy kluczy do enzymowych zamków – metaforycznie ujmuje laureat ubiegłorocznej Nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.
Poszukiwania leku – również wśród tych już znanych – który inhibitowałby działanie enzymu, będą prowadzone we współpracy z Siecią Badawczą Łukasiewicz – Instytutem Biotechnologii i Antybiotyków.
Nowatorski pomysł zgłosiło konsorcjum Narodowego Instytutu Onkologii, Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN i Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego.
– Chcemy wykorzystać nanoprzeciwciało, które umieszczone zostanie na główce bakteriofaga. Będzie ono w stanie rozpoznać wirus SARS-CoV-2 i uniemożliwi mu wniknięcie do komórek ludzkich. Bakteriofagi są wykorzystywane w terapii od dziesięcioleci i są bezpieczne dla człowieka. Natomiast nanoprzeciwciała są od niedawna testowane jako potencjalne leki. Dotychczas nikt jeszcze nie wykorzystał połączenia bakteriofag-nanoprzeciwciało do walki z wirusami ludzkimi. Jesteśmy pionierami – podkreśla prof. Jan Walewski, dyrektor NIO-PIB.
Po tym, jak we Wrocławiu stwierdzono pozytywne efekty stosowania leków na HIV i malarię u osoby zakażonej koronawirusem, eksperci w dziedzinie badań klinicznych i specjaliści chorób zakaźnych z Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich zbadają zastosowanie chlorochininy u chorych z potwierdzoną infekcją COVID-19 z łagodnymi objawami, aby zapobiec ciężkim powikłaniom płucnym.
Na każdy z tych trzech projektów Agencja Badań Medycznych przeznaczy po 5 mln zł, ale z możliwością zwiększenia tej kwoty. Do pomocy zaangażowane zostaną także zagraniczne ośrodki naukowe.
Pięciokrotnie większą sumę od Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego otrzymało Małopolskie Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Krakowski ośrodek badań wirusologicznych stworzony został w roku 2007. Dysponuje nowoczesnym laboratorium klasy trzeciej plus.
– Prowadzimy w nim prace mające na celu zrozumienie, w jaki sposób dochodzi do zakażenia, co determinuje patogenność koronawirusa już na wczesnych etapach zakażenia oraz jak się on replikuje i dostaje do narządów – tłumaczy prof. Krzysztof Pyrć, szef Pracowni Wirusologii.
Krakowscy naukowcy chcą zidentyfikować cząsteczki wywołujące nieprawidłową odpowiedź organizmu w momencie zakażenia. Jak podkreślają, wśród śmiertelnych przypadków zakażenia koronawirusem obserwowano spadek poziomu limfocytów: komórki odpornościowe napływały w wielkich ilościach do płuc i wyłączały funkcje tego organu. W takiej sytuacji nie pomaga ani krążenie pozaustrojowe, ani dotychczas stosowane leki czy terapie podtrzymujące. Jedynym wyjściem jest stworzenie leków na bazie nowych substancji czynnych. Narzędzia do ich testowania są już w rękach badaczy z UJ.
W poszukiwaniu skutecznego leku na COVID-19 bierze udział także dr hab. Marcin Nowotny, kierownik Laboratorium Struktury Białek w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej. Jego zespół jest jednym z 18 beneficjentów grantu Exscalate4CoV o wartości 3 mln euro, którego celem jest wykorzystanie najpotężniejszych w Europie zasobów obliczeniowych do projektowania leków in-silico. Za pomocą najmocniejszej inteligentnej platformy superkomputerowej na świecie Exscalate, wykorzystującej „bibliotekę chemiczną” złożoną z 500 mld cząsteczek i przetwarzającej ponad 3 mln na sekundę, naukowcy wytypują substancje potencjalnie skuteczne w leczeniu. Chodzi o takie, które mogą wiązać się z białkami wirusa i je hamować. Prof. Nowotny odpowiada za określenie trójwymiarowych struktur atomowych białek wirusa metodami krystalografii rentgenowskiej oraz mikroskopii elektronowej. Pozwoli to zoptymalizować budowę chemiczną zidentyfikowanych substancji i poprawić własności cząsteczek.
– Cząsteczka leku musi dokładnie pasować swoim kształtem do cząsteczki białka wirusowego, dzięki czemu może je skutecznie hamować, trochę jak klin wbity w skomplikowany mechanizm. Jednocześnie nie może przyczepiać się do białek ludzkich. Ich hamowanie może bowiem zaburzać funkcjonowanie komórek i mieć efekt toksyczny – tłumaczy prof. Nowotny.
Dodaje, że dzięki wirtualnej identyfikacji znanych leków, dla których potwierdzono bezpieczeństwo stosowania u ludzi, dana cząsteczka może być szybko wprowadzona do terapii. Zespół z Warszawy otrzyma na swoje badania ponad 70 tys. euro.
Prace nad nowego typu szczepionką RNA skierowaną przeciw wirusowi COVID-19 rozpoczęli także prof. Jacek Jemielity z Uniwersytetu Warszawskiego oraz prof. Jakub Gołąb z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Badania będą prowadzone na bazie unikalnej technologii wytwarzania trwałych cząsteczek mRNA opracowanej przez zespół prof. Jemielitego.
Z kolei w Centrum Zaawansowanych Technologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza podjęto próbę wytworzenia niezbędnych komponentów testu immunologicznego do diagnostyki SARS-CoV-2. Obecnie stosowane bazują na metodzie PCR i nie dają odpowiedzi na pytanie, czy pacjent ma odporność na koronawirusa, np. po wcześniejszym kontakcie z patogenem. Jest to istotne nie tylko dla osób, które przeszły chorobę bezobjawowo, ale także tych, które zostały źle zdiagnozowane.
– Podstawą testu wykrywającego odpowiedź immunologiczną są dwa białka wirusowe, które wiążą się specyficznie do odpowiednich przeciwciał, obecnych w krwi pacjenta. Taki czuły i specyficzny test pozwala na przebadanie ogromnej ilości próbek w stosunkowo krótkim czasie – mówi dr hab. inż. Jakub Rybka, prof. UAM, któremu pomagają naukowcy z Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii Wydziału Biologii UAM.
W warunkach pandemii, gdy przybywa zachorowań przebiegających z ostrą niewydolnością oddechową, w placówkach medycznych może pojawić się problem niedoboru potrzebnej aparatury. W tej sytuacji przyda się urządzenie skonstruowane w Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. M. Nałęcza PAN. Może ono być wykorzystane do niezależnej wentylacji dwóch pacjentów za pomocą jednego respiratora.
– Aparat Vetil pozwala na niezależną regulację podstawowych parametrów procesu wentylacji mechanicznej dla obu pacjentów – tłumaczy autor rozwiązania, prof. Marek Darowski.
Na wyprodukowanie przez Sieć Badawczą Łukasiewicz – Instytut Techniki i Aparatury Medycznej stu takich urządzeń resort nauki przeznaczył 5 mln zł.
MK
