Вирус COVID-19 использует гепарансульфат, чтобы проникнуть в клетку

Молекула, известная как ACE2, подобна дверной ручке на внешней поверхности клеток, выстилающих легкие. С января 2020 года исследователям известно, что SARS-CoV-2, новый коронавирус, вызывающий COVID-19, в основном пользуется ACE2 для проникновения в эти клетки и вызывает респираторные инфекции. Таким образом, многие исследования велись в направлении поиска путей нарушить этот “захват” вирусом “дверной ручки”, чтобы предотвратить или лечить эту инфекцию.

 

Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что SARS-CoV-2 для захвата  ACE2 необходим углевод, называемого гепарансульфатом, который также находится на поверхности клеток легких и действует как корецептор для проникновения вирусов.

 

 «ACE2 - это только часть истории, - сказал Джеффри Эско, доктор наук, заслуженный профессор клеточной и молекулярной медицины в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего и со-директор Центра исследований и обучения гликобиологии, - «Это еще не вся картина».

 

Исследование Esko, опубликованное 14 сентября 2020 года в Cell, представляет потенциальный новый подход к профилактике и лечению COVID-19.

 

Команда продемонстрировала два подхода, которые могут снизить способность SARS-CoV-2 инфицировать клетки человека, культивируемые в лаборатории, примерно на 80-90 процентов: 1) удаление гепарансульфата ферментами или 2) использование гепарина в качестве приманки для уловления и связывания коронавируса вдали от человеческой клетки.

 

Гепарин, форма гепарансульфата, уже является широко используемым лекарством для предотвращения и лечения тромбов, что позволяет предположить, что лекарство, уже одобренное Управлением по контролю за продуктами и лекарствами, может быть перепрофилировано в целях уменьшения вирусной инфекции.

 

Команда Esko давно изучает гепарансульфат и его роль в здоровье и болезнях. Они провели это исследование вместе с приглашенным ученым Томасом Манделем Клаузеном, доктором наук, и постдокторантом Дэниелом Сандовалем, доктором наук. В то время как лаборатория Эско не полностью сосредоточена на вирусах, Клаузен ранее изучал, как малярийный паразит взаимодействует с соответствующим углеводом в клетках человека, а Сандовал интересовался вирусами с тех пор, как был студентом - он все еще следит за последними вирусологическими исследованиями.

 

Поздно вечером в пятницу в марте 2020 года Клаузен устал и, по его признанию, отложил свои эксперименты. Вместо этого он внимательно ознакомился с последними исследованиями SARS-CoV-2. Именно тогда он натолкнулся на предварительное исследование, предполагающее взаимодействие между белком-шипом коронавируса - «рукой», которую вирус использует, чтобы схватить «дверную ручку» ACE2, - и другим углеводом, связанным с гепарансульфатом.

 

«Я побежал к Дэниелу, чтобы попросить его взглянуть на исследование - и, конечно, он уже думал о том же», - сказал Клаузен, который также является доцентом Копенгагенского университета в Дании.

 

В течение недели команда проверяла свои теории в лаборатории. Они обнаружили, что белок-шип  SARS-CoV-2 связывается с гепарином. Команда также докопалась, какая именно часть белка-шипа SARS-CoV-2, который взаимодействует с гепарином - это рецептор-связывающий домен. Когда гепарин связывается, рецептор-связывающий домен открывается и увеличивает связывание с ACE2. Они обнаружили, что вирус должен связывать как гепарансульфат на поверхности клетки, так и ACE2, чтобы попасть внутрь клеток легких человека, выращенных в лаборатории.

 

Когда стал ясен процесс проникновения вирусов, исследователи приступили к попытке его нарушить. Они обнаружили, что ферменты, удаляющие гепарансульфат с поверхности клеток, предотвращают проникновение SARS-CoV-2 в клетки. Аналогично лечение гепарином также останавливало инфекцию. Лечение гепарином работало как противовирусное средство в дозах, которые в настоящее время назначаются пациентам, даже когда исследователи удалили антикоагулянтную область белка - часть, отвечающую за предотвращение образования тромбов.

 

По словам Эско, результаты все еще далеки от того, чтобы сделать их лечением людей от COVID-19. Исследователям необходимо будет протестировать гепарин и ингибиторы гепарансульфата на животных моделях инфекции SARS-CoV-2. В соответствующем исследовании ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего также изучают роль микробиомов человека - включая бактерии, которые живут в теле и на нем - в изменении гепарансульфата и, таким образом, влиянии их на восприимчивость человека к COVID-19.

 

 «Это один из самых захватывающих периодов в моей карьере - все, что мы узнали о гепарансульфате, и ресурсы, разработанные нами  за эти годы, были объединены множеством экспертов из разных учреждений, которые немедленно начали сотрудничать и делиться идеями », - сказал Эско. «Если в этой пандемии и есть луч света, как я надеюсь, то это то, что научное сообщество продолжит так же неотложно работать вместе, чтобы решать другие проблемы».

There are no comments yet.
Authentication required

You must log in to post a comment.

Log in