გოტინგერის მკვლევრებმა მინი-ანტისხეულები განავითარეს, რომლებიც ეფექტურად ბლოკავენ SARS-CoV-2-ის კორონავირუსს და მის ახალ საშიშ ვარიანტებს. ეგრედწოდებული ნანოსხეულები ვირუსს ემაგრებიან და მათ წინამორბედ მინი-ანტისხეულებზე 1000-ჯერ უკეთესად ანეიტრალებენ. ამას გარდა, მეცნიერებმა მინი-ანსტისხეულების უკიდურესი სიცხის მიმართ მეტი მდგრადობა და რეზისტენტულობა განავითარეს. რადგან ნანოსხეულები დიდი რაოდენობით და იაფად იწარმოება, მათ მედიკამენტების გლობალური მოთხოვნის დაკმაყოფილებაც შეეძლება. ეს უნიკალური კომბინაცია COVID-19-ის დამამარცხებელ ანტიდოტად შეიძლება იქცეს. ამჟამად, ნანოსხეულებს კლინიკური ცდებისთვის ამზადებენ.

რატომ ნანოსხეულები?

ანტისხეულები ჩვენს იმუნურ სისტემას პათოგენების მოგერიებაში ეხმარებიან. ანტისხეულების მოლეკულები ვირუსებს უტევენ და ანეიტრალებენ, ისე რომ მათ ჯანმრთელი უჯრედების ინფიცირება აღარ შეუძლიათ. ანტისხეულები, ისევე როგორც წამლები, დაავადების სიმპტომებს აქრობენ და რეაბილიტაციის პერიოდს ამოკლებენ. მათი წარმოება ინდუსტრიულ დონეზე შესაძლებელი არის, მაგრამ ძალიან რთული და ძვირადღირებულია. ამიტომაც მსოფლიოს მასშტაბით ადამიანების პანდემიისგან დასაცავად ანტისხეულების გამოყენება არარეალურია. ნანოსხეულებს კი შეუძლიათ ეს პრობლემა გადაჭრან.

მეცნიერებმა მაქს პლანკის ინსტიტუტის (MPI) გოტინგენის ბიოფიზიკური ქიმიის განყოფილებიდან და გოტინგენის სამედიცინო უნივერსიტეტიდან (UMG) ისეთი მინი-ანტისხეულები (ნანოსხეულები) განავითარეს, რომლებიც COVID-19-ის საწინააღმდეგო მედიკამენტის ყველა საჭირო თვისებას აერთიანებს.

"მსოფლიოში პირველად, [ნანოსხეულები] ვირუსის და მისი ალფა, ბეტა, გამა, და დელტა ვარიანტების წინააღმდეგ გასაოცარ სტაბილურობასა და შედეგიანობას აჩვენებენ", — განაცხადა MPI-ის ბიოფიზიკური ქიმიის განყოფილების უფროსმა, დირკ გიორლიხმა.

ერთი შეხედვით, ახალი ნანოსხეულები წინა ანტი-SARS-CoV-2 ნანოსხეულებისგან მცირედ თუ განსხვავდებიან. ორივეგვარი ნანოსხეულები კორონავირუსის "ეკლების" იმ ადგილს უტევს, რომლებითაც ისინი სტუმარი ორგანიზმის რეცეპტორებს უერთდებიან, რათა სტუმარ უჯრედებს შეუტიონ.

რაც შეეხება, ნანოსხეულების სიცხის მიერ გამძლეობას, ისინი 95 ^oC ტემპერატურის პირობებშიც კი ფუნქციონირებენ. ეს იმას ნიშნავს, რომ ნანოსხეულები ორგანიზმში დიდ ხანს იარსებებენ და მეტი დრო ექნებათ თავიანთი დანიშნულების შესასრულებლად. ასევე, სიცხის მიმართ რეზისტენტული ნანოსხეულების წარმოებაც და შენახვაც უფრო ადვილია.

ნანოსხეულების სამი ახალი დიზაინი — ერთმაგი, ტრიადა და ტანდემი

მკვლევრების გუნდის მიერ შემუშავებული ნანოსხეულის უმარტივესი ვარიანტიც კი ადრე გამოგონილ ნანოსხეულებზე 1000-ჯერ ეფექტურია. ნანოსხეულების ორგანიზმში შეყვანა პოტენციურად აირადი გზითაც — შესუნთქვითაც შესაძლებელია და ვირუსის პირდაპირ რესპირაციულ ტრაქტში განადგურების საშუალებას იძლევა.

მკვლევრების მიერ შემუშავებული ნანოსხეულების უფრო კომპლექსურ კომბინაციას "ნანოსხეულების ტრიადა" ჰქვია. ნანო სხეულების ტრიადა სამი იდენტური ნანოსხეულისგან შედგება. ვირუსის "ეკალს" რეცეპტორებისთვის სამი შეერთების ადგილი აქვს, რაც იმას ნიშნავს, რომ იდეალურად, ნანოსხეულის ტრიადა ვირუსის რეცეპტორთან შეერთების სამივე ადგილს დაურღვეველი ბმით მიემაგრება და დაბლოკავს. ნანოსხეულების ტრიადა ერთ ნანოსხეულთან შედარებით ვირუსს 30 000-ჯერ უკეთესად გააუვნებლებს. ისიც აღსანიშნავია, რომ რაც უფრო დიდია ნანოსხეული მით უფრო დიდი ხანი რჩება ორგანიზმში, ანუ ნანოსხეულის ტრიადა უფრო გრძელვადიან კოვიდსაწინააღმდეგო თერაპიასაც შემოგვთავაზებს.

ნანოსხეულების მესამე ვარიანტად, მკვლევრებმა ნანოსხეულის "ტანდემი" შექმნეს. ტანდემი ორი ნანოსხეულისგან შედგება, რომელიც ვირუსის მუტაციების მიმართაც რეზისტენტულია.

მედიკამენტის სამივე ვარიანტი მკურნალობისთვის ძალიან მცირე დოზითაა საჭირო. ეს კი მომავალში ნაკლებ გვერდით ეფექტს და მედიკამენტის წარმოების სიიაფეს ნიშნავს.

ალპაკების როლი ნანოსხეულების ოპტიმიზაციაში

ნანოსხეულების შესაქმნელად, მკვლევრებმა ალპაკები (MPI-ს ბიოფიზიკური ქიმიის განყოფილების ფერმიდან) გამოიყენეს. მკვლევრებამ სამი ალპაკა — ბრიტა, ნორა და ქსენია — კორონავირუსის "ეკალის" ცილით აცრეს. იმის შემდეგ, რაც ალპაკებმა შესაბამისი ანტისხეულები გამოიმუშავეს, მკვლევრებმა მათი ორგანიზებიდან ნანოსხეულების იდეალური დიზაინის შესაქმნელად მილიონზე მეტი კანდიდატი აიღეს. ბაქტერიოფაგების დახმარებით, მეცნიერებმა საუკეთესი ნანოსხეულები გამოავლინეს და ლაპორატორიულ პირობებში კვლავ გააუმჯობესეს.

"ზოგი ნანოსხეული მართლაც გასაოცარი იყო. ერთ ლიტრ მედიუმზე გრამის მემილიონედი ნანოსხეულები საკმარისი აღმოჩნდა ინფექციის შესაჩერებლად. ნანოსხეულების ტრიადების შემთხვევაში კი იგივე რაოდენობის ნანოსხეულები ოცჯერ უფრო დიდ მედიუმზე სრულიად წარმატებული გამოდგა", — თქვა გუნდის მკვლევარმა კიმ შტეგანმა.

ნანოსხეულები კორონავირუსის ახალი შტამების წინააღმდეგ

პანდემიის განმავლობაში, ვირუსის ახალი ვარიანტები გაჩნდა, რომელთა უმეტესობა ვუჰანის ჩინურ შტამზე უფრო სწრაფად ვრცელდება. ახალი ვარიანტები გამოჯანმრთელებული ადამიანებისთვისაც საშიშები არიან, რადგან ისინი ძველი ვარიანტების მუტირებულ ვარიანტებს წარმოადგენენ და ძველი ვარიანტების წინააღმდეგ გაწვრთნილი იმუნური სისტემებისთვის სრულიად ახალ თავსატეხები არიან.

ნანოსხეულები იმით არიან განსაკუთრებულები, რომ ისინი კორონავირუსის ახალ და ძველ შტამებს ერთნაირად ეფექტურად ანადგურებენ. ცდების დროს, ალპაკებს პირველადი შტამის საწინააღმდეგო ნანოსხეულებით უმკურნალეს, მაგრამ სრულიად მოულოდნელად, ცხოველების იმუნურ სისტემამ ვირუსის ახალი ვარიანტებისთვისაც დაიწყო ანტისხეულების წარმოება.

ახლა გოტინგერის მკვლევრები ნანოსხეულებს თერაპიული გამოყენებისთვის ამზადებენ.

"ჩვენ გვსურს რაც შეიძლება მალე გამოვცადოთ ნანოსხეულები უსაფრთხო მედიკამენტად გამოყენებისთვის, რათა ისინი COVID-19-ის მძიმე პაციენტებს და მათ ვისაც ვაქცინაცია არ გაუვლიათ, ან სუსტი იმუნური სისტემა აქვთ, დაეხმარნონ", — განაცხადა UMG-ის მოლეკულური ონკოლოგიის ინსტიტუტის პროფესორმა და დირექტორმა, მატიას დობელშტაინმა.

კვლევა ჟურნალ The EMBO Journal-ში გამოქვეყნდა.

თუ სტატიაში განხილული თემა და ზოგადად: მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სფერო შენთვის საინტერესოა, შემოგვიერთდი ჯგუფში – შემდეგი ჯგუფი.