Девушка и Корона

      Девушку, которую вы видите на фотографии зовут Лекси, Лекси Уоллс. Хорошенькая? Не знаю. Лично мне она симпатична. Таких немало среди наших - обыкновенных, не тусовочных, не звёздных, и уж точно не светская львица. Уж какая блажь поселилась в кудрявой её головушке, но она училась, и, видимо, неплохо. А уж потом занялась биохимическими исследованиям в лаборатории университета, а уж какого - я не назову из опасения вызвать неприязнь наших ярых патриотов, блокирующую  хоть малую способность видеть мир во всём его многообразии.

           В декабре 2019 года Лекси защитила диссертацию, темой которой была структура коронавируса, которым тогда мало кто занимался. «На протяжении пяти лет я пыталась убедить людей в важности проблемы коронавирусов, — рассказывает она. — В начале защиты я сказала, что собираюсь объяснить, почему это семейство вирусов потенциально может вызвать эпидемию, к которой мы не готовы. К сожалению, в итоге мое предсказание сбылось».
          Так девушка оказалась переднем крае борьбы за будущее каждого из нас.

          10 января 2020 года, когда был опубликован в публичном доступе геном SARS-CoV-2. Уоллс и  её руководитель просидели всю ночь над его анализом. Лекси говорит, что почувствовала потрясающую сосредоточенность, что-то вроде: «Хорошо, мы знаем, что делать. Давайте сделаем это»

         SARS-CoV-2 похож на шарик, покрытый белковыми «шипами». У каждого шипа на конце есть участок, который называется рецептор-связывающим доменом (RBD) - уж который в дальнейшем я буду называть Доменом. Он состоит из группы аминокислот, расположение и заряды которых идеально сочетаются с белком рецептором на поверхности человеческих клеток. Вирусный белок стыкуется с рецептором, как космический корабль, и вирус использует это соединение, чтобы проскользнуть внутрь клетки и размножиться.
          Поскольку Домен играет такую вредную роль, антитела иммунной системы атакуют его в первую очередь. Это тоже белки, организм создает их, чтобы они связывались с Доменом и выводили его из строя. Но специализированным клеткам нужно некоторое время, чтобы выработать достаточное количество эффективных антител, и за этот период вирус зачастую успевает нанести серьезный ущерб. Первое поколение вакцин от COVID-19, в том числе спасительные мРНК-вакцины, действуют за счет введения в организм белка шипа вместо живого коронавируса, так что иммунная система учится узнавать Домен и «мобилизовать войска». Но Домен может укрываться за другими участками белка шипа, защищающими домен от антител, которые хотят с ним связаться. Это делает иммунный ответ менее эффективным. Кроме того, свободно плавающий белок шипа непохож на настоящий вирус и не всегда запускает сильную иммунную реакцию, если не используются большие дозы вакцины.
        Большой же объем дозы увеличивает стоимость и может вызывать сильные побочные эффекты. Какими бы удачными ни были вакцины от COVID-19, многие специалисты считают использование природных белков временным методом. «Становится ясно, что простого введения естественных или стабилизированных белков недостаточно». Необходимо создать иммуногены, которые были бы лучше естественных.

      А что если вместо целого шипа предъявить иммунной системе только кончик Домена, который не был бы закрыт никакой защитой? «Мы захотели показать иммунной системе главный компонент, объяснить, на что именно ей надо реагировать», — рассказывает Уоллс.

        Сложность заключалась в том, что у биологических существ не образуются изолированные Домены и этот участок слишком мал и незнаком, чтобы привлечь к себе внимание иммунной си стемы. Однако Уоллс и её руководитель знали нескольких человек, способных помочь в решении проблемы. В институте белкового дизайна  университета про сворачивание белка понимали достаточно, чтобы спроектировать и создать несколько сотен простых маленьких белков, значительно меньше тех, что когда-либо встречались в живых организмах, но складывающихся в определенную форму с предсказуемыми функциями.
          В 2019 г. группа ученых из этой лаборатории сконструировала два крошечных белка с подходящими друг другу поверхностями, которые при смешивании в растворе самособирались в наночастицы. Эти шарики были размером с вирус. Уоллс подумала: почему бы не попробовать использовать аналогичные наночастицы для вакцины от SARS-CoV-2, взяв Домен вместо целого белка шипа? Наночастицы с фрагментом белка имеют еще и то преимущество, что производство вакцин такого типа дешевле и быстрее, чем тех, где используется убитый или ослабленный вирус. Кроме того, они будут храниться при комнатной темпера туре и их легче транспортировать, чем нежные мРНК-вакцины, которые необходимо держать в глубокой заморозке.
        Уоллс связалась с Институтом белкового дизайна и учёные попытались сделать нечто необычное: вместо того чтобы прилепить Домен непосредственно на поверхность наночастицы, они прицепили их с помощью коротких нитей из аминокислот, наподобие воздушных змеев. Если дать Домену немного больше пространства, это позволит иммунной системе рассмотреть его со всех сторон и выработать антитела, которые смогут атаковать множество различных точек. Однако никто не знал, сработает ли это.

        Поэтому в тот апрельский вечер в прошлом году Уоллс ждала результатов, скрестив пальцы на удачу. Тремя неделями ранее они с коллегами ввели некоторым мышам вакцину с наночастицами. Другие грызуны получили обычный белок шипа из других вакцин. Теперь ученые взяли у животных кровь и смешали ее с псевдовирусом SARS-CoV-2 — искусственной версией вируса, которую безопаснее использовать в лабораториях. Нужно было посмотреть, выработались ли у кого-ни будь из вакцинированных мышей антитела, которые могли бы заметить и нейтрализовать псевдовирус.
         Антителам требуется некоторое время, чтобы выполнить свою миссию, поэтому Уоллс пришлось ждать до позднего вечера. Она ни за что не согласилась бы поехать домой, провести в напряжении все выходные. Закрывая дверь, коллеги пожелали ей удачи. Перед уходом руководитель попросил связаться с ним сразу, как толь ко будут результаты. На улице уже стемнело, а в лаборатории царила призрачная тишина. Наконец пришло время посмотреть. Уоллс включила установку, позволяющую обнаруживать и подсчитывать антитела, прикрепившиеся к вирусным частицам, глубоко вдохнула и взглянула на цифры.

          Некоторым мышам вводили небольшое количество простого белка шипа, и это было абсолютно безрезультатно: нулевой ¬эффект при взаимодействии с псевдовирусами. Те животные, которые получили большие дозы белка шипа, выработали антитела с умереным нейтрализующим эффектом, это было сопоставимо с эффектом от некоторых других вакцин.
          Но мыши, получившие вакцину с наночастицами, полностью победили псевдовирус. Антитела облепляли его и демонстрировали в десять раз более сильный нейтрализующий эффект по сравнению с вакциной, содержащей большое количество белка шипа. Результат сохранялся, даже когда использовалась лишь мизерная доза.
              Перед Уоллс было то, что могло стать недорогой, хорошо хранящейся и сверхсильной вакциной. Она отправила руководителю сообщение, набранное заглавными буквами: «ОНИ НЕЙТРАЛИЗУЮТ!». Ответом было: - «В твоих руках следующее поколение вакцин от коронавируса!»

        Но это был лишь первый из нескольких тестов, которые должна была пройти вакцина. Исследователям еще предстояло доказать, что вакцина сможет защитить и от живого вируса мышей, обезьян и, наконец, людей. Последний этап тестирования наночастиц запустили в начале 2021 г. Но в тот момент в апреле были успешно продемонстрированы возможности белкового дизайна, это означало появление технологии, о которой раньше и не помышляли. Мы научились лепить живую материю.
       
          Однако пока шли испытания, появились новые варианты вируса, способные уклоняться от некоторых антител, образующихся при использовании вакцин первого поколения. Поэтому Уоллс занялась разработкой новой, улучшенной наночастицы.

          Вместо копий домена SARS-CoV-2 в этой версии применялась мозаика из доменов четырех различных вирусов: SARS-CoV-2, SARS начала 2000-х гг. и еще двух других коронавирусов. Широкий спектр вариантов вызывал формирование антител ко всем протестированным коронавирусам, в том числе к самому неуловимому варианту.
 Вакцина, эффективная в крошечных дозах, простая и недорогая в производстве, не нуждающаяся в охлаждении и защищающая от множества мутантных вирусов, в том ¬числе от тех, которые способны появиться в будущем, может стать именно тем решением, которое нужно миру.

         Эти преимущества привлекли внимание крупных фигур в области производства вакцин. «Нет никаких сомнений в том, что наша иммунная система интересуется наночастицами.  Это лучший вариант из имеющихся у нас. Такие дизайнерские молекулы откроют новую эру в вакцинации: - «Это дает безграничные возможности». И варианты их использования не ограничиваются вакцинами. В наш новый аминокислотный век способность продуманно проектировать наномашины на уровне атомов может превратить борьбу с любым заболеванием в инженерную задачу.

         Вот и флаг вам в руки, девушки и парни  нашего времени.

Примечание:
Эта  миниатюра написана с целью обратить внимание читателя на публикацию статьи Роуэна Джейкобсен «Жизнь, новая и улучшенная» - из журнала В мире науки на сайте   http://spkurdyumov.ru/  , которую там легко можно найти; и  ссылку на которую редактор никак не допускает публиковать.



Думаю , что чтение её  способно заменить сумбур, производимый говорящими головами бесчисленных экспертов по борьбе с короновирусом,  вчера убеждающих нас в одном, а сегодня в противоположном. А уж что будет завтра, кажется не знает никто из них.