Коронавирус будет с нами долго

Наш автор Ирина Лихтенштейн, гигиенист, беседует с гамбургскими учеными – профессором Арвен Пирсон (Prof.Dr. Arwen Pearson) и доктором Альке Ментс (Dr. Alke Meents), занимающимися исследованием коронавируса.

– Госпожа Пирсон, господин Ментс, расскажите нашим читателям, где вы работаете и какие лаборатории вы представляете?
А.П. – Я – профессор Гамбургского университета, физического факультета. Но мое рабочее место находится в здании CFEL (Center for Free Electron Laser). Там вместе работают сотрудники из DESY, Института Макса Планка и UNI Hamburg.
Но мы рады, что скоро переедем в новое здание под названием HARBOR в кампусе Баренфельд, где будут размещаться наши лаборатории, и нам будет удобнее проводить исследования. Моя специализация – структурная биология (Zeitaufgelöste Strukturbiologie). Мы стремимся получить 3D изображение протеинов и макромолекул в процессе их жизнедеятельности.
Наша группа входит в так называемый Exzellenz Cluster Advanced Imaging of Matter (AIM), то есть междисциплинарный центр – от квантовой физики до биологии, созданый для изучения атомов и органических молекул и для наблюдения за химическими реакциями в живой клетке.
А.М. – Я руковожу рабочей группой BMX (Biomedical Research mit X-Rays) – биомедицинские исследования с помощью рентгеновских лучей в CFEL, в DESY. Мы развиваем методы фармацевтического скрининга (отбора возможных медикаментов). Наша научная область – рентгеновская микроскопия и структурная биология с разрешением во времени. Пока мы используем рентгеновские лучи, а в дальнейшем, мы надеемся, будем использовать другой эффект – процесс рассеяния электронов.

– Спасибо. Не все наши читатели смогут понять вашу научную деятельность. Но всех, конечно, заинтересует, когда вы начали заниматься изучением коронавируса SARS-2?
А.М. – Мы начали уже 15 марта! Я был в начале марта в отпуске, и уже тогда подумал: «Так, теперь мы должны заняться коронавирусом!».
Мы раньше коронавирус не изучали, но мы уже занимались фармацевтическим скринингом и исследовали другие вирусы, например, Hanta–вирусы. Этoт проект финансируется BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung).
А.П. – Да, это очень важно понимать. До этого действительно никто из нас не занимался коронавирусом. Но была методика, которую мы уже использовали и раньше для изучения других вирусов: Ханта-вирусов (вирус геморрагической лихорадки), простудных вирусов, вируса болезни «Hand-Fuß-Mund», которой часто болеют дети, и т. д.
Таким образом, у нас уже, можно сказать, был набор «инструментов». И мы смогли сразу перестроиться. А финансирующий нас научный фонд позволил нам быстро переключиться на этот проект.
А.М. – После моего возвращения из отпуска в середине марта мы довольно быстро организовали консорциум, в который вошли факультет химии UNI Hamburg во главе с профессором Кристианом Бетцелем (Christian Betzel), Институт тропической медицины (Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin), Институт молекулярной биологии (Fraunhofer Institut für Molekularbiologie).
Вместе с проф. Rolf Hilgenfeld (UNI Lübeck) мы наметили для изучения три важных белка (протеина) коронавируса, которые отвечают за его размножение в клетке. И поставили цель – найти вещество, которое бы блокировало размножение вируса в клетке.
Как проходит наше исследование? Сначала мы взяли первый белок, который для нас синтезирует UNI Hamburg. Из Фраунхофер-института получили список интересующих нас действующих химических веществ (около 5600), которые уже допущены к применению или находятся на какой-либо стадии допуска.
В начале апреля мы сумели получить соединение этих веществ с белком коронавируса в виде кристалла. Почему нам важно было получить кристалл? Потому, что Petra III (синхротронный источник рентгеновского излучения, или ускоритель) «рассматривает» только кристаллические структуры.
Провели с помощью Petra III эксперименты и собрали данные. Интересно, что синхротрон Petra III был уже отключен из-за пандемии, но для изучения коронавируса его специально для нас включили!
И постепенно мы нашли 46 соединений, которые могли бы быть нам интересны, и которые мы тестируем во Фраунхофер-институте на предмет их антивирусной активности, то есть, способности блокировать размножение вируса в клеточных культурах.
У шести соединений из двадцати трех уже протестированных был обнаружен противовирусный эффект. Но в клеточных культурах, это не значит в организме! Нужно более сильное действие. Нам удалось модифицировать одно из этих шести веществ, так что в результате его действие оказалось в 100 раз сильнее, чем раньше! Это уже огромный успех!
Затем, в конце сентября, мы планируем начать тестировать вторую протеазу – другой белок коронавируса. А третий белок, который мы собираемся изучать, это – трансмембранная протеаза, и он наиболее сложный. Это человеческий протеин, который способствует попаданию вируса в клетку.
– Как я поняла, вы тестируете действие уже известных медикаментов?
А.М. – Да, например, Remdesivir, это самый известный на сегодняшний день уже применяющийся против коронавируса медикамент. А соединения, которые мы выявили, как воздействующие на вирус, нам еще предстоит модифицировать, чтобы они лучше связывались с главной протеазой вируса. Из тех шести, которые мы выявили, еще ни один не подходит на роль медикамента. Пока мы добились связывания с вирусом на микромолярном уровне, а нам нужно – на нано-уровне, чтобы использовать его, как медикамент. Но наше модифицированное вещество, о котором сказано выше, уже работает на нано-уровне, и это вселяет надежду!
– И как долго еще придется ждать, когда появится медикамент?
А.М. – О, это трудный вопрос! В принципе, уже имеющиеся медикаменты можно начинать использовать. Однако, если взять это модифицированное соединение, тогда это займет минимум 2 года, пока медикамент будет подтвержден.
А.П. – Хотя, надо сказать, что сейчас все события ускоряются. Обычно подтверждение медикамента длится многие годы. Но сейчас все по-другому, тестирующие организации могут сделать скидку на ситуацию. Быстрее выдается разрешение на эксперимент, все происходит быстрее.
Я думаю, если мы что-то найдем, что докажет эффект, и сможем (при малых исследованиях) показать, что нет побочных эффектов, то и препарат получим быстрее. Но минимум год это займет. Однако нам ясно, что коронавирус никуда не уйдет и будет с нами долго.
У нас на днях был совместный семинар с профессором UKE Marylin Addo (Leiterin der Sektion Infektiologie am UKE). Она рассказывала про вакцины и про то, что они не дадут стопроцентной защиты. Вирус может быть и дальше заразным для человека, получившего прививку, но с меньшими последствиями для здоровья. Поэтому очень важно, чтобы у нас был медикамент!
– Работа над вакцинами – это, однако, не ваша область?
А.П. – Нет, над этим работают ученые в UKE. Но в нашем кампусе есть еще Center of Hybrid Nanostructure CHyN. Там совместно с американцами разрабатывается скрининг-тест на ковид. Это будет дешевый тест – для самопроверки дома, когда человек подозревает, что был в контакте. А результат можно будет оценить с помощью мобильного телефона. Такой тест можно будет использовать для скрининга – для оценки, насколько вирус распространен в обществе.
– Сколько всего человек задействовано в вашем проекте?
А.П. – Около 90 человек. С нами работают и компьютерные специалисты, которые анализируют большие базы данных.
– А вы используете для экспериментов вновь построенный комплекс XFEL (электронный лазер на свободных электронах)?
А.П. – Пока только для приготовления проб, там биолаборатория на мировом уровне. Но мы собираем идеи и осенью начнем эксперименты на XFEL. Пока для фармацевтического скрининга мы используем синхротрон Petra III.
– Меня еще очень интересует, почему одни люди переносят заболевание этим вирусом тяжело, а другие легко или даже не замечают его? Вы можете это объяснить, или это не входит в круг ваших исследований?
А.П. – Да, это действительно не наша область. Над этим работает профессор Марилин Аддо из UKE. Они анализируют образцы крови больших групп пациентов и пытаются ответить на этот вопрос.
– А как вы думаете – действительно этот вирус такой опасный «киллер»? Многие считают, опасность преувеличена, и все не так страшно.
А.П. – Вирус опасен в первую очередь тем, что он очень легко передается. И, если мы ничего не предпримем, он будет дальше распространяться, как это происходило в начале эпидемии – когда один заболевший заражал 3-4 других и начинался экспоненциальный рост. И верно, что для определенного процента людей он очень опасен.
Конечно, это не Эбола, но этот вирус может очень быстро вызвать коллапс нашей системы здравоохранения. И это был хороший стимул для нашего общества проснуться и начать что-то предпринимать. Сейчас кажется, что мы хорошо справляемся. Но может прийти и следующий коронавирус. И если он будет лишь чуть более смертельным, тогда мы можем столкнуться с большими проблемами.

– Дорогие профессор Пирсон и доктор Меентс, благодарю вас за интересный разговор! Мы с большим волнением будем ждать результатов!

Petra III- самый яркий синхротронный источник рентгеновского излучения, или ускоритель, в мире. Запущен в 2009 году. Длина – 2,3 км. Раньше использовался как экспериментальный ускорительный круг для ядерной физики. Сейчас – самый мощный источник рентгеновского излучения в мире. На нем есть 14 экспериментальных станций, используется в биологических экспериментах в центре CSSB, (Центр структурной системной биологии), в котором изучают бактерии и ковид19.
У научного центра DESY большая история биологических исследований. С 1986 по 2004 в нем работала известный ученый – кристаллограф Ада Йонат (Ada Yonath), получившая нобелевскую премию по химии за 2009 год за исследования структуры и функций рибосом.

Verfasst von:
Maria Stroiakovskaya