Hemičari MIT-a testiraju dio proteina, koji bi mogao da spriječi sposobnost koronavirusa da uđe u ćelije pluća kod ljudi.
Istraživanje opisano u ovom članku je objavljeno na serveru za pred-štampu, ali još uvijek nije provjeren od strane naučnih i medicinskih stručnjaka.
S nadom da bi mogli razviti postupak liječenja za Covid-19, grupa hemičara MIT-a je osmislila kandidata za lijek, za koji vjeruju da može da zaustavi mogućnost prodiranja koronavirusa u ljudske ćelije. Potencijalni lijek je mali dio proteina, peptid, koji imitira protein koji se nalazi na površini ljudskih ćelija.
Istraživači su pokazali da njihov novi peptid može da se veže za protein virusa, koji koronavirusi koriste da prodru u ljudske ćelije, i tako ga onesposobiti.
“Imamo glavno sjedinjenje koje zaista želimo da istražimo, zato što, zapravo, djeluje na protein na način koji smo i predvidjeli, pa zato postoji mogućnost da spriječi ulazak virusa u ćelije domaćina”, rekao je Bred Pentilut, profesor saradnik hemije na MIT-u, koji vodi istraživački tim.
Tim sa MIT-a je objavio svoja prva otkrića u pred-štampi na bioRxiv-u, onlajn pred-štampnom serveru, 20. marta. Poslali su uzorke peptida svojim saradnicima, koji namjeravaju da urade ispitivanja na ljudskim ćelijama.
Molekularno ciljanje
Pentilutova laboratorija je započela sa radom na ovom projektu početkom maja, nakon što je struktura proteina šiljka koronavirusa, Cryo-EM, zajedno sa ljudskom ćelijom-primaocem za koju se veže, objavljena od strane istraživačke grupe u Kini. Koronavirusi, uključujući SARS-CoV-2, koji je izazvao trenutno izbijanje Covid-19, imaju puno proteinskih šiljaka, koji izbijaju iz tijela virusa.
Ispitivanja SARS-CoV-2, takođe su pokazala da se određena područja proteina šiljka, poznata kao domen vezivanja primaoca, vezuju za primaoca koji se zove angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2). Primalac se nalazi na površini mnogih ljudskih ćelija, uključujući i one u plućima. ACE2 primalac je takođe i ulazna tačka koju je iskoristio koronavirus, koji je 2002-03. izazvao pojavu SARS-a.
U nadi da će razviti lijek koji bi spriječio prodor virusa, Genvaj Žang, postdoktorant u Pentilutovoj laboratoriji, izvršio je računarske proračune sudjelovanja između ACE primaoca i domena vezivanja primaoca proteina šiljka koronavirusa. Proračuni su ukazali na mjesto gdje se domen vezivanja primaoca kači za ACE2 primaoca – izbojak ACE2 proteina, koji obrazuje cjelinu koja se zove alfa zavojnica (alpha helix).
“Ovakvi proračuni nam mogu dati uvid u način na koji atomi i biomolekuli međusobno sadejstvuju, i koji su djelovi bitni za taj uticaj”, ističe Žang. “Molekularna pokretljivost nam pomaže da suzimo određena područja, na koja želimo da se skoncentrišemo da bi napravili terapiju.”
Tim MIT-a je, potom, upotrijebio postupak za sintezu peptida, prethodno osmišljen u Pentilutovoj laboratoriji, kako bi brzo proizveo 23-amino-kisjelinski peptid sa istim nizom koji ima alfa zavojnica ACE2 primaoca. Njihov stacionarni uređaj, baziran na protočnoj sintezi peptida, može da utvrdi veze između amino-kisjelina, gradivnih djelova proteina, za oko 37 sekundi, i za manje od sata proizvede čitave molekule peptida, koji sadrže do pedeset amino-kisjelina.
“Napravili smo ove platforme za vrlo brz obrt, pa zato mislim da smo sada tu gdje smo”, navodi Pentilut. “To je zato što imamo ove alatke, koje smo napravili u MIT-u tokom godina.”
Oni su, takođe, sitezirali kraći niz od dvanaest amino-kisjelina iz alfa zavojnice, i potom su ispitali oba peptida, koristeći opremu u Zgradi biofizičke instrumentacije MIT-a, koja može da izmjeri koliko se jako vežu dva molekula. Otkrili su da je duži peptid pokazao jako vezivanje za domen vezivanja primaoca u proteinu šiljka Covid-19, dok je onaj kraći pokazao neznatno vezivanje.
Više vrsta
Iako je MIT ograničavao univerzitetska istraživanja od sredine marta, Pentilutovoj laboratoriji je izdata posebna dozvola, kojom se maloj grupi istraživača dozvoljava nastavak rada na ovom projektu. Oni sada razvijaju oko stotinu različitih vrsta peptida, u nadi da će osnažiti njihovo vezivanje i učiniti ih postojanijim u tijelu.
“Čvrsto vjerujemo da znamo gdje tačno ovaj molekul sadejstvuje, i taj podatak možemo iskoristiti u daljem usavršavanju, kako bi, nadamo se, dobili veću sklonost i mogućnost sprećavanja ulaska virusa u ćelije”, kaže Pentilut.
U međuvremenu, istraživači su već poslali njihov prvobitni 23-amino-kisjelinski peptid istraživačkoj laboratoriji u Ikanskoj školi medicine, na planini Sinaju, za ispitivanje u ljudskim ćelijama, i možda čak i životinjskim modelima zaraze sa Covid-19.
Dok mnoštvo istraživačkih grupa širom svijeta koristi raznovrsne pristupe u potrazi za novim liječenjem za Covid-19, Pentelup smatra da je njegova laboratorija jedna od malobrojnih koje trenutno rade na ljekovima od peptida za ovu svrhu. Jedna prednost takvih ljekova je to da ih je lako proizvesti u velikim količinama. I njihova površina je veća nego kod ljekova od malih molekula.
“Peptidi su krupniji molekuli, pa mogu snažno da se uhvate za koronavirus, i spriječe ulazak u ćelije, dok, kod korišćenja malog molekula, teško je prepriječiti čitavo to područje koje virus koristi”, navodi Pentilut. “Antitijela takođe imaju veliku površinu, pa bi se i ona mogla pokazati korisnim. Za njih samo treba više vremena da bi se proizvela i otkrila.”
Jedna mana peptidskih ljekova je to što se ne ne mogu uzimati oralno, pa bi se morali davati intravenski ili ubrizgati pod kožu. Takođe bi se morali izmijeniti, kako bi ostali u krvotoku dovoljno dugo da bi bili djelotvorni, na čemu takođe radi Pentilutova laboratorija.
“Teško je pretpostaviti koliko će biti potrebno da dobijemo nešto što se moći ispitivati na pacijentima, ali cilj mi je da to postignemo u roku od nekoliko nedjelja. Ako se ispostavi da je izazovnije, moglo bi potrajati mjesecima”, rekao je on.
Pored Pentiluta i Žanga, drugi istraživači, zavedeni kao autori u pred-štampnoj objavi, su: postdoktorant Sebastijan Pomplun, student diplomskih studija Aleksandar Loftis i naučni istraživač Andrej Loas.
Izvor: news.mit.edu