Będą podglądać koronawirus?

O badaniach realizowanych przez prof. Marcina Drąga z Katedry Chemii Biologicznej i Bioobrazowania Politechniki Wrocławskiej oraz prof. Daniela Gryko z Instytutu Chemii Organicznej PAN w Warszawie poinformowała w czwartek Fundacja na rzecz Nauki Polskiej.

Koronawirus SARS-CoV-2 składa się z 29 różnych białek. Wśród nich są dwa wyspecjalizowane białka, które odpowiadają m.in. za replikację wirusa - powielanie jego cząsteczek i infekowanie kolejnych komórek w organizmie zakażonej osoby. Białka te, inaczej nazywane enzymami proteolitycznymi (proteazami), noszą nazwy: SARS-CoV-2-Mpro i SARS-CoV-2-PLpro. Proteaza SARS-CoV-2-Plpro dodatkowo wpływa na działanie układu odpornościowego człowieka i blokuje mechanizm obrony organizmu przed koronawirusem.

Już wcześniej zespół prof. Marcina Drąga - jako pierwszy na świecie - w błyskawicznym tempie rozpracował oba te enzymy - przypomina FNP. Dzięki temu znamy ich budowę oraz wiemy, z jakimi związkami i w jakim miejscu każdy z nich się łączy. To z kolei umożliwia znalezienie związków, które wybiórczo blokują aktywność tych enzymów, a zatem - zatrzymujących namnażanie się wirusa. "Takie związki mogą stać się lekami zwalczającymi wirusa, nie tylko bardzo skutecznie, ale i bezpiecznie dla ludzi, gdyż hamują one wyłącznie aktywność proteaz koronawirusa SARS-CoV-2, w żaden sposób nie wpływając na aktywność enzymów człowieka" - mówi prof. Marcin Drąg, cytowany w informacji prasowej.

Kolejnym celem naukowców jest opracowanie metodologii pozwalającej na monitorowane aktywności proteaz SARS-CoV-2-Mpro i SARS-CoV-2-PLpro w komórkach organizmu człowieka.

Dzięki temu można będzie prześledzić np. to, ile procent komórek zostaje zainfekowanych przez wirusa i czy leki zaprojektowane do hamowania tych enzymów faktycznie to robią, i z jaką efektywnością.

Aby osiągnąć ten cel, prof. Marcin Drąg nawiązał współpracę z prof. Danielem Gryko, ekspertem w dziedzinie barwników funkcjonalnych. Zespół prof. Gryko odkrywa barwniki fluorescencyjne nowej generacji, charakteryzujące się bardzo dużą trwałością i dużą intensywnością fluorescencji. Związki te są następnie wykorzystywane w mikroskopii fluorescencyjnej.

Nowoczesna mikroskopia fluorescencyjna pozwala z dużą rozdzielczością obrazować i badać procesy zachodzące w żywych komórkach. Do przeprowadzenia obserwacji za pomocą zaawansowanego mikroskopu fluorescencyjnego niezbędne są cząsteczki posiadające zdolność zarówno pochłaniania światła, jak i fluorescencji. Są one często nazywane fluoroforami, barwnikami lub sondami. Dołącza się je do obiektu, który ma być uwidoczniony pod mikroskopem, np. proteazy wirusowej i w ten sposób można obserwować jej działanie. Aktualnie istnieją fluorofory, które pozwalają na obrazowanie proteaz SARS-CoV-2-Mpro i SARS-CoV-2-Plpro, jednak ich czułość jest niewystarczająca do prowadzenia precyzyjnych badań.

"Idealny fluorofor, pozwalający na wizualizację proteaz wirusa SARS-CoV-2 w komórkach z dużą czułością, powinien mieć niewielki rozmiar, aby jego dołączenie do proteazy nie zakłóciło jej aktywności. Ponadto musi odznaczać się dużą intensywnością fluorescencji oraz dużą zdolnością do pochłaniania światła. Naszym zadaniem jest opracowanie nowej klasy fluoroforów, które spełniałyby wszystkie te trzy warunki jednocześnie" - wyjaśnia prof. Daniel Gryko, cytowany w prasowym komunikacie.

Naukowcy podkreślają, że celem ich wspólnych badań jest zaprojektowanie sond fluorescencyjnych do wykrywania proteaz wirusa SARS-CoV-2 oraz przetestowanie ich po to, aby jak najszybciej, tj. w czasie kilkunastu miesięcy, stały się one dostępne komercyjnie i realnie przyczyniły się do zwalczania pandemii COVID-19.

Projekt badawczy jest finansowany przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej z funduszy europejskich z programu Inteligentny Rozwój (POIR). Środki w wysokości 4 mln zł (po 2 mln zł dla każdego zespołu badawczego) zostały przyznane w wyniku tematycznego konkursu na finansowanie nowych zadań badawczych związanych z pandemią Covid-19, który przeprowadziła Fundacja na rzecz Nauki Polskiej. Łączny budżet konkursu wynosił 15 mln zł. Środki zostały przyznane na realizację 14 projektów.