Ученые помогут победить COVID-19 с помощью аптамеров
Инновационный метод компьютерного моделирования аптамеров (части молекул, которые связываются с определенной молекулой-мишенью) разработала международная группа ученых, в состав которой вошли исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», 10 февраля сообщает пресс-служба ФИЦ.
Поясняя стоящую перед исследователями задачу, в своей статье, опубликованной в журнале Chemistry-A European Journal, ученые пишут, что нынешняя пандемия COVID-19 ясно показала — вспышки вируса по-прежнему могут представлять огромную угрозу для общества, несмотря на все достижения науки и техники.
Антитела, разработанные ранее для обнаружения и блокировки белков коронавирусов, не всегда имеют хорошее связывание (аффинность) с вирусом. Для них характерны плохая биодоступность, высокая стоимость и длительное время разработки и производства. Всё это показывает необходимость создания новой методологии быстрого конструирования устойчивых молекул, способных избирательно связываться с определенным белком-мишенью.
Аптамеры — это искусственные одноцепочечные молекулы РНК или ДНК, которые могут соединяться с белками-мишенями с высокой специфичностью и силой. Разработанный с помощью нового метода аптамер может связываться с белком шипа коронавируса.
Обычно аптамеры выбирают в лабораторных условиях из ДНК-библиотек. Новый подход виртуального конструирования (дизайна) аптамеров, разработанный исследователями, назван ими SIBDD (Structure and Interaction Based Drug Design, Конструирование лекарств на основе структуры и взаимодействия). Он опирается на информацию о структурах молекул и силах их взаимодействия.
Аптамер по этой методике создается в два этапа: цифрового компьютерного моделирования и экспериментального анализа теоретических результатов.
В процессе первого этапа ищутся последовательности нуклеотидов в аптамере, ответственные за селективное присоединение, и само конструирование структуры аптамера. На втором этапе отобранные варианты проверяются на их способность устанавливать связь с нужным белком. Метод дает возможность быстро разрабатывать молекулы как для диагностики, так и терапии любых заболеваний с известной мишенью, в том числе SARS-CoV-2.
Анна Кичкайло, доктор биологических наук, завлабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики ФИЦ КНЦ СО РАН и руководитель лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий Красноярского государственного медуниверситета им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого рассказала о достоинствах предлагаемого учеными метода:
«Селекция аптамеров — сложный и трудоемкий процесс. Его можно упростить, сочетая вычисления и эксперименты. Мы разработали надежную технологию дизайна аптамера. Ее преимущество — в использовании мощности суперкомпьютера для быстрого конструирования молекул, блокирующих инфицирование вирусами. Это поможет быстро и своевременно реагировать на потенциальные новые вирусы».
