Эффективно против всех коронавирусов
Метод, именуемый фотодинамическим обеззараживанием, разработан сотрудниками кафедры биофизики биофака МГУ совместно с ФИЦ ФТМ (Новосибирск) и ФНКЦ ФМБА (Москва). Российские ученые установили механизм взаимодействия катионных фотосенсибилизаторов (веществ, вызывающих повышенную чувствительность к свету) с шипами коронавируса и нашли вещество, эффективно обеззараживающее вирус SARS-CoV-2. Оно связывается с возбудителем заболевания и при освещении активирует кислород, который окисляет связанный с фотосенсибилизатором возбудитель болезни, убивая его.
С помощью методики молекулярного моделирования, сказано в официальном релизе биофака МГУ, было выявлено потенциальное место связывания фотосенсибилизаторов с коронавирусами и найдено вещество, обладающее наибольшим сродством к этому сайту связывания. Это октакис (холинил) фталоцианина цинка. Как показали проведенные тесты, в водной среде он, в сочетании с излучением красных светодиодов, продемонстрировал полное обеззараживание от коронавирусов. Причем речь идёт не только о SARS-CoV-2, но и о SARS-CoV (т.н. «первом коронавирусе») и о MERS-CoV.
«Наличие общего сайта связывания на S-белках SARS-CoV-2, SARS-CoV и MERS-CoV создаёт перспективы широкого использования этого типа фотосенсибилизаторов для борьбы с распространением коронавирусов», — заявил один из авторов исследований, научный сотрудник кафедры биофизики биологического факультета МГУ Владимир Федоров.
Все началось сто лет тому назад
«Явление сенсибилизации живых организмов к свету в присутствии красителей не ново, — комментирует открытие доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник биологического факультета МГУ и ФНКЦ ФМБА России Марина Страховская, непосредственно участвовавшая в разработке метода. — Это явление открыто более ста лет назад в Германии Оскаром Раабом, обнаружившим гибель инфузорий на дневном свету в среде, содержащей акридин — полученные результаты он опубликовал в 1900 году. Термин "фотодинамическая инактивация" означает, что для ее протекания необходимы краситель-фотосенсибилизатор, свет соответствующих длин волн и молекулярный кислород».
По словам Страховской, вскоре после открытия Рааба было показано, что к данному виду инактивации чувствительны и бактерии, а в начале 30-х годов прошлого столетия появились первые в этом направлении работы на вирусах. В 1960 году вышла научная статья, в которой была описана фотодинамическая инактивация 11 вирусов под воздействием красителя «толуидиновый синий» и видимого света. Авторы статьи справедливо предположили, что участки вирусов, ответственные за заражение, с которыми соединился краситель, представляют собой важные мишени для разрушительного действия света.
«В настоящее время в мировой практике широко применяется фотодинамическое обеззараживание донорской плазмы крови с использованием близкого по строению фотосенсибилизатора — метиленового синего. В наших работах метод фотодинамической инактивации разрабатывается в целях обеззараживания водной среды, поверхностей, медицинских устройств, кожи и слизистых от вирусных, бактериальных и грибковых заражений», — говорит Страховская.
Две минуты — и готово
Суть метода эксперт описала в общих чертах следующим образом.
«Молекулы фотосенсибилизатора — а мы используем вещество, молекулы которого несут положительно заряженные группы — связываются с отрицательно заряженными участками спайковых белков коронавирусов при освещении красным светодиодом. При этом длины волн, испускаемых светодиодом, должны соответствовать спектру поглощения фотосенсибилизатора. Фотосенсибилизатор переходит в возбужденное состояние и может передать энергию возбуждения на окружающие молекулы кислорода. В результате образуется синглентный возбуждённый кислород, способный вызвать окислительное повреждение как самого спайкового белка, так и мембраны коронавируса, расположенной примерно в 10 нм от места связывания фотосенсибилизатора».
По словам Страховской, инактивация происходит буквально за пару минут. При этом можно регулировать процесс, уменьшая концентрацию фотосенсибилизатора и увеличивая дозу света. Возможен и обратный вариант, при котором увеличивается концентрация фотосенсибилизатора при снижении интенсивности освещения.
«Преимущества предлагаемого способа фотообеззараживания заключаются в применении нетоксичного для человека водорастворимого фотосенсибилизатора в микромолярных концентрациях, а также в быстроте воздействия и возможности обеззараживания поверхностей на открытом воздухе, — говорит Страховская. — В числе плюсов следует указать и низкую стоимость оборудования для проведения обработки, при которой используются галогеновые лампы или красные светодиодные матрицы с низким потреблением энергии».
По словам Страховской, используемый фотосенсибилизатор является отечественным препаратом с запатентованной технологией производства.
В деле — российские красители
Борьба с коронавирусной инфекцией — это не только борьба внутри человеческого организма. Эффективный фотосенсибилизатор, используемый в новой разработке ученых, был создан в России, в московском НИИ органических полупродуктов и красителей, дополняет коллегу научный сотрудник кафедры биофизики биофака МГУ, один из соавторов проекта, Владимир Федоров.
«В первую очередь наше исследование касается методик эффективного применения фотосенсибилизаторов и источников облучения. Необходимо иметь и внедрять эффективные и недорогие методы очистки среды обитания от инфекций, чтобы снизить вероятность заражения здоровых людей. Тем самым мы снизим саму возможность вирусу распространяться от человека к человеку и обретать все новые мутации и новые свойства», — заключает Федоров.
