Ключом к усилиям Джорджтаунских исследований было использование либо микроРНК (miRNA), либо сайленсирующей РНК (siRNA, также известной как малая интерферирующая РНК), которые являются молекулами РНК. Эти молекулы могут определять окончательное выражение того, как производство белка происходит в вирусе. И именно белки, производимые SARS-CoV-2 (вирус, вызывающий COVID-19), сеют хаос у людей.
SARS-CoV-2 имеет биологическое сходство с другими респираторными вирусами, такими как сезонный грипп. Использование Тамифлю® (осельтамивира) для лечения и профилактики инфекции, вызванной гриппом, оказалось полезным для уменьшения симптомов гриппа и уменьшения его летальности у некоторых людей.
«Мы считаем, что наш подход подавляет выработку вирусного белка и может быть использован практически против любого респираторного вируса», – говорит Г. Ян Галликано, доктор философии, доцент кафедры биохимии и молекулярной и клеточной биологии Медицинского центра Джорджтаунского университета. «Благодаря нашим результатам, Джорджтаунский университет подал заявку на патент на последовательности миРНК, которые, как было показано, имеют лучший эффект на подавление вирусного белка."
Еще одним ключом к усилиям исследователя был тот факт, что miRNA и siRNA могут быть жирорастворимы, что облегчает их всасывание с помощью спрея в носовые ходы, выстланные слизистыми оболочками.
Было обнаружено, что нерастворимые жировые соединения раздражают носовые ходы при вдыхании.
В то время как Тамифлю – это таблетка, которая может помочь контролировать грипп, предложенное исследователями Джорджтауна лекарство имеет более сложное заболевание, которое нужно попытаться контролировать, и, следовательно, его механизм действия будет другим. Агент для нацеливания РНК в виде аэрозоля против SARS-CoV-2 будет препятствовать выработке белковых шипов, связанных с инфекционностью вируса, и тем самым уменьшать последующее распространение вируса.
Вирусная стратегия ученого основана на исследовании, которое Галликано и его сотрудники проводят для лечения сердечной недостаточности, в котором miRNA используется для нацеливания на гены, которые могут влиять на способность сердца нормально функционировать. Модифицируя этот кардиологический подход, исследователи показали, что miRNA и siRNA могут нацеливаться на информационную РНК внутри вируса.
По словам Галликано, поскольку SARS-CoV-2 использует информационную РНК для генерации белков, необходимых для размножения и заражения, способность воздействовать на вирусные механизмы внутри клеток через миРНК, в частности, может помочь остановить вирус.
Ученые протестировали свой подход на двух типах клеток в лаборатории, в том числе на клетках одного типа из дыхательного горла человека (трахеи). Против трахеальных и нетрахеальных клеток исследователи использовали миРНК и обнаружили, что они могут подавлять функцию белка в зависимости от дозы, что, как они впоследствии обнаружили, было связано с деградацией матричной РНК.
Исследователи выяснили, могут ли miRNA и siRNA останавливать производство белков, жизненно важных для здоровой клетки. Посредством серии экспериментов они обнаружили, что при использовании миРНК было меньше «нецелевых» эффектов по сравнению с миРНК; нецелевые эффекты могут привести к тому, что нормальные клетки выйдут из строя.
«Если наш подход окажется успешным в будущих экспериментах, мы уверены, что эту технологию можно будет быстро перенести с рабочего места на место у постели больного», – заключает Галликано.
Помимо Галликано, авторами рукописи являются Джиаю Фу, М.С., и Самикша Махапатра, М.С., и Джон Л. Кейси, доктор философии, Джорджтаунский университет.
Эта работа финансировалась за счет пилотного проекта COVID-19 от Медицинского центра Джорджтаунского университета.
Галликано, Фу и Махапатра названы изобретателями в патентной заявке, направленной на молекулярное нацеливание на уязвимые последовательности РНК в SARS-CoV-2.