Žudanti šviesa. Rastas naujas būdas kovoti su COVID-19 sukėlėju

Pasaulyje aktyviai vystosi viena iš aukštųjų technologijų sričių kovai su infekcijomis ir vėžiu – pasitelkiant šviesai jautrias medžiagas, arba fotosensibilizatorius

VILNIUS, lapkričio 25 — Sputnik. Neseniai apie sėkmingus eksperimentus šioje srityje pranešė Rusijos mokslininkai, kurie sugalvojo, kaip neutralizuoti SARS-CoV-2 koronavirusą aplinkoje. Apie tai RIA Novosti medžiagoje rašo Aleksejus Ognevas.

Deguonis žudikas

Vėžio ląstelės, taip pat kenksmingos bakterijos ir virusai naikinami singletiniu deguonimi – ypatingos būsenos molekulėmis, kurios lengvai pažeidžia baltymus, nukleino rūgštis ir nesočiąsias riebalų rūgštis lipiduose. Visų pirma, jos pramuša poras bakterijų plazminėje membranoje.

Singletinį deguonį generuoja fotosensibilizatoriai. Veiksmingiausi yra tie, kurie sugeria spinduliuotę raudonojoje spektro srityje. Ypač 685-690 nanometrų diapazone – ant ribos su infraraudonųjų spindulių zona. Ši šviesa pasižymi aukštu skvarbumu. Ją lengva gauti naudojant lazerius, šviesos diodus arba halogenines lempas. Kartais tinka ir saulės spinduliai.

Fotosensibilizatorius sugeria šviesos kvantą, pereina į sužadinimo būseną ir perduoda gautą energiją deguonies molekulėms, kurios iš tripleto virsta singletu. Tai veikia įvairiose aplinkose, nes dujos ištirpsta organizmo audiniuose, yra ore ir vandenyje.

Tai yra vieno perspektyviausių vėžio gydymo metodų – fotodinaminės terapijos (PDT) – pagrindas. Fotosensibilizuojančios molekulės įvedamos į organizmą, jos prasiskverbia į piktybines ląsteles, vėliau naviko audinys apšvitinamas lazeriu. Singletinis deguonis sukelia apoptozę – ląstelių savižudybę. Fotosensibilizatorius mitochondrijose ardo organelių struktūras, o branduolyje – pažeidžia DNR. Be to, ląstelės membranos sunaikinimas sukelia nekrozę.

PDT naudojami dešimtys fotosensibilizatorių. Perspektyviausi — tie, kurie gali būti nukreipti į piktybines ląsteles. Šie vis dar yra kuriami.

Be to, fotosensibilizatoriai plačiai naudojami kraujo perpylimo tarnybose donorų plazmai dezinfekuoti, odontologijoje – dantų kanalams dezinfekuoti, taip pat pūlingoms žaizdoms ir nudegimams, odos ir gleivinių infekcijoms gydyti.

Fotosensibilizatorius, naikinantis mikrobus ir virusus, yra saugus organizmui. Reikalas yra tas, kad gyvūnų ląstelių, įskaitant žmonių, jautrumas šioms medžiagoms yra dviem dydžiais mažesnis nei mikroorganizmų. Bakterijų paviršius yra neigiamai įkrautas ir elektrostatiškai pritraukia katijoninius junginius, įskaitant fotosensibilizatorius. Virusai taip pat turi neigiamo krūvio regionus.

Nuplikęs virusas

Rusijos mokslininkai jau seniai užsiima fotodinamine patogenų inaktyvacija, ypač paukščių gripo viruso ir pagrindinių ligoninių bakterijų, atsparių antibiotikams, padermių: pseudomonų, klebsielių, acinetobakterijų.

Buvo logiška išbandyti šį metodą ir nuo koronaviruso. Dėl to Maskvos valstybinio universiteto Biofizikos katedros darbuotojai kartu su kolegomis iš Federalinio fundamentinės ir transliacinės medicinos tyrimų centro (Novosibirskas) ir FMBA federalinio mokslinio ir klinikinio centro (Maskva) padarė tikrą atradimą.

Naudodami molekulinį modeliavimą, mokslininkai palygino skirtingų katijoninių fotosensibilizatorių gebėjimą prisijungti prie SARS-CoV, MERS-CoV ir SARS-CoV-2 smailių baltymų. Paaiškėjo, kad optimaliausias variantas — oktakis (cholinil) ftalocianino cinkas.

"Jau matėme, kaip dėl fotodinaminės dezinfekcijos paukščių gripo virusas "nupliko": nukrenta jo spygliai, – sako Marina Strachovskaja, Maskvos valstybinio universiteto Biofizikos katedros mokslo darbuotoja. — Iššūkis buvo rasti taikinį ant koronaviruso paviršiaus, prie kurio galėtų prisikabinti fotosensibilizatorius. Tarkime, mes norime pataikyti į taikinį lanku, bet strėlės praskrenda daugiausiai penkių metrų atstumu, o taikinys yra dešimt metrų nuo mūsų. Singletinis deguonis — tokia strelė. Vandens aplinkoje jo diapazonas yra ribotas – jį labai greitai deaktyvuoja vandens molekulės. Todėl būtina, kad singletinį deguonį generuojanti medžiaga būtų arti tikslo. Mes nustatėme, kad neigiamo krūvio aminorūgštys yra sutelktos koronaviruso spyglio stiebo ir galvos sandūroje. Prie jų prilimpa teigiamai įkrautos fotosensibilizatoriaus molekulės. Singletinis deguonis ne tik sunaikina smaigalio baltymą, bet ir sugeba pasiekti viruso membraną ir ją pažeisti".

Mokslininkai atliko eksperimentų seriją vandens aplinkoje, kurios viename mililitre buvo 100 tūkstančių virionų. Į suspensiją, apšviestą raudonais šviesos diodais, buvo pridėta fotosensibilizatoriaus ir buvo pasiekta, kad viruso dalelės visiškai prarastų gebėjimą užkrėsti gyvūnų ląsteles ir daugintis. Švitinant 10-15 milivatų kvadratiniame centimetre intensyvumu, fotosensibilizatoriaus koncentracija vandenyje siekia vos nuo vieno iki penkių mikromolių litre. Tai labai mažai ir visiškai nepavojinga žmonėms.

Apie šį atradimą mokslininkai pranešė žurnale "Viruses". Kol kas viskas yra laboratorinių eksperimentų stadijoje, tačiau perspektyvos labai viliojančios. Galima sterilizuoti medicinos instrumentus ir prietaisus, dezinfekuoti vandens telkinius ar naudoti oro recirkuliatoriuose – tai tikrai padės kovoje su pandemija.