Известно, что вирус гриппа состоит из сердцевины, оболочки и выступающих над ней гликопротеинов - гемагглютинина и нейраминидазы (а также ионного канала М2 – кроме типа B). Нейраминидаза отвечает, во-первых, за способность вирусной частицы проникать в клетку-хозяина, и, во-вторых, за способность вирусных частиц выходить из клетки после размножения. Гемагглютинин обеспечивает способность вируса присоединяться к клетке. В ходе его работы мембраны вируса и клетки смыкаются, и в цитоплазму открывается путь для чужеродного генетического материала. На поверхности вирусной оболочки гемагглютинин присутствует в виде тримеров. Каждая его молекула состоит из двух субъединиц: ГА1, обеспечивающей первичный контакт с клеткой-мишенью, и ГА2, отвечающей за слияние.




Таким образом, избирательно заблокировав один из глюкопротеинов, можно предотвратить репликацию вируса в организме-хозяине. На принципе «блокировки» работают некоторые фармпрепараты (например, римантадин), но они направлены на ионный канал М2 и поэтому узкоспецифичны (применяются только для вирусов типа А). Исследователи решили обратить внимание на гемагглютинин (см. компьютерную модель с пояснениями), имеющийся у всех типов вируса гриппа - заблокировав его можно "ослепить" вирус и недопустить мембранного слияния. Сначала был выполнен компьютерный расчет физических (геометрических, электронных) и химических параметров будущей наночастицы, которые могут обеспечить максимальную стерическую (пространственную) совместимость и способность удерживаться на «лепестках» гемагглютинина. Оптимальные параметры были предсказаны для палладиевых наночастиц (palladiumnanoparticles, PNP) в виде разомкнутого кольца или подковы (nano-horseshoe) размером ~5 nm и диаметром ~1 nm. Именно эти PNP за счет формы и распределения электронной плотности должны планарно фиксироваться на тримере гемагглютинина; причем данная закономерность сохраняется для любого типа гемагглютинина – от H1 до H16.




Следующей стадией был синтез данных наночастиц. Наилучшим способом синтеза одноразмерных наночастиц металлов является восстановление из водорастворимых солей в мицеллярной «матрице» заданной формы. Компьютерный расчет показал, что требуемые мицеллы в системе вода-циклогексан можно получить с использованием нового класса тримини-сурфактантов (синтезированы и названы авторами по аналогии с гемини-сурфактантами, Gemini– близнецы/twins, Trimini– тройняшки/triplets), поверхностно-активных молекул, состоящих из трёх независимых гидрофобных цепочек и трёх гидрофильных головок. Полная структурная формула синтезированных сурфактантов не раскрывается, сообщается только, что каждая молекула в гидрофильной части содержит три фрагмента конденсации аминоадамантана и бигуанидина. Как уже говорилось, именно производные адамантана имеют стерическую тропность к вирусам гриппа. Наночастицы PNP синтезировали из растворимого в воде и нерастворимого в циклогексане катена-поли-(бис-ацето палладия(II)), сонохимическим восстановлением, последующей очисткой от остатков сурфактанта и стерилизацией. Были полученные требуемые PNP (см. рисунок), которые испытали на вирусе птичьего гриппа H5N1.




Группе кур была сделана инъекция 50 мкл/кг суспензии наночастиц в буферном растворе, после чего птицы были помещены в вольеры к больным особям. Из 12 подопытных птиц ни одна не показала признаков заболевания, тогда как в контрольной группе наблюдался 100% заболевание и падёж; действие наночастиц после инъекции продолжалось по крайней мере 3 недели.




Таким образом, был изготовлен уникальный нанопротектор (нановакцина) без использования каких-либо антител и вообще биологических (органических) препаратов и стабилизаторов – эффект обеспечивали электронные и стерические и истерические свойства самих наночастиц. 

Более того, было обнаружено ещё одно уникальное свойство данного нанопрепарата. «Подкованная свинья чувствует себя конём» - подкованный вирус также превращается в «троянского коня» (Trojanhorse). При исследовании in vitro вирусов гонконгского гриппа A (H3N2) показано, что гематогглютинин обработанного вируса сохраняет способность к агглютации – но только по отношению к другим необработанным вирусам (видимо, за счет свободной стороны планарно расположенной наноподковы). На серии фотографий (рис. С 1-4, выполнены с интервалом в 150 секунд) видно, что при помещении в колонию нормальных вирусов (рис.1) вируса с наночастицами (рис.2, окрашен зелёным), начинается процесс агломерации и агглютации, в результате чего колония слипается и полностью инактивируется (рис.3-4).




Эксперимент invivo на свиньях, контаминированных тем же вирусом, показал высокую фармакологическую активность препарата. Через 6 часов после введения вируса группа подопытных животных (29 особей) проявляли все признаки тяжелого заболевания.




Половине животных (15 особей) была сделана инъекция суспензии наночастиц в физиологическом растворе (50 мкл/кг), уже через 2 часа наступило улучшение самочувствия и настроение (в отличие от контрольной группы), а через 8 часов вирусы в крови вообще не регистрировались, крупные агломераты инактивированных вирусов были поглощены и выведены за счёт активности фагоцитарных клеток. При этом PGP были совершенно нетоксичны и не вызывали каких-либо побочных эффектов.

Пока данная нановакцина (нанолекарство) является самой дорогостоящей из существующих – однако нет такого изделия, которое китайцы не могли бы сделать общедоступным. 



 
При возможности сделать этот препарат общедоступным, человечество может забыть об инъекциях, произойдет огромная экономия материалов используемых для производства шприцов, а также экономия стекла и спирта.




Сами китайские ученые предполагают, что данное наноизобретение, только первый шаг на пути грандиозных наноизменений в борьбе не только с вирусами, но и с российскими конкурентами с Роснано и великим академиком Петриком.

Источник:  Chinese Medical Association, Chinese Nanotechnological Union (статья на китайском)