Ученые ЕС благодаря масс-спектрометрам анализируют, как чувствует себя белок ковида внутри клетки.
Ультрафиолетовые лазеры, масс-спектрометрия, ДНК, платформы для вакцин, белковые структуры..... Европейские исследователи в поиске эффективного орудия борьбы с ковидом используют весь имеющийся арсенал знаний и инструментов. Глобальные усилия в области фундаментальных исследований, объединяющие, безусловно, вирусологов, но также физиков, химиков, генетиков программистов начнут, по мнению наблюдателей, приносить плоды. Посмотрим на прогресс научного сообщества ближе
В Гамбурге исследователи (Heinrich Pette institute - Leibniz institute) спешат разгадать секрет структуры белков, позволяющих коронавирусам, включая новый подтип, так быстро размножаться в клетках человека. Чем лучше ученые поймут глубинную природу этих веществ, тем увереннее продвинутся на пути разработки вакцины или метопов лечения. Первый шаг - исследование процесса воспроизводства белков в клетках разного типа.
Вирусолог Борис Крихель отмечает: "Белки должны воспроизводиться в разных типах клеток, но некоторые сопротивляются нашим усилиям. Это немного сложно. Речь, по-видимому, идет о слишком крупных или модифицированных белках. Вот почему мы должны брать строго определенные виды клеток, которые представляют адекватный контекст для наших исследований".
Специалисты говорят, что их сегодняшние усилия имеют определяющее значение для поиска эффективного антидота.
"Миссия этих белков - в размножении вирусного генома, - уточняет Крихель. - Когда мы поймем, как функционируют различные элементы белка, из чего они состоят, мы получим бесценную информацию для разработки препаратов, блокирующих их активность".
Синтезированные белки специалисты анализируют с помощью секретного оружия - масс-спектрометра. Молекулярный биолог Кира Шамони рассказывает: "Я могу сначала использовать масс-спектрометр для замеров белка, а затем - для анализа вещества, которое, возможно, связывается с белком. То есть сначала я работаю только с белком, а затем - с соединением. С помощью масс-спектрометра я вижу, насколько увязаны эти элементы, насколько сильна эта связь. И это важно, например, для разработки вакцины или лекарств".
Обычно белки исследуют с помощью кристаллографии или с опорой на электронные микроскопы. Для ученых преимущества масс-спектрометрии очевидны.
Вирусолог Шарлотт Утрехт поясняет: "С помощью масс-спектрометрии мы можем одновременно увидеть различные состояния функционирования белка. Мы можем увидеть, был ли он модифицирован, изменилось ли его состояние из-за этой модификации. В рамках проекта мы пытаемся разработать масс-спектрометрию так, чтобы она не только дополнила методы исследования электронным микроскопом, другие структурные анализы, но и достигла аналогичного уровня разрешения детализации".
"Я могу использовать масс-спектрометр для оценки активного состояния белка, - добавляет Кира Шамони. - Могу видеть вещество в динамике. Другие инструменты структурной биологии не позволяют мне провести наблюдения такого типа".
Проект по изучению белковых структур коронавируса, патронируемый Евросоюзом, стартовал еще до пандемии, в 2018 году. На пике кризиса ученые активизировали работу; уже пройденный путь дал им много важнейших элементов, касающихся понимания механизмов размножения вируса.
"Коронавирусы - крепкий орешек для исследователей из-за особенностей их генетического материала, - добавляет Шарлотт Утрехт. - Мы начали проект с SARS-вирусов и родственных им представителей, а сегодня экстраполируем исследования на ковид-19. Надо сказать, что вирусы семейства очень схожи, так что перед нами фактически - те же задачи".
Проект входит в десятки программ ЕС, нацеленных на борьбу с пандемией. По словам Марии Габриэль, комиссара ЕС по исследованиям и инновациям, все они ориентированы на разработку вакцины, поиск методов в лечения и улучшение диагностики.
"Европа- это 7% населения планеты, при это мы обеспечиваем 20% мировых инвестиций в исследования и инновации и 21% научных работ высокого уровня, - напомнила комиссар Габриэль. - Мы должны продолжать поддерживать усилия Европейского исследовательского совета и так обеспечить рабочее состояние нашему исследовательскому мотору. Его приводит в действие любопытство, подталкивающее ученых предельно расширять границы знаний, чтобы предвидеть, что же нас ждет в будущем".
Потребности в науке и исследованиях сегодняшнего и завтрашнего дня будут учтены в готовящейся рамочной программе исследований и инноваций "Горизонт Европа", которая стартует в чрезвычайно сложном контексте. "У нас есть две основные задачи, - рассказывает Мария Габриэль. - Первая - продолжать инвестировать в исследования и инновации; пандемия показала, насколько это важно для поиска решений, которые позволят нашей экономике и обществу лучше подготовиться к следующим кризисам. Вторая задача - сотрудничество и координация. Мы все прекрасно понимаем: вирус не знает границ. Важно сохранить акцент на этом аспекте глобального сотрудничества и координации, чтобы доказать: исследования, патронируемые Евросоюзом, в конечном итоге служат общему благу".
Мы вновь в Гамбурге: исследователи говорят, что их методика не ограничивается коронавирусами или вирусами вообще, она может использоваться применительно к любому биологическому белковому комплексу. Вирусолог Шарлотт Утрехт приводит следующую аналогию: "Возьмем машину. Если мы просто посмотрим на нее снаружи, просто послушаем ее урчание при работе, мы не узнаем, как именно она функционирует. Для этого нам придется рассмотреть двигатель, увидеть его в действии, возможно, разобрать, понять функцию отдельных компонентов. Именно это пытается делать структурная биология: наблюдая за отдельными белками или их соединениями, постигать общую картину, видеть весь клеточный механизм в работе".
Исследователи говорят, что довольны имеющимися в их распоряжении технологиями, однако намерены идти дальше и максимально расширить границы знания. Их проект по наблюдению за белками в структуре клетки рассчитан до 2022 года.