Учёные нанофизики ЮФУ нашли удобный доставщик лекарств напрямую в нездоровый орган

Фото: 3D-модель белковых молекул оболочки вируса // фото: ЮФУ

Ученые кафедры «Нанотехнология» Физического факультета ЮФУ провели молекулярное исследование на вирусах насекомых, результаты которого существенно облегчат точную доставку лекарств в нездоровый орган. Об этом рассказали в пресс-службе университета.

Исследователи рассматривали причины, из-за которых защитный белковый слой вокруг вируса насекомых, попадая им в желудок, распадается в подходящий для заражения момент. Оказалось, щелочная среда активизирует белки, они начинают отталкиваться и высвобождать содержимое оболочки.

Такие оболочки можно модифицировать и использовать для адресной доставки лекарств в поврежденные ткани и органы, что существенно облегчит курс терапии. Однако, как отмечают, специалисты, модификация может быть возможна только при условии глубокого понимания законов и механизмов самораспада вирусных оболочек.

Для этой цели учёные нанотехнологи с помощью математических расчетов и 3D-моделирования белковых молекул смогли определить детальное устройство механизма расслоения оболочек вируса. На кафедре подчеркнули, что ранее это не удавалось другим исследовательским группам, которые полагались лишь на современную микроскопию.

В ходе исследования стало ясно, что устойчивость процесса (необходимость для протекания реакции и высвобождения вируса) обеспечивается особенной организацией слоёв оболочек. Помимо внутренней белковой оболочки – капсида, ядро защищено внешним слоем из полиэдра. Так, капсиды имеют форму двадцатигранников, а вирусные полиэдры — кубическую. Несмотря на такую геометрию, оболочка из полиэдрина плотно прилегает к капсиду вируса, образуя специальные ниши и полости, благодаря которым они соединяются как элементы паззла.

Помимо этого, ученые определили причины разборки вирусного полиэдра в щелочной среде желудка насекомых. Расчеты показали, что в таких условиях белки этой оболочки приобретают отрицательный заряд и начинают отталкиваться друг от друга и от белков капсида, что приводит к разрушению полиэдра и высвобождению.

По словам руководителя проекта, профессора кафедры «Нанотехнология» ЮФУ Сергея Рошаля, полученные данные могут быть полезны при проектировании наноконтейнеров для адресной доставки лекарств. Модифицируя белковые молекулы, можно влиять на то, какой заряд они будут иметь в тех или иных условиях, а также при какой кислотности будет происходить разборка контейнера и высвобождение его содержимого.

- На сегодняшний день наноконтейнеры для доставки лекарств часто пытаются делать на основе углеродных нанотрубок. Однако у них есть недостатки: не совсем понятно, при каких условиях и как полезные молекулы, присоединенные к нанотрубкам, будут отсоединяться, достигая нужных тканей. Кроме того, нанотрубки могут быть токсичны для организма. Наше исследование показало, что разборкой белковых полиэдриновых капсул можно легко управлять, что делает их удобнее нанотрубок. Белки присутствуют во всех клетках и тканях нашего организма, они абсолютно безопасны и нетоксичны, - рассказал Сергей Рошаль.