Швейцария подробно изучит коронавирус на бюджетные деньги

Биологическая лаборатория в городе Миттельхойзерн (Mittelhäusern, кантон Берн) является уникальным научным учреждением, на базе которого с соблюдением строжайших мер безопасности можно изучать самые заразные вирусы, в том числе и такие, как Covid-19. SRF

Впервые в истории Швейцарии Швейцарский национальный научный венчурный фонд (Schweizerischer Nationalfonds — SNF) запускает программу, необходимость которой была продиктована текущими событиями, а именно, нынешней коронавирусной пандемией. Научные коллективы, исследующие новый коронавирус, получат на свои проекты из бюджета Фонда до 30 миллионов швейцарских франков. 

Свою работу Швейцарский национальный научный венчурный фонд стоит на основе исследовательских программ, которые позволяют сфокусированно финансировать самые перспективные и востребованные проекты. Программа Фонда под номером 78Внешняя ссылка посвящена задаче повысить степень понимания механизма передачи нового коронавируса (трансмиссивность), особенностей заболевания и его последствий, а также быстрее выйти на новые методы лечения. Программа рассчитана на два года. 

Для самых разных исследовательских групп и стартапов, занимающихся исследованиями вируса и последствий заражения им как в университетах и других высших учебных заведениях, так и в университетских клиниках Швейцарии, это очень хорошая новость. Свои заявки они должны до 25 мая 2020 года направить на адрес SNSF. С первым призывом начать исследования нового коронавируса Фонд выступил еще в начале марта. Призыв не остался неуслышанным. На данный момент он уже получил 284 заявки. Представляем три наиболее перспективных проекта.

Синтетический клон коронавируса

Институт вирусных заболеваний и иммунопрофилактики (Institut für Viruskrankheiten und Immunprophylaxe IVIВнешняя ссылка) Бернского университета располагает уникальной лабораторией, позволяющей ученым при соблюдении самых строгих мер безопасности работать с образцами высокопатогенных вирусов. В их число входит и новый коронавирус Sars-CoV-2, вызывающий болезнь Covid-19. 

Фолькер Тиль (Volker Thiel), один из директоров Вирусологической лаборатории Бернского Университета. SRF

Лаборатория уже накопила опыт в сфере исследований коронавирусов и так называемых «зоонозов», то есть болезней животных, которые могут передаваться человеку. В середине февраля команда под руководством Фолькера Тиля (Volker Thiel) и Йорга Йореса (Jörg Jores) уже смогла создать синтетический клон нового коронавируса, используя биоматериал, полученный от пациента в китайском Ухане, и применяя новую, более быструю технологию репродукции с использованием дрожжей типа Saccharomyces cerevisiae.

«Все это является основой для скорейшего поиска вакцин и активных ингредиентов, которые можно было бы использовать при производстве лекарств от вируса», — указал Ф. Тиль в интервью общественному негосударственному телеканалу SRFВнешняя ссылка в марте 2020 года. «Теперь мы можем прицельно менять вирус. Например, мы можем удалить из него один ген и посмотреть, не будет ли после этого вирус воспроизводиться менее эффективно. Таким образом, мы сможем выяснить, какое значение имеют отдельные гены для размножения вируса». За прошедшее с тех пор время к нему уже обратилисьВнешняя ссылка около ста исследовательских групп: им всем нужен был синтетический клон.

«Мы уже разослали наши „конструкторы“ по сборке такой клонированной версии вируса примерно сорока группам ученых. Это заметно облегчит им изучение нового коронавируса. Но всем и каждому мы их рассылать не можем: сначала мы должны убедиться, что данная группа ученых имеет все необходимые сертификаты и допуски для работы с опасными вирусами в лабораторных условиях при условии обеспечения полной безопасности», — говорит Фабьен Лабруссаа (Fabien Labroussaa), научный сотрудник Бернского университета и соавтор проекта.

Сахар для борьбы с вирусом

Во франкоязычной Швейцарии команда ученых уже в течение пяти лет работает над созданием противовирусной терапии широкого спектра действия на основе сахара. Для данного проекта свои экспертные знания в области наноматериалов объединили Каролин Таппарель Ву (Caroline Tapparel Vu), профессор вирусологии Женевского университета и ведущий научный сотрудник Университетского медицинского центра Женевы (Centre médical universitaire de Genève CMU) и Франческо Стеллаччи (Francesco Stellacci), профессор Федерального технологического института в Лозанне (EPFL). Первые результаты своих исследований они опубликовали в журнале Science AdvanceВнешняя ссылка в конце января 2020 года. 

Их метод заключается не только в блокировании роста вируса, но и в уничтожении инфекционных вирусных частиц. «Сначала мы работали на основе золота, затем перешли на молекулу сахара кликлодекстрин, модифицировав эту молекулу, добившись имитации рецептора, специфичного именно для данного нового коронавируса, и сделав молекулу вирицидной. Наличие рецептора, как известно, и определяет круг хозяев данного вируса, а также его тканеспецифичность». Эти ученые настроены оптимистично. «Наши молекулы были протестированы на естественных штаммах вируса Sars-CoV-2 профессором Рональдом Дайкманом (Ronald Dijkman) из бернского Института вирусных заболеваний и иммунопрофилактики. 

Им было показано, что они также активны и против коронавируса. Впоследствии мы подтвердили эти результаты в нашей лаборатории в CMU на основе моделей дефектных вирусов и начиная с этой недели — на естественном вирусе в биологической лаборатории высшего уровня безопасности „BSL3“ в Лозаннском политехе EPFL, — говорит Каролин Таппарель Ву. — Теперь мы должны провести тесты на человеческих клетках, а затем на животных, чтобы в идеале достичь стадии клинического применения наших результатов. Цель — разработка в течение … ближайших двух-четырех лет профилактического и лечебного антикоронавирусного препарата, который мог бы продаваться на рынке в форм-факторе носового спрея».

Защита пораженной клетки

Научно-исследовательская группа профессора Карл-Хайнца КраузеВнешняя ссылка (Karl-Heinz Krause) в Женевском университете разрабатывает «клеточные модели формата in vitro». Эти модели человеческих клеток должны дать возможность тестировать новые фармакологические субстанции. Внимание ученых сосредоточено прежде всего на конкретных задачах. Для этого ими используется метод высокопродуктивного скрининга (high-throughput screening HTS), что предполагает одновременное воздействие нескольких фармацевтических субстанций на вирус. Используя автоматизированные системы мониторинга, ученые могут быстрее определять, какие молекулы действительно воздействуют на вирус, а какие нет. 

В настоящее время ученые разрабатывают три модели клеток для трех различных типов испытаний для воздействия на разные «мишени». Первый тип испытаний касается процесса проникновения вируса в клетку с целью доставить внутрь клетки свою генетическую информацию. «Используя прототип вируса, который имеет только капсид — внешнюю оболочку, состоящую из белков, мы изучаем реакцию, которая возникает при его вторжении в нашу модель клетки», — говорит профессор Краузе. — В частности, мы сможем проверить качество природных и терапевтических антител, возникших после естественного заражения и после вакцинации, чтобы попытаться отличить антитела, которые ассоциируются с вирусом, от тех, которые его блокируют».

Вторая наша «мишень» — белок NSP1, основное оружие в руках вируса. Особенность его состоит в том, что он способен превращать клетку-хозяина в своего рода «зомби». Блокируя клеточную активность, вирус потом сам начинает развиваться внутри клетки. «Именно здесь высокопродуктивный скрининг как раз особенно полезен, — говорит Винсент Жаке (Vincent Jaquet), руководитель исследовательской группы RE.A.D.S. при Медицинском факультете Женевского университета. — Мы хотим разработать модель, которая позволит нам найти молекулу, способную ингибировать, то есть парализовать этот вирусный белок, что должно в теории защитить зараженную клетку и, в частности, позволить ей развить нормальный врожденный иммунный ответ».

В третьем случае речь идет о полимеразе вируса. Это фермент, главной биологической функцией которого является синтез полимеров нуклеиновых кислот. Именно он позволяет вирусу воспроизводить свой генетический материал и таким образом размножаться в организме человека. Обычно молекулярные тесты на полимеразах проводятся только с использованием чистых биохимических моделей. Однако применять на таких моделях высокопроизводительный скрининг очень трудно. Таким образом, цель здесь состоит в том, чтобы воспроизвести клеточную модель и производить тесты «ин витро». Целью ученых является разработка клеточных моделей, способных позволять ученым тестировать не только уже существующие препараты, но и новые фармакологические субстанции, что в конечном итоге может быстрее привести к разработке нового антивирусного лекарственного препарата. 

«В настоящее время много говорят о гидроксихлорохине, который оказывает также умеренное иммуносупрессивное, специфическое и неспецифическое противовоспалительное действие при аутоиммунных заболеваниях, а также о многих других методах лечения, в рамках которых, например, препарат Remdesivir применялся против лихорадки Эбола или целые коктейли антивирусных препаратов использовались против ВИЧ. Но пока ни один из этих методов не оказал терапевтического эффекта на новый коронавирус. Так что у нас еще есть много возможностей для разработки нового препарата, который будет действительно эффективен», — говорит профессор Карл-Хайнц Краузе.

Сотрудничать с фармацевтической индустрией

Внедренческий стартап-центр Neurix, расположенный в импозантном корпусе «La Tulipe» рядом с медицинским факультетом Женевского университета, не прекращал работать даже во время карантина. В настоящее время он занимается исследованиями, связанными в основном с новым коронавирусом. Компания была основана в 2011 году профессором Карл-Хайнцем Краузе (Karl-Heinz Krause) с целью стать связующим звеном между академической наукой и большим биотехнологическим бизнесом. 

Анализируя технологии и решения, разработанные в теории в университетских лабораториях, он и его коллеги пытаются понять, в какой степени эти прорывные технологии могут стать интересными для реального бизнеса, например для компаний фармацевтического сектора, находящихся в поиске новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний. Из последних достижений внедренческого центра — технология mini brain («мини-мозг») которая, используя стволовые клетки человека, позволяет воспроизводить в трехмерном пространстве ткань мозга человека. Эта технология, кроме того, способна распознавать факт заражения мозга Sars-CoV-2. 

«До сих пор средства массовой информации уделяли сравнительно мало внимания теме заражения нервных тканей коронавирусом. Однако некоторые исследования уже сейчас позволяют предположить, что респираторные и обонятельные нарушения, сопровождающие болезнь, как раз могут быть частично вызваны поражением нейрональных окончаний в соответствующих органах, — говорит Себастьен Моссер (Sébastien Mosser), исполнительный директор компании Neurix. — Заражать ткани мозга и вызывать неврологические расстройства, подобные Covid-19, были ранее способны и такие вирусы, как Sars-CoV (птичий грипп) и Mers-CoV (свиной грипп). И это как раз то, что мы и пытаемся экспериментально проверить нашими „мини-мозгами“. Цель таких опытов — лучше понимать механизмы воздействия коронавируса, с тем чтобы выйти однажды на новые методы лечения». 

Учитывая нынешний кризис в области здравоохранения «Neurix» готов поделиться своими наработками с ведущими компаниями в фармацевтической промышленности. Речь идет, в частности, о новых тестовых системах, опирающихся на разработанную группой профессора Краузе методологию высокопроизводительного скрининга моделей клеток. Фармацевтические компании могли бы с их помощью анализировать разрабатываемые ими новые активные фармацевтические субстанции, то есть уникальные химические вещества, с физиологическим действием которых на организм обычно связывают лечебные свойства того или иного лекарственного препарата.