Группа ученых из петербургского ЛЭТИ разработала инновационную систему экспресс-диагностики и лечения COVID-19 с помощью пептидов. Если разработка покажет свою эффективность на практике, можно будет сказать о настоящем научном прорыве.

Татьяна Зимина – ведущий научный сотрудник Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики, доцент кафедры микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ, кандидат физико-математических наук. Она руководит группой, получившей важный и крайне своевременный научный результат.

«Меня считают биологом»

Татьяна Михайловна Зимина окончила физфак Ленинградского государственного университета им. Жданова (ныне – СПбГУ), работала в Академии наук в Институте высокомолекулярных соединений, защитила кандидатскую диссертацию по специальности «биофизика» – ее работа как раз была связана с белками и пептидами. Затем 5 лет работала в Великобритании, потом оказалась в ЛЭТИ.

«При чем тут пептиды, вирусы, ведь ЛЭТИ – это электротехнический университет, и что я там делаю? – рассказывает Татьяна Зимина. – Меня называют биологом, хотя я – физик по образованию. Мы занимаемся микросистемами для биомедицинского экспресс-анализа и влезаем в разные области. Я читаю курс «Бионаноинженерия и бионика», и студентам-электрикам это очень нравится. Чтобы сделать, например, биочип, нужны технологии микроэлектроники, которые развиваются в ЛЭТИ. Кроме того, у ЛЭТИ уникальное положение: мы находимся в шаговой доступности от ведущих вузов и научных центров города, работающих в области медицины, биотехнологий. Рядом с нами – НИИ гриппа, Институт Пастера, Первый медицинский, Фармакадемия и другие. Наше сотрудничество с коллегами бывает очень эффективным. Идет сближение концепций, позиций и происходят изобретения и находки».

Татьяна Зимина рассказывает, что в Инжиниринговом центре микротехнологий и диагностики уже два десятка лет занимаются биоинформатикой. Татьяна Михайловна не устает восхищаться дальновидностью своего руководителя профессора Виктора Лучинина и ведущего научного сотрудника центра Владимира Карасева. Ученые еще в «доковидные» десятилетия начали заниматься разработками в области моделирования белковых структур, когда с помощью компьютерных программ ведется подробное описание их 3D-структуры, пространственной комплементарности, межмолекулярным взаимодействием, подвижности, их, так сказать, взаимоотношениями.

«Когда пришел новый коронавирус, мы стали с Карасевым обсуждать, что надо что-то придумать против него. И поняли, что самое уязвимое место – это шипы, которые состоят из белка. И поэтому сразу напрашивается вся эта компьютерная механика – надо найти такую структуру, которая найдет этот шип, присоединится к нему и сделает его безвредным. И чисто теоретически, с помощью численного моделирования, были найдены два пептида. Эти пептиды будут присоединяться к такому шипу и сделают невозможным его присоединение к клетке. Впрыскивание такого пептида в носоглотку поможет инактивировать вирус и снизить риск заболевания или даже пресечь его», – рассказывает она.

У группы ученых из ЛЭТИ сейчас две основные задачи. Первая – с помощью найденных пептидов добиться создания платформы – биочипа – для проведения экспресс-анализа на коронавирус. Вторая – связать вирус, сделать его беспомощным.

«На платформу – биочип – присоединяются эти пептиды, которые связывают вирус. Когда мы пропускаем жидкую биопробу, содержащую вирус, в микроканале с иммобилизованными пептидами, то они неизбежно соединяются, схватывают этот вирус. И тогда, осветив это соответствующим образом, мы находим вирус. Если не светится, то, соответственно, ничего нет», – рассказывает Татьяна Зимина.

Биочип должен быть недорогим, а процедура очень быстрой. Все это достижимо при выпуске больших серий. Чипы одноразовые, по существу, это плоская сэндвич-структура, похожая на карту памяти. Но ученые смотрят еще дальше: они хотят идентифицировать все имеющиеся коронавирусы, что также вполне возможно.

«Как додумались до создания такого биочипа? Это решение прямо напрашивается. Это, конечно, прорыв – не эйнштейновский, возможно, – но очень хороший. Может, кто-то подобное и придумал уже и сейчас это секретит, а потом начнут продавать по миллиону. Мы должны сделать так, чтобы это стоило не больше 500 рублей», – говорит Зимина.

«Есть только физические законы, и все. Снижается свободная энергия, и он зацепится и дальше не пройдет. Это блокировка – как узкая перчатка, когда не пошевелить пальцами. Блокировка подвижных шипов, мы их нейтрализуем», — кандидат физико-математических наук Татьяна Зимина.

Открытие в чашке Петри

Татьяна Зимина рассказывает: «Второе, что напрашивается из нашей первой разработки: если мы блокируем этот вирус, то можем те вирусы, которые попали в носоглотку, но не внедрились, обезвредить. И если человек может справиться с десятком вирусов, то с сотней или тысячей не может. Поэтому надо снизить вирусную нагрузку».

У ученых есть вариант – соединить два пептида своеобразной цепочкой, что позволит связывать вирусы друг с другом и обездвиживать их. В таком случае человек сможет просто откашляться или высморкаться и таким образом удалить вирусы из своей носоглотки.

Сейчас самое главное – найти место для испытаний. Ни один из петербургских институтов не может дать разрешения на практическую работу ученых из ЛЭТИ с живой культурой SARS-CoV-2.

«Ищем, обиваем пороги. Нам нужно всего-то иметь чашку Петри с культурой ткани наподобие эпителия и на них живой вирус. На него надо засыпать наш пептид и убедиться, что вирус прекратил свое действие. Но никто не рискует нас пустить – все посылают в новосибирский «Вектор», – огорчается Татьяна Зимина.

О том, насколько важным станет открытие петербургских ученых, может сказать именно практика. Но они не отчаиваются и продолжают стучаться в двери научных и медицинских центров, планируют обратиться в Минобрнауки, Минздрав и Роспотребнадзор. А может, даже в Минобороны. Если получится провести испытания, то Петербург, возможно, станет первым в России городом, разработавшим дешевый и простой экспресс-тест и даже одно из профилактических средств в борьбе с новым коронавирусом.

Ошибка природы

У Татьяны Зиминой нет ни страха, ни уважения к SARS-CoV-2. Она не считает его биологическим оружием или какой-то особой сверхзаразой.

«Вариант биооружия? Вряд ли. Мне нравится мнение нобелевского лауреата Люка Монтанье, открывателя ВИЧ. Он предположил, что новый коронавирус появился, возможно, при попытке создать вакцину или лекарство от ВИЧ, но что-то пошло не так. Он сказал, что всегда коронавирусы были безопасны, чихнул – и все, а тут появился монстр. Но при этом он сказал, что весь вирус SARS-CoV-2 настолько дурацкий, уродливый, что его природа скоро выплюнет, он эволюционно нежизнеспособен. В мире 650 тысяч человек ежегодно от гриппа умирают (по данным ВОЗ). Мы еще даже не дошли до этой цифры», – считает она.