Prof. dr. Dušan Turk je skupaj s sodelavci Odseka za biokemijo, molekularno in strukturno biologijo na Institutu Jožef Stefan (IJS) ter tujimi kolegi v znanstveni reviji Science objavil članek z naslovom "X-ray screening identifies active site and allosteric inhibitors of SARS-CoV-2 main protease – Presejalni test z rentgensko difrakcijo na kristalih glavne proteaze razkril zaviralce virusa SARS-CoV-2".
"Članek vzbuja upanje, da smo napravili velik korak k zdravilu proti covidu-19," so na spletni novinarski konferenci sporočili z IJS. Kot so zapisali, je virus SARS-CoV-2 za človeštvo nov patogeni organizem, na katerega imunski sistem ne najde vedno pravega odziva in ki lahko vodi v huda bolezenska stanja, ta pa se v določenem deležu primerov končajo s smrtnim izidom.
Cepljenje prebivalstva je v teku, vendar proizvodne kapacitete ne zadoščajo, da bi precepili prebivalstvo, še preden se bo virus spremenil do te mere, da bo treba narediti nova cepiva. Dodatno otežuje situacijo spomin imunskega sistema, ki v tem primeru ohrani zaščito pred virusom le krajši čas, pojasnjujejo. Zato je smiselno iskati zdravila, to so učinkovine, ki bi lahko olajšale potek bolezni oziroma pozdravila obolele. Razvijanje novih zdravil pa je večinoma dolgotrajen proces, zato je po navedbah IJS smiselno izhajati iz obstoječih učinkovin, ki so že v uporabi oziroma so bile vsaj deloma klinično preizkušene.
Kot pojasnjujejo, zdravila delujejo na molekularne tarče. Ker imajo virusi relativno majhen genom, omogoča skrajni domet današnje stopnje razvoja znanosti in tehnologij presejati posamezne virusne proteine. Ti nastanejo, potem ko se SARS-CoV-2 genom v obliki RNK v celici gostitelja iz bralnih okvirov prevede v aminokislinska zaporedja.
Po cepitvi s proteazo teh peptidov nastanejo proteini, ki omogočijo nastanek novih virusnih delcev. Zato je najbolj izpostavljena in raziskana tarča virusnega proteina glavna proteaza, imenovana Mpro. Mpro je cisteinska proteaza. Zaviranje, to je inhibicija tega proteolitičnega encima, lahko tako prepreči nastajanje novih virusov in s tem ustavi bolezen.
In tega področja se je lotil mednarodni konzorcij 30 institucij pod vodstvom nemške raziskovalne ustanove DESY (Deutsche Elektronen Synchrotron) in Univerze v Hamburgu, ki se je vzpostavil ob nastopu epidemije bolezni covid-19 marca lani. Zastavil je masovni presejalni test potencialnih zaviralcev delovanja Mproja na osnovi 5953 substanc iz dveh knjižnic učinkovin za ponovno uporabo. Te substance so nato kokristalizirali z Mprojem oziroma so z njimi namočili kristale Mproja, še navajajo v IJS.
Približno polovica substanc je omogočila snemanje difrakcijskih podatkov, 43 jih je bilo izdvojenih za nadaljnjo analizo, ki je vodila do 29 struktur kompleksov. Večina, to je 16 substanc, se je vezala v aktivno mesto encima, preostanek pa na druga vezavna mesta. Ta so še posebej zanimiva, ker gre za tako imenovana alosterična mesta, ki posredno delujejo na aktivnost encima in zato ne delujejo na podobne cisteinske proteaze gostitelja. Tako izbrane substance so nanesli na kulture celic, okužene z virusom SARS-CoV-2: 11 med njimi se je izkazalo za uspešne zaviralce virusa.
V članku izpostavljene substance je po pojasnilih IJS smiselno testirati zaradi njihovih učinkov, saj bi lahko blažile bolezen, njihova struktura pa lahko služi kot izhodiščna substanca v postopkih optimizacije – ti bodo lahko privedli do učinkovin, ki bodo ustavile delovanje molekul MProja v pacientih.
"Pričakujem, da bo teh 11 substanc, ki smo jih izpostavili, zagrabila medicinska oziroma farmacevtska stroka in jih poskušala validirati tudi v praksi. Če so neke substance že validirane in v splošni uporabi, so validirane pod določenimi pogoji in za določeno bolezen – zdaj pa je treba preveriti, pod kakšnimi pogoji so primerne tudi za drugo in kako učinkovite so," je ob tem povedal Turk.
Članek v reviji Nature odpravlja nestabilnosti v tekočinah z uporabo plazme
Prof. dr. Uroš Cvelbar, vodja Odseka za plinsko elektroniko, pa je v reviji Nature je skupaj s sodelavci iz Koreje objavil članek "Stabilisation of liquid instabilities by ionised gas jet – Stabilizacija tekočinskih nestabilnosti z ioniziranim curkom plina".
Ste se kdaj vprašali, kako bi bilo, če bi nenadoma pihnili skozi slamico v kozarec soka ali skočili v bazen, pa ne bi prišlo do značilnega brizganja ali tako imenovanega "špricanja" tekočine? Pljuski so ena od nestabilnosti, ki so značilne za mehaniko tekočin ter zagotavljajo fascinantno raznolikost zaporednih fotografij tekoče površine in nastajanje kapljic med udarcem. Vrste brizganja se razlikujejo glede na lastnosti tekočine ali medsebojno delujočega vira, ki je lahko bodisi objekt v trdnem stanju (npr. kamen), druga tekočina (npr. kapljica iste tekočine) ali plin (npr. veter). Pljuski nastanejo na podlagi površinskih razmer in drugih nestabilnosti tekočine zaradi različnih mehanizmov. Ena takih nestabilnosti so tudi valovi na vodni gladini – ti so posledica tako imenovane Kelvin-Helmholzove nestabilnosti, ki jo ustvari veter. Z razelektritvijo vetra pa valov na površini zaradi pihanja ne bi bilo več. Širše so podobne nestabilnosti vidne tudi v atmosferah planetov in lun, denimo pri formiranju oblakov na Zemlji, rdeči pegi na Jupitru ipd. Zato bo to odkritje pomagalo tudi pri razumevanju nastanka in obnašanja šibko ioniziranih atmosfer planetov.
V mednarodni ekipi so svoje znanje in kompetence združili raziskovalci KFE (Institute of Plasma Technology, Korean Institute of Fusion Energy), KAIST in Instituta Jožef Stefan, vodili so jo Sanghu Park, Vonho Choe in Cvelbar. Gre za nadaljevanje skupnih raziskav, ki so se pričele v okviru bilateralnega sodelovanja ARRS s Korejo in nadaljevala skozi leta. Predhodno so že skupaj razvozlali nastanek električnega vetra zaradi sklopitve nabitih delcev z nevtralnimi, ki je povzročilo elektrohidrodinamsko silo. Te ugotovitve so pred dvema letoma že objavili v reviji Nature Communications. Tokrat pa so ugotovili, da lahko podoben pojav uporabijo za stabilizacijo nestabilnosti tekočine, torej z uporabo plazme, ki nastaja nad tekočino pri določenih pogojih in katere lastnosti lahko vplivajo na obnašanje medfaze plin-tekočina, kar vodi do nevtralizacije tekočinskih pojavov, kot je denimo oscilacijsko gibanje.
Za upodobitev hidrodinamičnih nestabilnosti v tekočini so raziskovalci uporabili manjšo posodo, v katero so natočili deionizirano vodo, ter opazovali obnašanje tekočine pri udarnem curku plina in takrat, ko je bil ta plin ioniziran. Študija je bila izvedena na vodni votlini, ki jo ustvarja curek plina na vodno površino, ta pa je prikazoval nihajna gibanja, vrtince, mehurčke in brizge. Nenadoma, ko je bil plin ioniziran z vklopom plazemske razelektritve, so se te nestabilnosti končale. Ugotovili so, da je mogoče te stabilizacije pripisati ustvarjeni elektrohidrodinamični sili s strogim znanstvenim proučevanjem kritičnih parametrov in zapletenim modeliranjem.
Kot so še sporočili z IJS, ustreznost te študije ponuja nov vpogled v do sedaj neznane fizikalne procese in medsebojne odvisnosti šibko ioniziranih plinov, običajno znanih kot hladna plazma, in deformabilnih dielektričnih materialov, med katere spadajo tudi plazemsko-tekoči sistemi. Ugotovitve raziskave pa bi lahko pomagale izboljšati številne industrijske procese, ki vključujejo curke plinov, kot so npr. postopki pri izdelavi jekla, reaktivni pogonski sistemi, reaktivne črpalke itd. Z uporabo tega koncepta bo možno tako kontrolirati nekatere procese v tekočinah, ki izhajajo iz nestabilnosti in so nezaželeni.
KOMENTARJI (121)
Opozorilo: 297. členu Kazenskega zakonika je posameznik kazensko odgovoren za javno spodbujanje sovraštva, nasilja ali nestrpnosti.