Проникність наночастинок С60 фулерену крізь модельну ліпідну оболонку коронавіруса та їх протикоронавірусна дія в системі in ovo

Abstract

Актуальність. Актуальним питанням сучасної біомедицини є пошук потенційних шляхів щодо зменшення поширення коронавірусних інфекцій у популяціях людей і тварин та усунення впливу коронавірусу на їх організми. Мета роботи полягала у визначенні структурної організації С60 фулеренів у модельному клітинному середовищі, оцінці їх потенційної здатності проникати крізь модельну ліпідну оболонку коронавіруса, руйнуючи таким чином його цілісність, а також встановленню ефективності протикоронавірусної дії в системі in ovo. Матеріали і методи. Дослідження проводили з використанням програмного пакета Gromacs 2020 і силового поля Charmm36. Для побудови ліпідної оболонки коронавірусу застосовували web-ресурс CHARMM-GUI. В експериментах in ovo на курячих ембріонах використали вірусологічні та токсикологічні методи. Результати. Показано, що на початкових етапах молекулярної динаміки С60 фулерен формує незначні за розміром нанокластери у кількості 7–16 молекул, на що впливає їх вихідна концентрація у модельному клітинному середовищі. При цьому форма наноструктур для кількості молекул понад 16 може відрізнятися від правильної сферичної. Встановлено, що С60 фулерен та його нанокластери здатні проникати всередину ліпідної оболонки коронавірусу. Зокрема, поодинока молекула С60 може мігрувати, повністю заглиблюватися у ліпідну оболонку або пересуватися всередині неї. Встановлено, що водний розчин С60 фулеренів за максимально допустимої концентрації (МДК) 30 мкг/ембріон знижує інфекційну активність коронавірусу інфекційнoгo бронхіту курей (ІБК) при його застосуванні через 1, 2 і 4 год після інфікування коронавірусом чутливої біологічної системи. Висновки. Показано, що агрегація С60 фулеренів у модельному клітинному середовищі може відбуватися по-різному: або до проникнення у ліпідну оболонку коронавірусу, або всередині неї. С60 фулерени, як поодинокі, так і у складі нанокластерів, здатні утворювати пори в оболонці коронавірусу, руйнуючи його цілісність, що, можливо, призводить до порушення відповідних стадій циклу його реплікації та прикріплення до рецепторів клітини. Встановлено, що водний розчин С60 фулеренів при застосуванні за МДК проявляє противірусну активність щодо коронавірусу ІБК на його ранніх стадіях взаємодії з клітиною (1–4 год).

Keywords

• с60 фулерен
• коронавірус
• молекулярна динаміка
• протикоронавірусна активність