Ученые КФУ получили новые результаты на пути к открытию механизмов влияния на бактерии и вирусы

Исследователи НИЛ Омиксные технологии Института фундаментальной медицины и биологии КФУ расшифровали полный геном неизвестного вируса из природного источника, который в настоящее время определен как относящийся к семейству Phi29.

По утверждению научного сотрудника лаборатории Раихан Шах Махмуда, работа имеет прикладное значение для Республики Татарстан – в случае появления в регионе патогена, можно будет оперативно идентифицировать его, расшифровав геном.

Полученный результат дает возможность определить в лаборатории КФУ вид вируса, выделенного как из природного источника (почва, вода), так и из организма человека и животных, а также определять мутацию в геноме вируса.

Важно, что работы по расшифровке генома вируса, которые проводятся в лаборатории, имеют также целью поиск новых механизмов влияния, как на патогенные бактерии, так и на патогенные вирусы.

«В природе присутствует невероятное количество вирусов, которое в сотни раз превышает численность бактерий на нашей планете. Проще говоря, вирусы – самая многочисленная и неизученная группа живых существ на Земле, – поясняет Раихан Шах Махмуд. – Существуют вирусы, которые не представляют опасность для человека, но убивают патогенные бактерии, к примеру, к ним относят бактериофаг холерной палочки или дифтерии. Известно, что в борьбе с патогенными бактериями очень хороши бактериофаги, которые имеют ферменты или биомолекулы, воздействующие на патоген. И только секвенирование геномов этих непатогенных вирусов может помочь нам в открытии новых биомолекул, которые пригодятся в борьбе против инфекционных бактерий. Значимость этих исследований возрастает с учетом того, что антибиотики с течением времени теряют свою действенность из-за такого феномена как резистентность».

С непатогенными вирусами, а также с патогенными (в сотрудничестве с Гиссенским университетом), ученые КФУ работают уже несколько лет.

Известно, что непатогенные вирусы в основной массе заражают бактерии в почве и воде и не секрет, что долгое время выделить вирусы из природы было невозможно, тем более – выделить ДНК, определить вид вируса.

«Мы реализовывали проект, благодаря которому хотели найти уникальный ген, присутствующий у всех видов вирусов, и, конечно, не смогли сделать это, так как у вирусов, очевидно, таких нет, – комментирует ученый. – Поэтому единственным вариантом, который мог бы помочь нашей работе, оставалось секвенировать полный геном вируса. Сделать это нам удалось через очень трудоемкий процесс. Изначально у нас не получалось полностью «очистить» геном вируса от генома бактерии. Дело в том, что в секвенсе есть важный момент – даже самая малая часть, оставшаяся от бактерии, секвенируется тоже, что делает всю предыдущую работу бесполезной. В течение года мы «очищали» геном вируса и с третьей попытки смогли его отсеквенировать. Сегодня у нас имеются знания и о том, как работать с патогенными вирусами. И если в Казани, Татарстане, Приволжском регионе появится новый патоген, мы сможем определить его, расшифровав геном. Это, конечно, пионерская работа в регионе».

По словам исследователя, важно и то, что в вузе-партнере – Институте медицинской вирусологии в Гиссенском университете им. Юстуса-Либига, Германия – заинтересованы в совместной работы над проектами и ранее предоставили возможность работать с пандемическим гриппом H1N1, который стал известен как «свиной» грипп.

В настоящее время у лаборатории КФУ уже имеется определенный «багаж» публикаций – 25 статей в российский и зарубежных научных журналах, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science. А в 2013-2014 году научная работа лаборатории получила освещение в средствах массовой информации.

Во время стажировки в Германии Раихан Шах Махмуд экспериментально подтвердил, что существует средство, которое может в считанные часы побороть вирус гриппа в клетках.

Дело в том, что ещё в советские годы у учёных родилась идея: раз грипп относится к вирусам с генами в виде РНК (рибонуклеиновая кислота), то ферменты, способные разрушить РНК, убьют и сам вирус. Ноу-хау Казанского университета состояло в том, что в качестве противовирусного агента ученые выбрали биназу – фермент бактерий, который сохраняет активность в организме человека дольше, чем ферменты животных. А значит быстро и эффективно разрушает вирусную РНК, что и доказали эксперименты Шаха Махмуда.

Использовать такое лекарство можно, например, как спрей для носа. Но для того, чтобы препарат разрешили применять массово, необходимо провести затратные доклинические и клинические испытания.

К слову, сегодня на кафедре изу­чают эффективность биназы и в лечении рака.

А буквально месяц назад в журнале BioMedResearchInternational исследователи опубликовали работу, показывающую противовирусное действие рибонуклеазы в отношении энтеровирусов человека.

Однако основной целью Шах Махмуда остается борьба с вирусом гриппа.

«Уже сто лет человек не может побороть вирус гриппа. Мы знаем, что это рнк-содержащий вирус, как и вирус иммунодефицита человека, коронавирусы, риновирусы, вирус Эбола и прочие, которым очень сложно противостоять из-за его постоянно меняющегося генома. И полученный исследователями препарат не будет действовать просто потому что у вируса изменился геном и, соответственно, белковый состав, – отмечает Шах Махмуд. – Мы можем предположить, что эффективнее всего будет воздействие на вирусы на генном уровне, когда мутации не будут играть роль, так как препарат будет разрушать геном и вирус, соответственно, не будет развиваться. Пока нам удалось проверить действие рибонуклеазы на пандемическом гриппе H1N1, но если препарат будет воздействовать на все вирусы на генном уровне, то его можно будет использовать и для лечения животных, в сельском хозяйстве, что не менее важно».

Справочно:

Раихан Шах Махмуд приехал в Россию из Южной Азии – Народной Республики Бангладеш. Окончив курсы русского языка в Воронеже, поступил на биолого-почвенный факультет КГУ, получил диплом с отличием по специальности микробиология. Окончил аспирантуру Казанского федерального университета, получил ученую степень кандидата биологических наук. В настоящее время является м.н.с. в НИЛ биосинтеза и биоинженерии ферментов, научным сотрудником НИЛ Омиксные технологии ИФМиБ и главным инженером проекта в учебно-научной лаборатории масс-спектроскопии. Проводит партнерскую научную работу с Институтом медицинской вирусологии в Гиссенском университете им. Юстуса-Либига, Германия. О причине переезда в Россию говорит так: «Эта страна привлекала меня всегда, еще будучи школьником я много читал о России. Казань выбрал из-за ее сильнейшей биологической школы».