У коронавируса нашли щит из сахара. Исследователи отмечают, что именно он помогает так легко поражать клетки человека. Эти данные помогут быстрее разработать вакцину.

Ученые из лаборатории «Амаро» в Калифорнийском университете Сан-Диего с помощью компьютерного моделирования узнали, что у коронавируса есть большое количество шипов, покрытых гликанами. Это полисахариды или олигосахариды, состоящие из моносахаридных звеньев. Так вирус маскируется, чтобы незаметно проникать в клетки.

Гликаны покрывают каждый из белковых шипов коронавируса. Они располагаются на спайковых белках вируса и составляют примерно 40% их веса. Исследователи смогли выяснить, что они имеют решающее значение для инфицирования здоровых клеток, обеспечивая проникновение вируса в них. Более того, моделирование показало, что гликаны также подготавливают коронавирус к инфекции, меняя форму спайкового белка, чтобы способствовать инфицированию. 

Низкая плотность гликана у SARS-CoV-2 означает, что у иммунной системы остается меньше препятствий для нейтрализации вируса с помощью антител. Ученые надеются, что эти фундаментальные исследования пополнят базу знаний необходимых для победы над COVID-19. Новое понимание его защитных механизмов поможет ученым в разработке вакцины и вариантов лечения вируса.

«Если изучать вирус ближе, то можно действительно увидеть, насколько эффективен его гликановый щит, — заявил Ромми Амаро, профессор биохимии Калифорнийского университета в Сан-Диего. — Именно они и отвечают за первоначальное инфицирование в клетке человека. Эти фундаментальные выводы пополнят существующие знания ученых. Чем больше мы знаем об особенностях SARS-CoV-2, тем больше у нас возможностей для борьбы с ним». 

Уровень заражения COVID-19 может быть в 80 раз выше, чем считалось

Эпидемиологи из университет штата Пенсильвания считают, что первоначальный уровень инфекции COVID-19 был недооценен из-за проблем с тестированием бессимптомных и альтернативно симптоматических лиц, а также из-за невозможности идентифицировать ранние случаи. Новое исследование опубликовано в журнале Science.

Исследователи оценили частоту выявления симптоматических случаев COVID-19 в США за март этого года. Они взяли данные центров по контролю и профилактике заболеваний. По результатам выяснилось, что первоначальные оценки распространения вируса были сильно занижены.

Мы проанализировали случаи ГПЗ (гриппоподобных заболеваний) в каждом штате, чтобы оценить число случаев, которые нельзя отнести к гриппу и которые превышают сезонные исходные уровни. Когда вы вычитаете их, у вас остается то, что мы называем избытком ГПЗ — это случаи, которые нельзя объяснить ни гриппом, ни типичным сезонным изменением респираторных патогенов. 

Джастин Сильверман, доцент в Колледже информационных наук и технологий, медицинского факультета Пеннского штата. 

Размер наблюдаемого всплеска избыточного ГПЗ соответствует 8,7 миллионам новых случаев в течение последних трех недель марта. Для сравнения, официально было зарегистрировано примерно 100 000 случаев в аналогичный период времени. 

Исследователи также использовали этот процесс для оценки уровня инфицирования в каждом штате. Они отметили, что в штатах, где уровень инфицирования на душу населения был выше, отмечалось увеличение избыточной ГПЗ. Первоначальные оценки были весьма ниже реальной картины. Ситуация выровнялась после того, как государства начали завершать тестирование на антитела.

По словам Сильвермана, результаты показывают, что серьезные последствия от COVID-19 связаны не только с его летальностью, сколько с тем, насколько быстро он смог распространиться в сообществах на начальном этапе. 

Из-за коронавируса антибиотики стали опаснее

Ученые считают, что у зараженных коронавирусной инфекцией людей при употреблении антибиотиков может существенно осложниться протекание инфекции, сообщает информационно-новостной портал evo-rus.com.

Когда только COVID-19 начали выявлять у людей в китайском Ухане, для лечения таких пациентов медики стали применять антибиотики. На то время никому не было известно об эффекте подобных лекарств.

При этом Джеффри Стрич, исследователь и врач из клинического центра Национальных институтов здравоохранения США, считает, что врачей не стоит обвинять в лечении зараженных COVID-19 пациентов антибиотиками, поскольку медики применяли известные всем действия при подобного рода заболеваниях.

По его словам, когда специалист сталкивается с пациентами, у которых заболевание протекает в тяжелой форме, когда фиксируются летальные случаи от неизвестного вируса, этот самый специалист сделает все возможное, чтобы оказать помощь таким людям.

Коллеги Стрича подчеркнули, что у половины умерших пациентов, зараженных коронавирусной инфекцией, отмечались признаки бактериальных заражений. Как раз их и лечили медики, используя антибиотики. Бактерии же выработали восприимчивость к лекарствам.

В связи с этим ученые озабочены тем, что на планете будет появляться большее число заболеваний, для лечения которых обыкновенных антибиотиков будет недостаточно, поскольку заболевания неуязвимы перед подобными лекарствами.

Ученые создают модели белков вируса высокого разрешения для борьбы с COVID-19

Во время пандемии COVID-19 исследователи из Мичиганского государственного университета стали инициаторами проектов, направленных на содействие международным усилиям по разработке методов лечения вируса. Одним из таких исследователей является доктор Майкл Фейг, который является частью кафедры биохимии и молекулярной биологии. Он и его коллега доктор Лим Хео создали высокоточные модели для вируса SARS-CoV-2. Зачем им это понадобилось?

Новые высокоточные модели теперь можно использовать в дальнейших исследованиях, в которых проверяется, как определенные химические вещества реагируют на белки. Эти модели используются в качестве отправной точки другими исследователями для скрининга существующих лекарств. Также они могут быть применены для разработки новых лекарств для против COVID-19.

В рамках борьбы с коронавирусом ученые выделили три основные задачи:

• разработка вакцин,
• эпидемиологическое моделирование,
• поиск методов лечения путем повторного использования существующих лекарств и в конечном итоге разработки новых лекарств.

Доктор Фейг работает над достижением третьей цели. В то время как другие исследователи участвуют в клиническом методе «проб и ошибок», работа ученого позволяет использовать более точный подход. Он меньше полагается на догадки, поскольку он касается моделирования и возможного тестирования химических реакций на основе белковых структур.

Работа его группы особенно важна тем, что она предоставляет лучшие модели, которые могут быть созданы сегодня для белков SARS-CoV-2 с неизвестными структурами. Именно поэтому скрининг лекарственных препаратов другими исследовательскими группами может быть более эффективным.

Конечно, его работа также довольно сложная. Хотя его группа уже имеет установленный протокол для создания высокоточных моделей, группа доктора Фейга обычно фокусируется на меньших белковых мишенях.

Сейчас процесс, который использует его группа, очень затратен в вычислительном отношении, и чем больше и сложнее структура, тем больше вычислительных ресурсов требуется для генерации ее моделей. Ученые отмечают, что одна из проблем, с которой им приходится сталкиваться, это «срочность и масштабность» пандемии COVID-19.

Исследовательская группа во главе с доктором Фейгом почти завершила создание моделей высокой точности отдельных белков SARS-CoV-2 для передачи их другим исследовательским группам. Большинство сгенерированных моделей для белков доступны для всеобщего сведения и начинают использоваться учеными, которые работают над разработкой методов лечения COVID-19. Доктор Фейг объяснил, что следующим шагом для его группы является работа по объединению этих белков в «более биологически важные единицы» и в конечном итоге создание полной высокоточной модели вируса.

COVID-19 может вызывать диабет даже у здоровых людей

Медики предупреждают, что заражение коронавирусом может повлечь за собой появление симптомов острого диабета, который может сохраниться даже после исцеления от вируса.

Недавние исследования в Англии и других странах показали, что взрослые с диабетом 1 и 2 типа подвергаются повышенному риску смерти при заражении COVID-19, особенно если они плохо контролируют глюкозу. Однако в начале июня несколько уважаемых ученых со всего мира написали письмо в Медицинский журнал Новой Англии (NEJM), в котором говорится, что COVID-19 не просто повышает риск, но фактически может спровоцировать диабет у тех, кто от него не страдал.

Существует два основных типа диабета. Тип 1 вызывается собственной иммунной системой организма, атакующей островковые клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин — такие заболевания называются аутоиммунными. В конце концов, у человека попросту не остается островковых клеток, и, следовательно, он больше не может производить инсулин для контроля уровня глюкозы в крови. Мы не знаем, что именно провоцирует аутоиммунный ответ, но исследователи часто отмечают вирусные инфекции в качестве возможного триггера.

Диабет 2 типа возникает, когда островковые клетки должны вырабатывать огромное количество инсулина, потому что основные органы-мишени (печень, мышцы, жир) не реагируют на него так, как должно. Это приводит к тому, что клетки в итоге истощаются и умирают.

В течение многих лет медики отмечали тот факт, что вирусные инфекции могут быть связаны с появлением у пациента симптомов диабета. Сахарный диабет 1 типа, к примеру, проявляется сезонно, что часто наблюдается при вспышках вирусных инфекций. Кроме того, вирусы могут также вызывать разрушение «фабрик» островковых клеток, продуцирующих инсулин в поджелудочной железе, вызывая хронический аутоиммунный ответ.

На сегодняшний день зарегистрированы случаи острого диабета, развивающегося при паротите и энтеровирусных инфекциях. Также существуют весомые доказательства, связывающие один конкретный энтеровирус, Коксаки-В1, с классическим аутоиммунным диабетом типа 1.

Но что насчет COVID-19?

До пандемии COVID-19 в Восточной Азии произошла вспышка атипичной пневмонии (2002−04), которая также была вызвана коронавирусом. У больных с ОРВИ были зарегистрированы случаи острого диабета, которые не наблюдалась у пациентов с пневмонией, вызванной по другим причинам.

В большинстве случаев диабет сходил на нет через два-три года, но у 10% пациентов он так и не прошел.

Коронавирусы, ответственные за текущие и предыдущие вспышки, имеют сходный путь проникновения в клетки. Специальные белки на поверхности вируса прикрепляются к рецепторам ACE2, которые в изобилии присутствуют в клетках легких, почек и островков в поджелудочной железе.

Предполагается, что после попадания на островковые клетки агенты COVID-19 нарушают нормальную функцию клеток, что влечет за собой уже нарушение стабилизации уровня глюкозы в крови посредством секреции инсулина. Также не исключено, что проникновение вируса приводит к острому воспалению, которое убивает островковые клетки.

Так вызывает ли COVID-19 диабет? Однозначного ответа на это вопрос нет. Однако в письме NEJM медики предполагают, что COVID-19 действительно может вызвать диабет 1 или 2 типа, поскольку симптомы говорят сами за себя. Не исключено, что он даже способствует развитию новой, ранее неизвестной формы диабета. Ученые отмечают, что им необходимо продолжать собирать статистические данные и проводить дальнейшие исследования, чтобы дать четкий и однозначный ответ на этот пугающий вопрос.

Посмотрите, какие органы коронавирус атакует первыми и как это происходит

Чтобы изучить, как новый коронавирус разрушает организм, ученые выращивают миниатюрные органы в лаборатории. Исследования этих органоидов выявляют универсальность вируса при проникновении в легкие, печень, почки и кишечник. Ученые также экспериментируют с лекарствами в этих мини-тканях, чтобы выяснить, могут ли такие методы лечения быть подходящими для лечения людей. Исследование опубликовано в научной электронной библиотеке bioRxiv.

После тысяч госпитализированных пациентов и вскрытий после летальных случаев врачи знают, что SARS-CoV-2 может оказать разрушительное воздействие на органы. Но пока не ясно, вызван ли этот ущерб непосредственно вирусом или вторичными осложнениями инфекции.

Ученые для своих исследований используют органоиды — искусственные мини-органы, чтобы показать, куда в организме распространяется вирус, какие клетки он заражает и какой вред наносит.

Вся прелесть органоидов в том, что они напоминают истинную морфологию тканей. 

Томас Эфферт, клеточный биолог из Университета Йоханнеса Гутенберга 

Вирусологи обычно изучают вирусы, используя клеточные линии или клетки животных, культивируемые в чашке Петри. Но они не моделируют инфекцию SARS-CoV-2 достаточно хорошо по одной причине. Клетки из чашки не покажут, что происходит в теле при заражении, говорят исследователи.

Органоиды лучше демонстрируют, что SARS-CoV-2 делает с тканями человека, говорит Нурия Монтсеррат, биолог стволовых клеток в Институте биоинженерии Каталонии в Барселоне, Испания. По словам Монтсеррат, их можно выращивать так, чтобы они включали клетки разных типов и могли принимать форму оригинального органа в течение нескольких недель. Кроме того, они дешевле, чем модели животных. Также использование органоидов более этично.

И все же исследования SARS-CoV-2 в органоидах имеют ограничения. Они не отражают перекрестные помехи между органами, которые происходят в организме. Это значит, что результаты все еще должны быть подтверждены на животных моделях и в клинических исследованиях, говорит Барт Хаагманс, вирусолог в Erasmus MC в Роттердаме, Нидерланды.

Эксперимент с органоидами наглядно показал, что SARS-CoV-2 делает с клетками дыхательной системы, от верхних дыхательных путей до легких.

Кадзуо Такаяма, биолог стволовых клеток в Университете Киото, Япония, и его коллеги разработали органоиды бронхов с четырьмя различными типами клеток. Когда его команда заразила их SARS-CoV-2, они обнаружили, что вирус в основном нацелен на стволовые клетки. Теперь исследователи планируют изучить, может ли вирус распространяться от базальных к другим клеткам.

Из верхних дыхательных путей вирус может проникнуть в легкие и вызвать дыхательную недостаточность. Это одно из самых серьезных осложнений COVID-19. Используя мини-легкие, Шуйбин Чен, биолог стволовых клеток в Weill Cornell Medicine в Нью-Йорке, показал, что некоторые клетки умирают после заражения. Также что вирус вызывает выработку белков, известных как хемокины и цитокины, которые могут вызвать острый иммунный ответ. Многие люди с тяжелой формой COVID-19 пострадали от такой известной иммунной реакции, как цитокиновый шторм.

Почему клетки легких умирают у пациентов, пока остается загадкой — из-за повреждения, вызванного вирусом, самоиндуцированного разрушения или из-за обработки иммунными клетками.

Из легких SARS-CoV-2 может распространяться на другие органы, но исследователи не были уверены, как именно вирус распространялся. В экспериментах с органоидами, также сделанными из плюрипотентных стволовых клеток, они показали, что SARS-CoV-2 может инфицировать эндотелий — клетки, выстилающие кровеносные сосуды, который затем позволяет вирусным частицам проникать в кровь и циркулировать по всему организму. Отчеты о патологии поврежденных кровеносных сосудов у людей с COVID-19 также подтверждают эту гипотезу.

Исследования органоидов предполагают, что, попав в кровь, вирус может заразить сразу несколько органов, в том числе почку, как утверждают ученые. Хотя вирус инфицировал почечные органоиды и некоторые клетки погибли, исследователи не уверены, является ли это прямой причиной дисфункции почек, наблюдаемой у некоторых пациентов.

Другое исследование органоидов печени показало, что вирус может инфицировать и убивать клетки, которые способствуют выработке желчи, известные как холангиоциты. Многие ученые считают, что повреждение печени, наблюдаемое у людей с COVID-19, было вызвано гиперактивным иммунным ответом или побочными эффектами лекарств.

Вирус также может размножаться в клетках, которые выстилают тонкую и толстую кишку, известных как энтероциты, согласно исследованию Science, в котором использовались кишечные органоиды.

Несмотря на впечатляющие результаты исследований, использование органоидов для изучения взаимодействия «вирус-хозяин» находится в зачаточном состоянии. Исследователи утверждают, что необходимы более сложные органоидные системы, чтобы лучше понять, как вирус взаимодействует с иммунной системой организма и причиняет вред.

Почему коронавирус влияет на обоняние