Возможный ответ молекулярной биотехнологии на вызов SARS-CoV-2

Пандемия COVID-19, вызванная коронавирусом SARS-CoV-2, затронула практически все стороны жизнедеятельности большинства стран и народов. B течение 2020 г. заболели COVID-19 порядка 100 млн жителей Земли, из которых 2 млн человек умерли. Поэтому фармацевтические компании многих стран включились в гонку по скорейшему созданию профилактических противовирусных вакцин. Однако не исключена вероятность, что парентеральные вакцины против быстро мутирующего пандемического коронавируса могут оказаться недостаточно эффективными, поскольку создаются без должной проверки на отдаленные побочные эффекты.

B качестве возможной альтернативы традиционному парентеральному вакцинированию в настоящей мини-обзорной статье рассматривается подход, предусматривающий кроме интраназальной адъювантной вакцинации фармакологическую инактивацию коронавируса с помощью рибо-фавипиравира, рекомбинантных аргининдеиминазы, РНКазы L и лактоферрина, а также биогенных наночастиц серебра или меди - препаратов, полученных с использованием современных молекулярно-биотехнологических методов.

1. COVID-19 data repository by the Center for Systems Science and Engineering (CSSE) at Johns Hopkins University [Electronic resource]. - 2021. - Mode of access: https://github.com/CSSEGISandData/COVID-19. - Date of access: 07.03.2021.

2. SARS and MERS: recent insights into emerging coronaviruses / E. de Wit [et al.] // Nat. Rev. Microbiol. - 2016. -Vol. 14, N 8. - P 523-534. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2016.81

3. Nano-based approach to combat eme^i^ viral (И1РАН virus) infection / R. G. Kerry [et al.] // Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. - 2019. - Vol. 18. - P 196-220. https://doi.org/10.1016/j.nano.2019.03.004

4. Tyrrell, D. А. Cultivation of viruses from a high proportion of patients with colds / D. А. Tyrrell, M. L. Bynoe // Lancet. - 1966. - Vol. 289, N 7428. - P 76-77. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(66)92364-6

5. Transmission electron microscopy imaging of SARS-CoV-2 / S. Prasad [et al.] // Indian J. Med. Res. - 2020. - Vol. 151, N 2-3. - P 241-243. https://doi.org/10.4103/ijmr.IJMR_577_20

6. The proximal видт of SARS-CoV-2 / K. G. Andersen [et al.] // Nat. Med. - 2020. - Vol. 26, N 4. - P 450-452. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0820-9

7. Repurposed drugs, molecular vaccines, immune-modulators, and nanotherapeutics to treat and prevent COVID-19 associated with SARS-CoV-2, a deadly nanovector / T. Dube [et al.] // Adv. Ther. - 2020. - Vol. 4, N 2. - АН. 2000172. https://doi.org/10.1002/adtp.202000172

8. SARS-CoV-2 life cycle: stages and inhibition targets [Electronic resource]. - 2020. - Mode of access: https://www.antibodies-online.com/resources/18/5410/sars-cov-2-life-cycle-stages-and-inhibition-targets. - Date ofaccess: 07.03.2021

9. The COVID-19 vaccine development landscape / T. T. Le [et al.] // Nat. Rev. Drug Discov. - 2020. - Vol. 19, N 5. -P 305-306. https://doi.org/10.1038/d41573-020-00073-5

10. The SARS-CoV-2 vaccine pipeline : an overview / W. H. Chen [et al.] // Curr. Trop. Med. Rep. - 2020. - Vol. 7, N 2. -P. 61-64. https://doi.org/10.1007/s40475-020-00201-6

11. The establishment of resident memory B cells in the lung requires local antigen encounter / S. R. Allie [et al.] // Nat. Immunol. - 2019. - Vol. 20, N 1. - P. 97-108. https://doi.org/10.1038/s41590-018-0260-6

12. Superior immunogenicity of HCV envelope glycoproteins when adjuvanted with cyclic-di-AMP, a STING activator or archaeosomes / A. Landi [et al.] // Vaccine. - 2017. - Vol. 35, N 50. - P. 6949-6956. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2017.10.072

13. Viromimetic STING agonist-loaded hollow polymeric nanoparticles for safe and effective vaccination against Middle East respiratory syndrome coronavirus / L. C. Lin [et al.] // Adv. Func. Mat. - 2019. - Vol. 29, N 28. - Art. 1807616. https://doi.org/10.1002/adfm.201807616

14. Создание рекомбинантного штамма Escherichia coli - продуцента диаденилатциклазы и ее использование для синтеза цикло-ди-АМФ / И. С. Казловский [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. бiял. навук. - 2015. - № 4. -С. 51-55.

15. Optimization of formulations consisting of layered double hydroxide nanoparticles and small interfering RNA for efficient knockdown of the target gene / Y. Wu [et al.] // ACS Omega. - 2018. - Vol. 3, N 5. - P. 4871-4877. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b00397

16. Intercalation and release of dinucleotides from a nanodimensional layered double hydroxide / A. S. Shchokolova [et al.] // Chemical and Biochemical Physics: A Systematic Approach to Experiments, Evaluation, and Modeling. - Oakville (Canada), 2016. - P. 317-327.

17. Shedding and immunogenicity of live attenuated influenza vaccine virus in subjects 5-49 years of age / S. L. Block [et al.] // Vaccine. - 2008. - Vol. 26, N 38. - P. 4940-4946. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2008.07.013

18. Risk in vaccine research and development quantified / E. S. Pronker [et al.] // PLoS ONE. - 2013. - Vol. 8, N 3. -Art. e57755. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0057755

19. Immune response and possible therapeutics in COVID-19 / A. Dutta [et al.] // RSC Adv. - 2021. - Vol. 11. - P. 960-977. https://doi.org/10.1039/D0RA08901J

20. Remdesivir in adults with severe COVID-19: a randomised, double-blind, placebo-controlled, multicentre trial / Y. Wang [et al.] // Lancet. - 2020. - Vol. 395, N 10263. - P. 1569-1578. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31022-9

21. Elfiky, A. A. Ribavirin, Remdesivir, Sofosbuvir, Galidesivir, and Tenofovir against SARS-CoV-2 RNA dependent RNA polymerase (RdRp): a molecular docking study / A. A. Elfiky // Life Sci. - 2020. - Vol. 253. - Art. 117592. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.117592

22. Favipiravir (T-705), a novel viral RNA polymerase inhibitor / Y. Furuta [et al.] // Antiviral Res. - 2013. - Vol. 100, N 2. - P. 446-454. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2013.09.015

23. Experimental treatment with Favipiravir for COVID-19: an open-label control study / Q. Cai [et al.] // Engineering. - 2020. - Vol. 6, N 10. - P. 1192-1198. https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.03.007

24. de Clercq, E. New nucleoside analogues for the treatment of hemorrhagic fever virus infections / E. de Clercq // Chem. Asian J. - 2019. - Vol. 14. - P. 3962-3968. https://doi.org/10.1002/asia.201900841

25. Uric acid elevation by favipiravir, an antiviral drug / E. Mishima [et al.] // Tohoku J. Exp. Med. - 2020. - Vol. 251, N 2. - P. 87-90. https://doi.org/10.1620/tjem.251.87

26. Способ получения кинетинрибозида : пат. 20102 Респ. Беларусь / А. И. Береснев, С. В. Квач, Л. А. Ерошевская, А. И. Зинченко; заявитель Институт микробиологии НАН Беларуси. - № а20130261; заявл. 04.03.2013; опубл. 30.06.2016.

27. Ингибирование синтеза РНК и репродукции вируса клещевого энцефалита под действием рибонуклеазы / Р. И. Салганик [и др.] // Докл. АН СССР. - 1968. - Т. 180, № 6. - С. 1473-1475.

28. Ильинская, О. Н. Рибонуклеазы как противовирусные агенты / О. Н Ильинская, Р. Шах Махмуд // Молекуляр. биология. - 2014. - Т. 48, № 5. - С. 707-717.

29. Makarov, A. A. Cytotoxic ribonucleases: molecular weapons and their targets / A. A. Makarov, O. N. Ilinskaya // FEBS Lett. - 2003. - Vol. 540, N 1-3. - P. 15-20. https://doi.org/10.1016/s0014-5793(03)00225-4

30. Severe outcomes among patients with coronavirus disease 2019 (COVID-19) United States, February 12-March 16, 2020 / S. Bialek [et al.] // MMWR. - 2020. - Vol. 69, N 12. - Р. 343-346. https://doi.org/10.15585/mmwr.mm6912e2

31. Molecular mechanisms for the adaptive switching between the OAS/RNase L and OASL/RIG-I pathways in birds and mammals / E. Rong [et al.] // Front. Immunol. - 2018. - Vol. 9. - Art. 1398. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01398

32. Engineering of bacterial strain-producer of chimeric protein containing human annexin A5 and Escherichia coli adenosine deaminase / A. I. Zinchenko [et al.] // East. Eur. Sci. J. (Dusseldorf). - 2017. - N 4. - P. 5-11.

33. Arginine depletion as a therapeutic approach for patients with COVID-19 / J. M. Grimes [et al.] // Int. J. Infect. Dis. - 2021. - Vol. 102. - P. 566-570. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2020.10.100

34. Izzo, F. Pegylated arginine deiminase lowers hepatitis C viral titers and inhibits nitric oxide synthesis / F. Izzo, M. Montella, A. P. Orlando // J. Gastroenterol. Hepatol. - 2007. - Vol. 22, N 1. - P. 86-91. https://doi.org/10.1111/j.1440-1746.2006.04463.x

35. Lactoferrin: a glycoprotein involved in immunomodulation, anticancer, and antimicrobial processes / Q. Rascon-Cruz [et al.] // Molecules. - 2021. - Vol. 26, N 1. - Art. 205. https://doi.org/10.3390/molecules26010205

36. Novel coronavirus infection in hospitalized infants under 1 year of age in China / M. Wei [et al.] // JAMA. - 2020. -Vol. 323, N 13. - P. 1313-1314. https://doi.org/10.1001/jama.2020.2131

37. The role of iron in the pathogenesis of COVID-19 and possible treatment with lactoferrin and other iron chelators / H. M. Habib [et al.] // Biomed. Pharmacother. - 2021. - Vol. 136. - АгР 111228. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2021.111228

38. Kim, J. The role of Iron metabolism in lung inflammation and injury / J. Kim, M. Wessling-Resnick // J. Allergy Ther. – 2012. – Vol. 3, N 4. https://doi.org/10.4172/2155-6121.S4-004 [Abstract].

39. Cavezzi, А. COVID-19: hemoglobin, iron, and hypoxia beyond inflammation. А narrative review / А. Cavezzi, E. Troiani, S. Corrao // Clin. Pract. - 2020. - Vol. 10, N 2. - АгР. 1271. https://doi.org/10.4081/cp.2020.1271

40. The antiviral properties of human milk: a multitude of defence tools from mother nature / D. Morniroli [et al.] // Nutrients. - 2021. - Vol. 13, N 2. - АгР. 694. https://doi.org/10.3390/nu13020694

41. Krupinka, А. M. Clinical aspects of the use of lactoferrin in dentistry / А. M. Krupinka, Z. Bogucki // J. Oral Biosci. -2021. https://doi.org/10.1016/jjob.2021.02.005

42. Chang, R. Lactoferrin as potential preventative and adjunct treatment for COVID-19 / R. Chang, T. B. Ng, W. Z. Sun // Int. J. Antimicrob. Agents. – 2020. – Vol. 56, N 3. – Art. 106118. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2020.106118

43. Development of dairy herd of transgenic goats as biofactory for large-scale production of biologically active recombinant human lactoferrin / I. Semak [et al.] // Transgen. Res. - 2019. - Vol. 28. - P 465-478. https://doi.org/10.1007/s11248-019-00165-y

44. Получение рекомбинантного лактоферрина человека из молока коз-продуцентов и его физиологические эффекты / В. С. Лукашевич [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. - 2016. - Т. 60, № 1. - С. 72-81.

45. АН that glitters is not silver-a new look at microbiological and medical applications of silver nanoparticles / P Kowalczyk [et al.] // Int. J. Mol. Sci. - 2021. - Vol. 22, N 2. https://doi.org/10.3390/ijms22020854

46. Silver nanoparticles are broad-spectrum bactericidal and virucidal compounds / H. H. Lara [et al.] // J. Nanobiotechnol. -2011. - Vol. 9. - АгР. 30. https://doi.org/10.1186/1477-3155-9-30

47. Antiviral and immunomodulatory activity of silver nanoparticles in experimental RSV infection / D. Morris [et al.] // Viruses. - 2019. - Vol. 11, N 8. - АгР. 732. https://doi.org/10.3390/v11080732

48. Efficient and quick inactivation of SARS coronavirus and other microbes exposed to the surfaces of some metal catalysts / J. Han [et al.] // Biomed. Environ. Sci. - 2005. - Vol. 18, N 3. - P. 176-180.

49. Potent antiviral effect of silver nanoparticles on SARS-CoV-2 / S. S. Jeremiah [et al.] // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2020. - Vol. 533, N 1. - P 195-200. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.09.018

50. Hati, S. Impact of thiol-disulfide balance on the binding of Covid-19 spike protein with angiotensin-converting enzyme 2 receptor / S. Hati, S. Bhattacharyya // ACS Omega. – 2020. – Vol. 5, N 26. – P. 16292–16298. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c02125

51. Virucidal effect against coronavirus SARS-CoV-2 of a silver nanocluster/silica composite sputtered coating / C. Balagna [et al.] // Open Ceram. – 2020. – Vol. 1. – Art. 100006. https://doi.org/10.1016/j.oceram.2020.100006

52. Green synthesis of metallic nanoparticles and their potential applications to treat cancer / D. Zhang [et al.] // Front. Chem. – 2020. – Vol. 8. – Art. 799. https://doi.org/10.3389/fchem.2020.00799

53. Синенок, Д. Н. Биохимическое получение наночастиц меди / Д. Н. Синенок, Л. Л. Биричевская, А. И. Зинченко // Сахаровские чтения 2017 г.: экол. проблемы XXI века : материалы 17-й Междунар. науч. конф., Минск, 18-19 мая 2017 г. / МГЭИ им. А. Д. Сахарова БГУ. - С. 219-220.

54. Synthesis and antimicrobial activity of monodisperse copper nanoparticles / T. Kruk [et al.] // Colloids Surf. B: Biointerfaces. - 2015. - Vol. 128. - P 17-22. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2015.02.009