Szacuje się, że koronawirusy odpowiedzialne są za 30% wszystkich zakażeń układu oddechowego. Na przykład w 2002 roku pojawił się wcześniej nieopisany, wyjątkowo silnie zakaźny szczep SARS-CoV, który  wywołując epidemię, rozprzestrzenił się na ponad 30 krajów i pochłonął ponad 900 ofiar. Żaden ze znanych wówczas leków o działaniu antywirusowym nie wpływał hamująco na koronawirusa SARS. Co więcej, w 2012 roku pojawił się na Bliskim Wschodzie kolejny koronawirus zwierzęcy – MERS-CoV, który przenosi się na ludzi i powoduje ciężką, potencjalnie śmiertelną chorobę. Mimo że rokrocznie, zwłaszcza w okresie zima-wiosna, odnotowywanych jest wiele przypadków zachorowań wywołanych wirusem grypy czy wirusem hMPV (objawy grypopodobne), do tej pory nie jest znany żaden komercyjnie dostępny lek, który hamowałby infekcje wywołane przez hMPV, natomiast zmienność wirusa grypy, częste mutacje, lekoodporność i nie zawsze zadowalająca skuteczność immunologiczna szczepionek sprawiają, że mimo zagrożenia, które stwarza, grypa nie jest wystarczająco dobrze kontrolowaną chorobą.

W związku z powyższym istnieje potrzeba znalezienia skutecznych rozwiązań walki z wirusami układu oddechowego. Na temat opracowania nowych technologii zwalczania wirusów układu oddechowego redakcja portalu Laborant.pl rozmawiała z Justyną Ciejką - doktorantką Zespołu Nanotechnologii Polimerów i Biomateriałów, prowadzącą badania pod opieką dr hab. Krzysztofa Szczubiałki, prof. UJ oraz dr hab. Krzysztofa Pyrcia, kierownika Zespołu Wirusologii, na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ.

Tematem Pani pracy badawczej są rozpuszczalne polimery i nanocząstki o właściwościach antywirusowych, proszę przybliżyć temat swojej pracy.

W swoich badaniach skupiłam się na syntezie i modyfikacji rozpuszczalnych w wodzie polimerów oraz nanocząstek, które w założeniu mają bezpośrednio oddziaływać z wirusami, a tym samym blokować możliwość przyłączenia się ich do komórek organizmu człowieka lub pełnić funkcję ochronną polegającą na zabezpieczeniu komórek przed wniknięciem do nich wirusów. Ze względu na interdyscyplinarny charakter mojej pracy doktorskiej, badania chemiczne prowadzę na Wydziale Chemii UJ, natomiast biologiczne na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ.

W wyniku dotychczasowych badań, otrzymałam i scharakteryzowałam pod względem fizykochemicznym oraz biologicznym różne polimery oraz nanocząstki, które wykazują antywirusowe działanie względem wirusów należących do trzech różnych rodzin wirusów powodujących choroby układu oddechowego, tj. koronawirusów (a-koronawirus HCoV-NL63 oraz b-koronawirus MHV), ortomyksowirusów (wirus grypy typu A IAV), i paramyksowirusów (ludzki metapneumowirus hMPV) a także herpeswirusów (wirus opryszczki pospolitej HSV-1).

Wspomniała Pani, że prowadzi badania nad opracowaniem innowacyjnych nanomateriałów, czego dotyczy Projekt?

Projekt dotyczy poszukiwania leków, które mogłyby zostać wykorzystane w profilaktyce i leczeniu wirusowych chorób układu oddechowego, w szczególności powodowanych przez koronawirusy. Prowadzę stronę internetową (), na której można znaleźć szczegóły dotyczące postępów mojej pracy badawczej oraz więcej informacji na temat koronawirusów. Celem projektu jest rozszerzenie spektrum działania polimeru -  kationowego chitozanu. Do tej pory udało się wykazać, że polimer ten efektywnie hamuje rozwój infekcji wywołanej koronawirusami w warunkach in vitro na odpowiednich liniach komórkowych oraz ex vivo na komórkach nabłonka ludzkich dróg oddechowych. Jednakże spektrum zastosowań nowego polimeru może być znacznie większe, dzięki zastosowaniu narzędzi nanotechnologii. Aktualnie prowadzę badania nad opracowaniem i funkcjonalizacją nanocząstek, które mają bardzo dużą powierzchnię w stosunku do objętości, co pozwala na zwiększenie ilości miejsc aktywnych, oddziałujących z cząstkami koronawirusów. Może to stanowić skuteczną strategię otrzymywania substancji wykazującej znacząco silniejsze oddziaływanie antykoronawirusowe, niż badany wcześniej kationowo zmodyfikowany chitozan.

Jaki jest czas realizacji Projektu i jakich wyników się Pani spodziewa?

Projekt kończy się w czerwcu 2015 roku. Do tej pory z powodzeniem zsyntetyzowałam funkcjonalizowane nanocząstki, a obecnie realizuję etap badań biologicznych, sprawdzając właściwości antykoronawirusowe nowych materiałów w warunkach in vitro na odpowiednich liniach komórkowych, które są podatne na infekcje koronawirusami. Liczę na to, że nanomateriały nie będą cytotoksyczne. Jeżeli wyniki badań wykażą, iż jest inaczej, będę dążyć do optymalizacji ich właściwości, tak aby osiągnąć jak najwyższą aktywność przeciwkoronawirusową, przy jak najniższej cytotoksyczności.

Jakie ma Pani dalsze plany w związku z realizowanym Projektem antivirals? Czy zamierza Pani skomercjalizować badania?

Tak, wręcz jestem do tego zobligowana. Jednym z etapów Projektu, jest jego komercjalizacja dlatego też  prowadzimy współpracę z firmą farmaceutyczną. Do tej pory udało się nam opracować materiał polimerowy, który wykazuje właściwości przeciwkoronawirusowe.

Mamy nadzieję, że efektywność działania nanocząstek będzie jeszcze większa, co pozwoli na opracowanie skutecznego i bezpiecznego środka leczniczego przeciwko koronawirusom. Należy bowiem mieć na uwadze fakt, iż nadal brak jest komercyjnie dostępnych leków czy szczepionek, które efektywnie hamowałyby bądź zapobiegały infekcjom wywołanym przez koronawirusy.

Serdecznie dziękuję za rozmowę.

Anna Staszewska, Portal Laborant.pl