Медицинская маска и ген ACE2 – внешняя и внутренняя защита от COVID19

Актуальность

Вспышка пневмонии, вызванной коронавирусом тяжёлого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2), начавшаяся в городе Ухань, Китай, в конце 2019 года, стала глобальной пандемией.

Одним из обязательных правил этого периода стала внешняя защита, а именно – ношение медицинских масок. Защитные свойства масок вызывают споры.

Помимо внешней защиты у человека есть и внутренний уровень защиты от вирусов – генетический. И SARS-CoV-2, и SARS-CoV проникают в клетки-хозяева через рецептор ангиотензинпревращающего фермента (ACE2), который экспрессируется в различных органах человека. 

Подавление ACE2 может способствовать множественному повреждению органов при COVID-19. Спайковый гликопротеин SARS-CoV-2, который связывается с ACE2, является потенциальной мишенью для разработки конкретных лекарств, антител и вакцин.

Поэтому изучение разнообразия медицинских масок и вариантов гена ACE2 является актуальным для защиты здоровья человека.

Цель

Проверить стерильность медицинских масок и изучить разнообразие генов ACE2.

Задачи

1. Изучить литературу по патогенным микроорганизмам.
2. Сделать смывы с медицинских масок на твёрдые питательные среды.
3. Определить микроорганизмы, выросшие на твёрдых питательных средах.
4. Провести сравнительный анализ аминокислотных последовательностей ACE2.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Питательные LB-среды
• Чашки Петри
• Центрифуга для микропробирок
• Предметные и покровные стёкла
• Автоклав
• Микропипетки переменного объёма на 1000, 200 и 20 мкл и наконечники к ним
• Световой микроскоп
• Персональный компьютер с установленным ПО
• Онлайн-информационная база данных NCBI (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)

Описание

Работа над проектом состояла из теоретических и практических исследований.

После анализа литературы по патогенным микроорганизмам автор пришёл к следующим выводам.

1. Медицинские маски являются неотъемлемой частью жизни общества во время эпидемий различных заболеваний.
2. В микрофлоре воздуха жилых помещений содержится больше патогенных и условно патогенных организмов, чем в атмосферном воздухе.
3. Патогенные микроорганизмы попадают в воздух с различных поверхностей, следовательно, нужно ежедневно проводить влажную уборку помещений.
4. Исходя из того, что медицинская маска защищает только от попадания жидких аэрозолей в организм, можно сделать вывод, что медицинская маска в основном защищает окружающих людей от заражения, а не того, кто носит её.

Далее автором были выполнены практические исследования:

1. Сравнение последовательности белка ACE2 с похожими белками. Вариации белков ACE2 определяют степень защиты от вирусов. Для изучения разнообразия белков ACE2 был проведён поиск белковых последовательностей ACE2 в генетической базе данных NCBI и Банке нуклеотидных последовательностей Европейского института биоинформатики EMBL-EBI.

Вывод: мутации S19P и Е329G в исследуемых белках отсутствуют, исследуемые белки могут быть менее устойчивыми к прикреплению SARS CoV2.

2. Приготовление твёрдых питательных LB-сред для чашек Петри. Автор сделал смывы с трёх видов медицинских масок (по времени ношения: которую не носили, которую носили 1 час и которую носили 1 день) в чашки Петри с твёрдой питательной средой.

Смывы были сделаны с двух сторон каждого вида масок в отдельную секцию чашки Петри. В одной секции каждой чашки Петри смыв – с внутренней стороны маски, а во второй – с внешней стороны. После проведения смывов с медицинских масок автор подписал на нижней стороне чашек Петри коэффициент поношенности каждой маски, дату проведения смывов и секции, куда делали смывы с внутренней и внешней сторон маски.

Для проведения микроскопии организмов, которые выросли в чашках Петри, был приготовлен препарат «Раздавленная капля». Используя приготовленный препарат «Раздавленная капля» и световой микроскоп, автор провёл микроскопию содержимого чашек Петри. Морфологический анализ микроорганизмов, выросших в чашках Петри, выявил разнообразные виды грибов и дрожжей, находящихся на медицинских масках.

Цели и задачи проекта были выполнены.

Результаты работы/выводы

Известно, что белки ACE2 с мутацией S19P и мутацией E329G влияют на различие в межмолекулярных взаимодействиях с вирусным спайковым белком. Сравнительный анализ выявил, что в белках 3–6 на позиции 19 стоит аминокислота S, на позиции 329 – E, а у белков 1 и 2 на этих позициях – H и N соответственно. По полярности H и N не отличаются от S и E. Они все являются полярными, незаряженными R-группами. Следовательно, замена аминокислот S на Н и E на N не приводит к изменению структуры. Мутации S19P и Е329G в исследуемых белках отсутствуют. Таким образом, исследуемые белки могут быть менее устойчивыми к прикреплению SARS CoV2.

Морфологический анализ микроорганизмов, выросших в чашах Петри, позволил обнаружить, что патогенная микрофлора может накапливаться не только в зависимости от периода ношения медицинской маски, но и от условий её хранения.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГБНУ ВНИИСБ