антибиотики и антивирусные препараты
May. 10th, 2020 10:10 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
aridmoorsПришел хороший вопрос: почему нет антивирусных препаратов, в чем принципиальная сложность их разработки?
Вот хочу ответить [сегодня простым языком].
Во-первых, сначала коснусь темы антибиотиков, потому что знаю, что до сих пор в России и в мире даже врачи частенько выписывают антибиотики при ОРВИ. И это НЕПРАВИЛЬНО. Почему?
ОРВИ - это "острая респираторно-вирусная инфекция", ака простуда. Это расшифровка аббревиатуры, но в реале это не совсем так - насколько я знаю, при симптомах простуды врачи иногда могут написать в диагнозе ОРВИ, при этом не сделав никаких тестов ни на грипп (который есть действительно вирусная инфекция), ни на бактерии.
Антибиотики - это лекарства, действующие НА БАКТЕРИИ. Вирус, с точки зрения биологии, не является живым. В том смысле, что он не растет и не размножается сам по себе - ему для размножения нужна чужая клетка. А вот клетка - это уже живой организм, она растет и делится. Вирус же - это такая молекула, нано-машина. Она не растет. Она как химическое вещество, просто вступает в реакцию. Очень сложную реакцию, но все равно - просто реакцию при присутствии других каких-то элементов.
Вот хорошая картинка, иллюстрирующая, что такое бактерия (большая клетка, живая) - и рядом с ней для сравнения вирусы - просто нано-машины. Они намного меньше клетки.
Антибиотики НЕ МОГУТ УБИТЬ ВИРУС. Потому что они действуют только на живые клетки. А вирус - не живая клетка. Поэтому если вы пришли к врачу с симптомами простуды, и врач сразу же выписал вам антибиотики - спросите его, а не надо ли сначала выяснить, бактериальная у вас инфекция или вирусная. Потому что если вы наедитесь антибиотиков при вирусной инфекции, вы просто убьете всю хорошую микрофлору у себя в организме, а вирусу от этого будет ни холодно, ни жарко.
Поскольку бактерия - это довольно большая живая клетка, есть много способов помешать ее жизненным функциям. Различные классы антибиотиков могут, например, разрушать оболочку бактериальной клетки, могут действовать на факторы роста бактерий и мешать их росту, или например препятствовать синтезу бактериальных протеинов внутри бактерий. Они действуют потому, что бактерия - живая, и в ней постоянно происходят какие-то жизненные процессы, необходимые для ее роста и размножения.
Внутри вирусов, взятых самих по себе, никаких процессов не происходит. Можно сказать, что вирус, как и любое химическое вещество, взятое в вакууме, просто лежит как камень. Никаких процессов. Чтобы процессы начались, чтобы вирус вступил в реакцию, нужна другая клетка - нужно присутствие "других химических веществ". Это, в грубом смысле, объясняет, почему сложно разработать антивирусные препараты: потому что нету никаких процессов, которые можно можно было бы остановить отдельно в вирусе - их там нет, этих процессов.
Чтобы остановить вирус, грубо говоря, надо остановить химическую реакцию ВНУТРИ ВАШИХ КЛЕТОК. Потому что вирус начинает "действовать", когда вступает в реакцию с ВАШЕЙ КЛЕТКОЙ. И процессы, которые вирус запускает, - это уже получаются процессы ВНУТРИ ВАШИХ КЛЕТОК.
И у нас получается дилемма: как мы можем остановить процесс, при этом не повреждая все остальные клетки вашего организма?
Антивирусные препараты существуют. Главное отличие их от антибиотиков - это что они не уничтожают вирус (антибиотики уничтожают бактерии). А вирус, который попал к вам в организм, сам по себе уничтожить нельзя. Почему?
Главная трудность связана со строением вируса - этой нано-машины. Как правило, "молекула" вируса состоит из цепочки нуклеиновых кислот, обернутой в протеиновую оболочку. Если у нас РНК-вирус, как САРС-КоВ-2 (нынешний коронавирус), то у нас РНК, обернутая протеинами для защиты. РНК - это очень нестабильная фигня. Дунь - рассыпется, плюнь - растает. При работе с РНК в лабе мы должны быть крайне осторожными и ходить на цыпочках, не дай бог дунешь своими соплями в пробирку с РНК - всё, всё потеряно, РНК рассыпется нафиг. Более того, даже если ее оставить при комнатной температуре, она рассыпется сама по себе. Очень нестабильная вещь.
И поэтому в коронавирусе РНК обернута протеиновой оболочкой для защиты. Когда вы моете руки с мылом, когда вы протираете ручки двери дезинфекционной жидкостью, вы разрушаете эту протеиновую оболочку, РНК остается без защиты, и ей очень быстро настает капут. ОЧЕНЬ быстро.
В лабах, которые работают с РНК, даже всё время на столе стоит специальный реагент, называется RNAse-ZAP. RNAse - это рибонуклеаза, энзим, который разрушает РНК. Так вот с человека этот энзим сыпется регулярно, постоянно и в огромных количествах, даже если вы просто сидите. И этот энзим разрушит всю вашу драгоценную РНК (нужную для опытов), если не обработать всё этим ZAP-ом. Вот настолько РНК нестабильна.
Поэтому когда мы дезинфицируем поверхности от коронавируса - мы по большей части уничтожаем протеиновую оболчку, защищающую вирусную РНК. Потому что без оболочки РНК беззащитна.
Ну вернемся к нашим баранам. Противовирусные препараты.
Так вот, если вирус можно уничтожить на поверхности предмета, облив его (предмет), скажем спиртом, то если вы примете много спирта внутрьвы станете очень пьяным, этот спирт не попадет напрямую на поверхность вируса, и следовательно не сможет разрушить вирусную оболочку. Потому что когда вы потребляете спирт, он не попадает ВНУТРЬ клеток, он метаболизируется в ЖКТ. Как же нам засунуть дезинфекцию внутрь клеток, пораженных вирусом? А никак. Это невозможно.
Поэтому всё, что нам остается - это пытаться как-то препятствовать размножению УЖЕ ПРОНИКШЕГО В ВАШИ КЛЕТКИ вируса, при этом делать это очень осторожно, чтобы не задеть процессы самих ваших клеток. И это очень сложная задача. Задача на нано-уровне. С нано-точностью. Что, сгласитесь, уже куда сложне, чем просто нафигачить в организм вещества (антибиотика), убивающего избирательно клетки бактерий, которые живые сами по себе и имеют свою, отдельную от человека биологию, примерно как пришельцы. Пришельцев можно остановить, когда они отличаются от нас, а если они внутри нас? Возникает ПРОБЛЕМА.
Противовирусные препараты, существующие сейчас, и находящиеся на уровне разработки, могут только препятствовать какой-нибудь ступени из цикла размножения вируса. Этих ступеней 5.
1. Проникновение в клетку.
2. Высвобождение вирусного генома и/или вирусных энзимов внутрь вашей клетки.
3. Размножение вирусных компонентов внутри вашей клетки за счет механизмов вашей клетки.
4. Сборка новых вирусов внутри вашей клетки.
5. Высвобождение новых вирусов наружу из вашей клетки.
Со всеми этими ступенями есть проблема. Например, взять пункт 1. Проникновение в клетку. Чтобы проникнуть в клетку эффективно, коронавирус САРС-2 (к примеру) действует, как профессиональный шпион. Он подходит к клетке, клетка ему говорит:
- Пароль!!
А он знает пароль (ему сообщили из штаба). Он такой:
- А вот $&&%Q%&&%!!!!!
И клетка ему дает войти, ничего не подозревая.
Пароль (протеин ACE2) мы сменить не можем. Мы можем только его заблокировать - весь. Как и со всеми остальными мерами - они в случае вируса могут приниматься только на уровне "страны" (организма), когда захватчик уже внедрился и находится среди наших. То есть мы можем отменить пароли - и тогда будут проблемы не только у захватчика, но и у наших агентов; если мы отменяем, скажем, ступень "размножение", то мы ее отменяем везде внутри "страны", что повлечет с собой соответствующие проблемы.
И как и при ситуации захвата, это у нас получается игра на скорость. Мы не успеваем оповестить всех своих, иногда это просто невозможно, да и меры у нас всегда такие, которые затрагивают и наши внутренние процессы, и в основном нам надо выиграть время, чтоб наше КГБ (иммунная система) включилось в игру и оперативно выявило и уничтожило подлого захватчика.
Как правило, при вирусной инфекции надо выиграть время, потому что наше КГБ действует очень хорошо. Если мы блокируем входы-выходы для вируса хотя бы на время, КГБ сможет подсобрать ресурсов и "натренировать спец-агентов" (антитела). И они уже выявят, какие конкретные признаки шпиона, и избирательно его уничтожат. К сожалению, КГБ организма (управление иммунной системой) пока науке неподвластно. Мы очень мало знаем об этом динамичном, скоростном и очень сложном процессе, чтобы им хоть как-нибудь внятно (и быстро) управлять. Тут, имхо, ключевое слово "быстро". Мы должны опередить вирус.
Иногда при ковиде советуют переливать кровь уже переболевших, в которой есть антитела к вирусу. Это примерно эквивалентно запуску в страну натренированных КГБ-агентов из другой дружественной страны. Там их уже натренировали, мы их запускаем, и они оперативно уничтожают захватчика. Впрочем, это уже растягивание аналогии.
Таким образом, для борьбы с подлыми захватчиками у нас есть два направления:
1. Пытаться препятствовать проникновению и размножению захватчиков "внутри страны" - и это очень сложно, потому что внутри страны все наши "приказы" распространяются на всю страну и мешают-препятствуют не только захватчику-вирусу, но и "нашим".
2. Пытаться помочь КГБ (иммунной системе) путем либо ее тренировки заранее (вакцины!), либо так, гуманитарной помощью - но она конечно куда менее эффективна. Управлять КГБ, как я и сказала, мы пока не умеем.
Надеюсь, вам было интересно, вопросы welcome.
Вот хочу ответить [сегодня простым языком].
Во-первых, сначала коснусь темы антибиотиков, потому что знаю, что до сих пор в России и в мире даже врачи частенько выписывают антибиотики при ОРВИ. И это НЕПРАВИЛЬНО. Почему?
ОРВИ - это "острая респираторно-вирусная инфекция", ака простуда. Это расшифровка аббревиатуры, но в реале это не совсем так - насколько я знаю, при симптомах простуды врачи иногда могут написать в диагнозе ОРВИ, при этом не сделав никаких тестов ни на грипп (который есть действительно вирусная инфекция), ни на бактерии.
Антибиотики - это лекарства, действующие НА БАКТЕРИИ. Вирус, с точки зрения биологии, не является живым. В том смысле, что он не растет и не размножается сам по себе - ему для размножения нужна чужая клетка. А вот клетка - это уже живой организм, она растет и делится. Вирус же - это такая молекула, нано-машина. Она не растет. Она как химическое вещество, просто вступает в реакцию. Очень сложную реакцию, но все равно - просто реакцию при присутствии других каких-то элементов.
Вот хорошая картинка, иллюстрирующая, что такое бактерия (большая клетка, живая) - и рядом с ней для сравнения вирусы - просто нано-машины. Они намного меньше клетки.
Антибиотики НЕ МОГУТ УБИТЬ ВИРУС. Потому что они действуют только на живые клетки. А вирус - не живая клетка. Поэтому если вы пришли к врачу с симптомами простуды, и врач сразу же выписал вам антибиотики - спросите его, а не надо ли сначала выяснить, бактериальная у вас инфекция или вирусная. Потому что если вы наедитесь антибиотиков при вирусной инфекции, вы просто убьете всю хорошую микрофлору у себя в организме, а вирусу от этого будет ни холодно, ни жарко.
Поскольку бактерия - это довольно большая живая клетка, есть много способов помешать ее жизненным функциям. Различные классы антибиотиков могут, например, разрушать оболочку бактериальной клетки, могут действовать на факторы роста бактерий и мешать их росту, или например препятствовать синтезу бактериальных протеинов внутри бактерий. Они действуют потому, что бактерия - живая, и в ней постоянно происходят какие-то жизненные процессы, необходимые для ее роста и размножения.
Внутри вирусов, взятых самих по себе, никаких процессов не происходит. Можно сказать, что вирус, как и любое химическое вещество, взятое в вакууме, просто лежит как камень. Никаких процессов. Чтобы процессы начались, чтобы вирус вступил в реакцию, нужна другая клетка - нужно присутствие "других химических веществ". Это, в грубом смысле, объясняет, почему сложно разработать антивирусные препараты: потому что нету никаких процессов, которые можно можно было бы остановить отдельно в вирусе - их там нет, этих процессов.
Чтобы остановить вирус, грубо говоря, надо остановить химическую реакцию ВНУТРИ ВАШИХ КЛЕТОК. Потому что вирус начинает "действовать", когда вступает в реакцию с ВАШЕЙ КЛЕТКОЙ. И процессы, которые вирус запускает, - это уже получаются процессы ВНУТРИ ВАШИХ КЛЕТОК.
И у нас получается дилемма: как мы можем остановить процесс, при этом не повреждая все остальные клетки вашего организма?
Антивирусные препараты существуют. Главное отличие их от антибиотиков - это что они не уничтожают вирус (антибиотики уничтожают бактерии). А вирус, который попал к вам в организм, сам по себе уничтожить нельзя. Почему?
Главная трудность связана со строением вируса - этой нано-машины. Как правило, "молекула" вируса состоит из цепочки нуклеиновых кислот, обернутой в протеиновую оболочку. Если у нас РНК-вирус, как САРС-КоВ-2 (нынешний коронавирус), то у нас РНК, обернутая протеинами для защиты. РНК - это очень нестабильная фигня. Дунь - рассыпется, плюнь - растает. При работе с РНК в лабе мы должны быть крайне осторожными и ходить на цыпочках, не дай бог дунешь своими соплями в пробирку с РНК - всё, всё потеряно, РНК рассыпется нафиг. Более того, даже если ее оставить при комнатной температуре, она рассыпется сама по себе. Очень нестабильная вещь.
И поэтому в коронавирусе РНК обернута протеиновой оболочкой для защиты. Когда вы моете руки с мылом, когда вы протираете ручки двери дезинфекционной жидкостью, вы разрушаете эту протеиновую оболочку, РНК остается без защиты, и ей очень быстро настает капут. ОЧЕНЬ быстро.
В лабах, которые работают с РНК, даже всё время на столе стоит специальный реагент, называется RNAse-ZAP. RNAse - это рибонуклеаза, энзим, который разрушает РНК. Так вот с человека этот энзим сыпется регулярно, постоянно и в огромных количествах, даже если вы просто сидите. И этот энзим разрушит всю вашу драгоценную РНК (нужную для опытов), если не обработать всё этим ZAP-ом. Вот настолько РНК нестабильна.
Поэтому когда мы дезинфицируем поверхности от коронавируса - мы по большей части уничтожаем протеиновую оболчку, защищающую вирусную РНК. Потому что без оболочки РНК беззащитна.
Ну вернемся к нашим баранам. Противовирусные препараты.
Так вот, если вирус можно уничтожить на поверхности предмета, облив его (предмет), скажем спиртом, то если вы примете много спирта внутрь
Поэтому всё, что нам остается - это пытаться как-то препятствовать размножению УЖЕ ПРОНИКШЕГО В ВАШИ КЛЕТКИ вируса, при этом делать это очень осторожно, чтобы не задеть процессы самих ваших клеток. И это очень сложная задача. Задача на нано-уровне. С нано-точностью. Что, сгласитесь, уже куда сложне, чем просто нафигачить в организм вещества (антибиотика), убивающего избирательно клетки бактерий, которые живые сами по себе и имеют свою, отдельную от человека биологию, примерно как пришельцы. Пришельцев можно остановить, когда они отличаются от нас, а если они внутри нас? Возникает ПРОБЛЕМА.
Противовирусные препараты, существующие сейчас, и находящиеся на уровне разработки, могут только препятствовать какой-нибудь ступени из цикла размножения вируса. Этих ступеней 5.
1. Проникновение в клетку.
2. Высвобождение вирусного генома и/или вирусных энзимов внутрь вашей клетки.
3. Размножение вирусных компонентов внутри вашей клетки за счет механизмов вашей клетки.
4. Сборка новых вирусов внутри вашей клетки.
5. Высвобождение новых вирусов наружу из вашей клетки.
Со всеми этими ступенями есть проблема. Например, взять пункт 1. Проникновение в клетку. Чтобы проникнуть в клетку эффективно, коронавирус САРС-2 (к примеру) действует, как профессиональный шпион. Он подходит к клетке, клетка ему говорит:
- Пароль!!
А он знает пароль (ему сообщили из штаба). Он такой:
- А вот $&&%Q%&&%!!!!!
И клетка ему дает войти, ничего не подозревая.
Пароль (протеин ACE2) мы сменить не можем. Мы можем только его заблокировать - весь. Как и со всеми остальными мерами - они в случае вируса могут приниматься только на уровне "страны" (организма), когда захватчик уже внедрился и находится среди наших. То есть мы можем отменить пароли - и тогда будут проблемы не только у захватчика, но и у наших агентов; если мы отменяем, скажем, ступень "размножение", то мы ее отменяем везде внутри "страны", что повлечет с собой соответствующие проблемы.
И как и при ситуации захвата, это у нас получается игра на скорость. Мы не успеваем оповестить всех своих, иногда это просто невозможно, да и меры у нас всегда такие, которые затрагивают и наши внутренние процессы, и в основном нам надо выиграть время, чтоб наше КГБ (иммунная система) включилось в игру и оперативно выявило и уничтожило подлого захватчика.
Как правило, при вирусной инфекции надо выиграть время, потому что наше КГБ действует очень хорошо. Если мы блокируем входы-выходы для вируса хотя бы на время, КГБ сможет подсобрать ресурсов и "натренировать спец-агентов" (антитела). И они уже выявят, какие конкретные признаки шпиона, и избирательно его уничтожат. К сожалению, КГБ организма (управление иммунной системой) пока науке неподвластно. Мы очень мало знаем об этом динамичном, скоростном и очень сложном процессе, чтобы им хоть как-нибудь внятно (и быстро) управлять. Тут, имхо, ключевое слово "быстро". Мы должны опередить вирус.
Иногда при ковиде советуют переливать кровь уже переболевших, в которой есть антитела к вирусу. Это примерно эквивалентно запуску в страну натренированных КГБ-агентов из другой дружественной страны. Там их уже натренировали, мы их запускаем, и они оперативно уничтожают захватчика. Впрочем, это уже растягивание аналогии.
Таким образом, для борьбы с подлыми захватчиками у нас есть два направления:
1. Пытаться препятствовать проникновению и размножению захватчиков "внутри страны" - и это очень сложно, потому что внутри страны все наши "приказы" распространяются на всю страну и мешают-препятствуют не только захватчику-вирусу, но и "нашим".
2. Пытаться помочь КГБ (иммунной системе) путем либо ее тренировки заранее (вакцины!), либо так, гуманитарной помощью - но она конечно куда менее эффективна. Управлять КГБ, как я и сказала, мы пока не умеем.
Надеюсь, вам было интересно, вопросы welcome.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
пока не могу понять почему
Date: 2020-05-13 04:18 am (UTC)понимаете? вернемся к компам, где все понятнее
есть 2 типа систем
в 1 можно запускать все что угодно и антивирус анализирует и предупреждает, вот это потенциально опасно или известно что опасно
в 2 - ничего не запустится из того что изначально не проверено и не поставлено с дистрибутивом, примеры - разные Pen Drive Linux (на USB флешке или подобное) в котором вообще разделы где находятся программы закрыты от любых операций изменений
вот это мое непонимание - зачем идти в биологии по пути анализа разного рода и собирания антител и выработки иммунитетов когда можно было сделать абсолютный иммунитет - все это не из списка 10000 (ну или 1 млн ) шаблонов - все уничтожается
НЕ анализировать проще и НАДЕЖНЕЕ... и убивать свои поврежденные клетки не придется...
Re: пока не могу понять почему
Date: 2020-05-13 06:57 am (UTC)2. вам уже объяснили -- на микроуровне затраты на сравнивание с шаблоном настолько велики, что на проверку заноса полезных веществ в клетку будут тратиться эти же полезные вещества в сравнимом количестве. потому что проверка химическая, а не побитовое сравнение как в электронике.
сравнивание с шаблоном затратнее обучения иммунной си
Date: 2020-05-13 10:29 am (UTC)смотрите
в случае если уничтожаем все что ненужно - иммунная система работает просто с органиченным списком разрешенного, анализ нового не нужен, список может быть большим, но список имеет ограниченный...
в случае же как сейчас надо обучать иммунную систему... обучение происходит опытным путем - клетка заболела - начинаем учиться, клетка не заболела - учиться не надо
немного пофантазируем, но фантазии конечно не имеют отношения к реальной проблема
возьмем простой пример - наш желудок как хим сосуд... или кожа... "технически" ничего бактериального или вирусного в желудке оставаться не может, в желудке все что в него попало "превращается" в химические соединения... или кухня где еда почти полностью перерабытывается...
иначе говоря - в воображении - человек в агрессивной биологической среде помещается внутри 100% скафандра биологической защиты сквозь который поступать могут только известные химические вещества... фильтрами или любыми другими средствами... термически, электромагнитное излучение (вплоть до жесткого рентгена) или химически (мы моем поверхности жирорастворяющими растворами чтобы разрушить оболочку вируса).
поэтому например вирусный рак не распознается иммунной системой на первый этапах - иммунная система НЕ научена распознавать
в первом же варианте - вирус не может проникнуть потому что будет уничтожен сразу, до проникновения
предполагаю что как бы ни был большим разрешенный список веществ он все равно всегда меньше любых вариантов на которые тренируется иммунная система...
т.е. ответ который Вы привели - неполный...
Re: сравнивание с шаблоном затратнее обучения иммунной
Date: 2020-05-13 10:48 am (UTC)смотрите, в клетку привезли 1 у.е. питательного вещества.
для сравнения нужно отщепить определённое количество, проанализировать etc.
на микроуровне на это будет тратиться >1 у.е. питания, так что анализ не окупается.
проще и дешевле действовать постфактум, бить больные клетки, а питание в клетку запускать по ферментному ключу-ответу, без анализа.
ваши дальнейшие аналогии страдают синдромом "почему рыбы не двоякодышащие, ведь так удобнее?". ответ: эволюционно это было затратно и ненужно, потому и не сформировалось, за исключением пары видов, которые не выживают в естественном отборе вне своих узких ареалов обитания (где двойное дыхание даёт преимущества).
Re: сравнивание с шаблоном затратнее обучения иммунной
Date: 2020-05-13 01:30 pm (UTC)в организм привезли 200 гр питательных веществ (после уже "помывки" и термической обработки), вещества попали в ЖКТ, обработаны и потом попали в кровь и разнесены по организму клеткам
т.е. приготавливая пищу мы как бы по возможности убираем все что может быть неполезно для желудка, можно приготавливать пищу и полностью стерилизуя
с дыханием у человека получилось не очень технологично, было бы надежнее если бы дыхательный фильтр пропускал бы только О2 и выпускал бы СО2 и никакие элементы крупнее этих молекул проникнуть в легкие не могли бы
конечно это был бы не человек или это человек в скафандре
или "человек" живущий в специальном помещении, как например в Blade Runner 2