Kipukkadó kórokozók: Ultrahanggal robbantották fel a COVID- és az influenzavírust

Képzeljük el, hogy a világot megbénító járványok ellen nem méregdrága gyógyszerekkel, bonyolult vegyi anyagokkal vagy fájdalmas injekciókkal...

Képzeljük el, hogy a világot megbénító járványok ellen nem méregdrága gyógyszerekkel, bonyolult vegyi anyagokkal vagy fájdalmas injekciókkal, hanem egyszerűen hanggal harcolunk.

Bár elsőre sci-fi filmbe illő ötletnek tűnik, a brazíliai São Pauló-i Egyetem kutatói nemrégiben bebizonyították, hogy a dolog nagyon is lehetséges. Laboratóriumi kísérletek során ultrahang segítségével sikerült darabokra törniük az influenza A (H1N1) és a COVID-19-et okozó SARS-CoV-2 vírusokat. (1)

A felfedezés teljesen új alapokra helyezheti a fertőzések elleni védelmet, és a jövőben zöld, fenntartható alternatívát kínálhat a hagyományos vírusellenes szerekkel szemben.

A módszer lényege meglepően elegáns és tiszta. Az ultrahanghullámok által kiváltott mikroszkopikus rezgések képesek feltépni a vírusrészecskéket körülvevő külső membránt, vagyis a burkot, aminek következtében a kórokozók teljesen inaktiválódnak. Úgy is fogalmazhatnánk, mintha egyetlen jól irányított kiáltással győznénk le a vírust.

A kutatást vezető Odemir Martinez Bruno számítógépes fizikus szemléletes hasonlattal élt: a kísérletek során bebizonyosodott, hogy a hanghullámok energiája olyan morfológiai, vagyis szerkezeti változásokat idéz elő a vírus burkában, amelyektől az végül felrobban, pontosan úgy, mint a pattogatott kukorica a mikrohullámú sütőben.

A laboratóriumi tesztekhez a kutatók nem futurisztikus fegyvereket, hanem a kórházakban már most is mindennaposan használt ultrahangos készülékeket alkalmaztak. A vírusmintákat a 3 és 20 megahertz közötti frekvenciatartománynak tették ki, majd precíz pillanatfelvételeken követték nyomon a fizikai változásokat. Végül letesztelték, hogy a kezelt SARS-CoV-2 minták képesek-e még megfertőzni a gazdasejteket modellező laboratóriumi sejttenyészeteket. Az eredmények magukért beszéltek: a vírusok külső burka látványosan megsemmisült, fertőzőképességük pedig drasztikusan visszaesett.

A technológia mögött rejlő fizikai jelenség az úgynevezett akusztikus rezonancia, amelynél kulcsfontosságú mind az ultrahang frekvenciája, mind a vírusrészecske alakja. A koncepció lényege, hogy a kibocsátott hanghullám frekvenciája pontosan megegyezik a vírusburok természetes rezgési frekvenciájával. Ez a találkozás felerősíti a rezgéseket, és végül szétzilálja a szerkezetet.

A zsenialitása abban rejlik, hogy erre az energiára kizárólag a vírus reagál, a környező egészséges gazdasejtek nem. A tesztek során a vírusrészecskék mérhetetlenül sebezhetőbbnek bizonyultak a környezetüknél, a környező sejtek hőmérséklete és pH-értéke stabil maradt, ami kizárja, hogy a pusztulást hő- vagy vegyi hatás okozta volna.

Ez a jelenség teljes mértékben geometriai alapokon nyugszik. A vizsgált burkos vírusok gömb alakúak, ami a legoptimálisabb forma az ultrahang-érzékenység szempontjából. A gömbölyű részecskék rendkívül hatékonyan nyelik el a hanghullámok energiáját, és ez a belső energia-akkumuláció vezet a burok felhasadásához. Ha ezek a részecskék háromszög vagy négyzet alakúak lennének, a hatás elmaradna.

Bár az ultrahangot ma is használják fogászati és sebészeti eszközök sterilizálására, az egy másik fizikai folyamaton, az úgynevezett kavitáción alapul. A kavitáció alacsony frekvencián működik, és a gázbuborékok összeomlásával válogatás nélkül elpusztít mindent, a szöveteket is. Ezzel szemben a magas frekvenciás akusztikus rezonancia mikroszkopikus pontossággal csak a célpontot támadja.

Az új eljárás hatalmas előnye a hagyományos gyógyszeres kezelésekkel szemben, hogy a vírusnak nem egy-egy molekuláris útvonalát, hanem a fizikai struktúráját veszi célba. Mivel a mutációk során a vírusok genetikai kódja ugyan változhat, de a fizikai alakjuk megmarad, a kutatók bíznak benne, hogy a módszer a jövőbeli variánsok ellen is hatékony marad, nem alakul ki ellene rezisztencia. A brazil kutatócsoport máris elkezdte vizsgálni, hogy az eljárás alkalmazható-e más veszélyes betegségek, például a dengue-láz, a Zika és a Chikungunya vírusok ellen is.

Természetesen fontos hangsúlyozni, hogy ez a felfedezés még nem jelent azonnal elérhető gyógyírt. A kutatás egyelőre szigorúan laboratóriumi körülmények között, sejttenyészeteken zajlott, messze még az állatkísérletek vagy a humán klinikai tesztek fázisa. A frekvenciák finomhangolására is rengeteg munka vár még a szakemberekre.

Flávio Protásio Veras farmakológus szerint azonban a stratégia rendkívül ígéretes a burkos vírusok ellen, különösen azért, mert a vegyi alapú vírusellenes szerek fejlesztése rendkívül bonyolult és gyakran bizonytalan kimenetelű. Ráadásul az ultrahang egy teljesen "zöld" megoldás: nem termel veszélyes hulladékot, nincs környezeti hatása, fájdalommentes és noninvazív. A Scientific Reports folyóiratban megjelent tanulmány egy izgalmas, új korszak kezdetét jelezheti az orvostudományban, ahol a jövő fegyvere a hang lesz. (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/s41598
(2) - https://www.sciencealert.com/scientists