Zespół z Uniwersytetu São Paulo (USP) w Brazylii wykazał, że wysokoczęstotliwościowe ultradźwięki – zbliżone do tych wykorzystywanych w typowym badaniu USG – mogą fizycznie rozrywać otoczki wirusa grypy A (H1N1) oraz SARS-CoV-2, nie uszkadzając przy tym ludzkich komórek. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie „Scientific Reports”.
Zjawisko rezonansu akustycznego
Opisany przez badaczy mechanizm opiera się na rezonansie akustycznym: gdy fala dźwiękowa trafia w obiekt o zbliżonej częstotliwości drgań własnych, energia zaczyna się w nim kumulować, aż struktura nie wytrzyma napięcia. W eksperymentach laboratoryjnych naukowcy poddawali próbki wirusów działaniu ultradźwięków o częstotliwości 3–20 MHz, czyli takich, jakie generują standardowe aparaty wykorzystywane w diagnostyce obrazowej. Pod ich wpływem osłonki SARS-CoV-2 i wirusa grypy A ulegały rozerwaniu, a tak uszkodzone wirusy traciły w warunkach laboratoryjnych zdolność do zakażania komórek gospodarza.
– To trochę jak walka z wirusem za pomocą krzyku – opisuje efekt prof. Odemir Martinez Bruno z Instytutu Fizyki w São Carlos (USP), który koordynował badanie.
Dlaczego ginie wirus, a nie komórka
Kluczowe znaczenie ma geometria. Wiele wirusów otoczkowych, w tym koronawirusy i wirusy grypy, ma kształt zbliżony do kuli, a to właśnie sferyczne cząstki najefektywniej pochłaniają energię fal ultradźwiękowych. Energia kumuluje się w obrębie otoczki wirusa do momentu jej pęknięcia; gdyby cząstki miały inny kształt, np. trójkątny czy kwadratowy, efekt nie wystąpiłby w takiej skali. Ludzkie komórki, o innych rozmiarach i kształtach, są w tych warunkach znacznie mniej podatne na uszkodzenie.
Naukowcy sprawdzili też, czy za obserwowany efekt nie odpowiadają inne zjawiska towarzyszące emisji ultradźwięków – temperatura i pH ośrodka pozostały stabilne, co wyklucza uszkodzenie cieplne lub chemiczne. To odróżnia rezonans akustyczny od kawitacji, czyli powstawania i pękania mikropęcherzyków gazu, wykorzystywanej np. do sterylizacji narzędzi chirurgicznych. Kawitacja działa nieselektywnie, niszcząc również tkanki, podczas gdy rezonans – jak podkreślają autorzy badania – atakuje wybiórczo samą strukturę wirusa.
Metoda, na którą wirus nie zdąży się uodpornić
Ponieważ mechanizm celuje w fizyczny kształt cząstki wirusa, a nie w jego białka czy materiał genetyczny, na skuteczność terapii nie powinny wpływać typowe mutacje, które wirusy wykorzystują do unikania działania szczepionek i leków przeciwwirusowych – w tym warianty obserwowane w trakcie pandemii COVID-19. To, w połączeniu z brakiem odpadów chemicznych, czyni metodę – jak zauważa współautor badania, farmakolog Flávio Protásio Veras z Universidade Federal de Alfenas – rozwiązaniem potencjalnie bardziej ekologicznym niż klasyczne środki dezynfekujące czy leki przeciwwirusowe.
Wciąż wczesny etap badań
Metoda była dotąd testowana wyłącznie w warunkach laboratoryjnych, na dwóch typach wirusów, i nie sprawdzono jej jeszcze w badaniach na zwierzętach czy ludziach. Zespół z USP pracuje już jednak nad sprawdzeniem, czy podobny mechanizm pozwoli unieczynniać inne wirusy otoczkowe – w tym wywołujące dengę, Zikę i chikungunyę. W badaniu, oprócz fizyków i akustyków z USP, udział wzięli specjaliści z ośrodków wirusologicznych powiązanych z tym uniwersytetem, a fluorescencyjne szczepy wirusów do obrazowania w czasie rzeczywistym dostarczył zespół prof. Charlesa Rice’a z Rockefeller University, laureata Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii z 2020 roku.
Źródło: Agência FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), „Scientific Reports” (DOI: 10.1038/s41598-026-37584-x)
