В 2009 году фармацевтический гигант GlaxoSmithKline опубликовал в Antiviral Research статью, описывающую новый многообещающий препарат, который исследовали его ученые. Препарат под названием GSK983 представлял собой противовирусный препарат широкого спектра действия - препарат, способный бороться с различными вирусами, - который, по-видимому, эффективен против ВПЧ, мононуклеоза и многих других. В документе описывается синтез и эффекты соединения, и делается вывод, что оно требует дальнейшего изучения. Но как ни странно, согласно исследованию, исследователи мало представляли, как работает соединение.
Фармацевтический гигант вложил много средств в препарат; соответствующая статья показывает синтез в масштабе килограммов, и были проведены некоторые испытания на животных. Затем компания тихо прекратила свои эксперименты. GSK983 был заброшен.
Прошли годы, но препарат не был забыт. Когда никаких последующих статей не было опубликовано, группа ученых из Стэнфорда решила заняться этой проблемой самостоятельно. «Было интересно, что были хорошие противовирусные препараты, которые индустрия вроде бы оставила в покое, возможно, потому, что они не могли объяснить, как действует этот препарат», - говорит Ян Каретт, которая руководит вирусологической лабораторией в Медицинской школе Стэнфорда. Каретт сотрудничала с коллегами из отделов генетики и химии в исследовании, опубликованном в журнале Nature Chemical Biology в марте, в котором изучался механизм GSK983 и решались некоторые из его проблем.
Благодаря нескольким новым методам у GSK983 может появиться будущее - такое, которое могло бы помочь врачам в борьбе с возникающими болезнями, такими как Zika, без необходимости проходить так много бюрократизма FDA. Но GSK983 - это всего лишь один препарат, применимый только к определенным классам вирусов. Это может быть здорово, или это может быть просто одно из ряда соединений в поиске противовирусных препаратов широкого спектра действия, и программа двойного генетического скрининга, впервые использованная в этом исследовании, может стать мощным инструментом, который ускорит весь процесс.
Если у вас бактериальная инфекция, вы идете к врачу, который назначает антибиотик. Некоторые из них более эффективны, чем другие, а некоторые лучше подходят для определенных инфекций, но в целом, если вы бросите антибиотик в бактерию, это вылечит инфекцию. Не так с вирусами, большинство из которых требуют собственных целевых лекарств или вакцин. Процесс разработки таких методов лечения может растянуться на десятилетие или более, к этому времени вирус часто эволюционирует и изменяется.
Вот почему противовирусные средства широкого спектра действия могут быть такими мощными. Наличие одного лекарственного средства (или небольшого количества лекарств), которое применимо к возникающим эпидемиям, таким как Зика, а также к редким заболеваниям, которые не привлекают достаточного внимания для гарантии конкретных лекарств, было бы чрезвычайно важно как для фармацевтических компаний, так и для организаций общественного здравоохранения, ускорение глобальной эпидемии и спасение жизней.
Но, как правило, противовирусное развитие болезненно медленный процесс. В отличие от бактерий, которые восприимчивы к обычным антибиотикам, сложно создать соединения, которые будут воздействовать на несколько вирусов, потому что способы репликации вирусов очень разнообразны, и потому что они активны в клетках хозяина, объясняет Йохан Найец, профессор вирусологии в Университет Лёвена, Бельгия, который десятилетиями выступал за исследования широкого спектра.
Темпы разработки лекарств могут быть ключевыми в минимизации масштабов вспышки. «Если появляется новый патоген, как в случае с Zika, и вам нужно начинать разработку лекарств в то время, когда появляется этот новый патоген, вы опоздали, потому что для того, чтобы получить соединение, требуется в среднем 8-10 лет. разработано в лаборатории для клинического применения », - говорит Найец. Поскольку Конгресс обсуждает, как (и сколько) финансировать исследования Zika, мы все больше отстаем.
GSK983 нацелен на класс вирусов, которые захватывают РНК клетки-хозяина и использует этот механизм репликации для создания большего количества вирусов. Нарушение этого процесса (метод, известный как нацеливание на хозяина) является одним из способов атаковать инфекцию, но поскольку ферменты, которые вирус использует для угона клетки-хозяина, важны для самого хозяина, побочные эффекты часто включают в себя убийство или остановку тех самых клеток, которые мы ». пытаемся защитить.
Экипаж Стэнфорда подозревал, что это, возможно, сдерживало GSK983. В оригинальной статье авторы упоминали, что клетки-хозяева иногда умирают или перестают размножаться при введении препарата. «Задача состоит в том, чтобы разделить противовирусные эффекты и эффекты задержки роста», - пишут авторы. GlaxoSmithKline подтвердила, что препарат никогда не проходил испытания на людях из-за токсичности.
«Мы действительно не имеем ни малейшего представления о планах GSK в отношении этого препарата, каковы их фактические результаты на внутреннем уровне», - говорит Майкл Бассик, доцент, чья лаборатория проводила генетические исследования для исследования Стэнфорда. Бассику нужно было точно определить, на какие гены нацелен препарат, чтобы они могли выяснить, что убивает клетки. Для этого он использовал совершенно новую технику - или, на самом деле, две техники параллельно: помехи CRISPR и RNA.
CRISPR - это новейшая технология редактирования генов, использующая белок для сплайсинга или, в данном случае, вырезания генетической информации. Это не так просто, как переключение переключателя, но процесс эффективно отключает гены по одному, чтобы увидеть, какие из них изменяют поведение препарата.
РНК-интерференция, с другой стороны, вводит часть данных РНК, которая при транскрибировании подавляет действие гена, а не полностью его отключает. Поскольку это изменяет функцию генов, а не разрушает их, они поддерживают некоторые из своих действий. Таким образом, методика генерирует данные о необходимых генах, которые, если бы они были полностью уничтожены, убили бы клетку.
Каждая техника находит различный набор генов; сопоставив их, команда из Стэнфорда смогла выделить вероятные цели - то есть гены (и ферменты, которые они производят), на которые воздействует препарат.
«Смысл этой статьи в том, чтобы сказать, что, выполняя эти две стратегии параллельно, вы получите гораздо более полную картину биологии системы и, в данном случае, биологии того, как работает этот конкретный препарат», говорит Бассик.
Он показал следующее: GSK983 работает как интерферон - он блокирует фермент DHODH, который используется при репликации. (На самом деле это было предположение GlaxoSmithKline.) Без этого фермента ни вирус на основе РНК, ни клетка на основе ДНК не могут реплицироваться. Это понимание дает исследователям лучшее понимание того, как использовать соединение для борьбы с вирусами такого типа, не убивая клетки, которые они пытаются спасти.
Это все еще оставляет проблему токсичности. Но, зная, какой фермент был заблокирован, команда из Стэнфорда смогла восстановить только репликацию ДНК, добавив соединение, называемое дезоксицитидин, что позволило устранить токсичность, но не противовирусную активность. Они продемонстрировали его эффективность с лихорадкой денге, говорит Каретт, и следующие шаги включают тестирование на Zika.
Это было проверено только in vitro в исследовании, указывает Bassik, и тесты in vivo продолжаются. Это действительно предполагает будущий потенциал для GSK983, но, возможно, что еще более важно, это показывает, что двойной скрининг CRISPR / РНК может быть полезен против одного из основных камней преткновения для открытия лекарств. «У вас есть ряд молекул, вы не знаете, какова их цель», - говорит Бассик. «[Если] мы сможем прийти с этой технологией и определить реальную цель, это действительно должно способствовать разработке этих лекарств».
GlaxoSmithKline, со своей стороны, слушает. «Возобновление интереса побудило нас снова взглянуть на то, как мы можем публиковать эти данные и сделать информацию доступной для научного сообщества», - говорит пресс-секретарь Кэтлин Кука.
