Ako vedci pracujú 24 hodín denne, 7 dní v týždni, hľadajú staré lieky, ktoré by mohli liečiť COVID-19

(NIH Image Gallery/Flickr/CC BY 1.0)

Prečo nemáme lieky na liečbu COVID-19 a ako dlho bude trvať ich vývoj? SARS-CoV-2koronavírus ktorý spôsobuje ochorenie COVID-19 – je úplne nový a napáda bunky novým spôsobom. Každý vírus je iná a rovnako aj lieky používané na ich liečbu.

To je dôvod, prečo neexistoval liek pripravený na boj s novým koronavírusom, ktorý sa objavil len pred niekoľkými mesiacmi.

Ako systémový biológ, ktorý študuje, ako sú bunky ovplyvnené vírusy pri infekciách ma zaujíma najmä tá druhá otázka. Hľadanie miest zraniteľnosti a vývoj lieku na liečbu choroby zvyčajne trvá roky .



Nový koronavírus však svetu nedáva taký čas. Väčšina sveta je v blokovaní a hroziaca hrozba miliónov mŕtvych , výskumníci musia nájsť účinný liek oveľa rýchlejšie.

Táto situácia postavila mojich kolegov a mňa pred výzvu a príležitosť na celý život: pomôcť vyriešiť túto obrovskú krízu verejného zdravia a hospodársku krízu, ktorú predstavuje celosvetová pandemický SARS-CoV-2.

Tvárou v tvár tejto kríze sme tu zostavili tím v Inštitúte kvantitatívnej biovedy (QBI) na Kalifornskej univerzite v San Franciscu, aby sme zistili, ako vírus napáda bunky.

Ale namiesto toho, aby sme sa na základe týchto informácií pokúšali vytvoriť nový liek, najprv zisťujeme, či sú dnes dostupné nejaké lieky, ktoré môžu narušiť tieto cesty a bojovať proti koronavírusu.

Tím 22 laboratórií , ktorý sme nazvali QCRG, pracuje závratnou rýchlosťou – doslova 24 hodín denne a na smeny – sedem dní v týždni. Predstavujem si, že v tomto som sa cítila vojnové úsilie, ako je skupina na prelomenie kódu Enigma svetovej vojny a náš tím podobne dúfa, že odzbrojí nášho nepriateľa pochopením jeho vnútorného fungovania.

Tajný súper

V porovnaní s ľudskými bunkami sú to vírusy malé a nedokážu sa samy rozmnožovať . Koronavírus má asi 30 proteínov , zatiaľ čo ľudská bunka ich má viac ako 20 000.

Aby vírus obišiel túto obmedzenú sadu nástrojov, šikovne obráti ľudské telo proti sebe. Cesty do ľudskej bunky sú zvyčajne uzamknuté pre vonkajších útočníkov, ale koronavírus používa svoje vlastné proteíny, ako sú kľúče, aby otvoril tieto „zámky“ a vstúpil do buniek človeka.

Akonáhle je vírus vo vnútri, viaže sa na proteíny, ktoré bunka normálne používa pre svoje vlastné funkcie, v podstate únos bunky a jej premena na továreň na koronavírusy . Keď sa zdroje a mechanika infikovaných buniek prerobia tak, aby produkovali tisíce a tisíce vírusov, bunky začnú odumierať.

Pľúcne bunky sú voči tomu obzvlášť citlivé, pretože exprimujú vysoké množstvá „zámkového“ proteínu, ktorý SARS-CoV-2 používa na vstup. Veľký počet odumierajúcich pľúcnych buniek človeka spôsobuje respiračné symptómy spojené s COVID-19.

Sú dva spôsoby, ako sa brániť. Po prvé, lieky by mohli napadnúť vlastné proteíny vírusu, čo by im bránilo vykonávať úlohy, ako je vstup do bunky alebo kopírovanie ich genetického materiálu, keď sú vo vnútri. To je ako remdesivir – liek, ktorý je v súčasnosti v klinických štúdiách na COVID-19 – funguje .

Problémom tohto prístupu je, že vírusy časom mutujú a menia sa. V budúcnosti by sa koronavírus mohol vyvinúť takým spôsobom, že liek ako remdesivir bude zbytočný. Tieto preteky v zbrojení medzi drogami a vírusmi sú prečo potrebujete každý rok nové očkovanie proti chrípke .

Alternatívne môže liek pôsobiť tak, že blokuje interakciu vírusového proteínu s ľudským proteínom, ktorý potrebuje. Tento prístup – v podstate ochrana hostiteľského mechanizmu – má veľkú výhodu oproti deaktivácii samotného vírusu, pretože ľudská bunka sa nemení tak rýchlo.

Keď nájdete dobrý liek, mal by fungovať. Toto je prístup nášho tímu. A môže pôsobiť aj proti iným vznikajúcim vírusom.

Naučiť sa plány nepriateľa

Prvá vec, ktorú naša skupina potrebovala urobiť, bolo identifikovať každú časť bunkovej továrne, na ktorej reprodukciu sa koronavírus spolieha. Potrebovali sme zistiť, aké proteíny vírus unášal.

Za týmto účelom tím v moje laboratórium išiel na expedíciu molekulárneho rybolovu do ľudských buniek. Namiesto červíka na háku použili vírusové proteíny s drobnými chemickými značkami, ktoré sú k nim pripojené – nazývané „návnada“.

Tieto návnady sme vložili do ľudských buniek vypestovaných v laboratóriu a potom sme ich vytiahli, aby sme videli, čo sme chytili. Všetko, čo uviazlo, bol ľudský proteín, ktorý vírus unesie počas infekcie.

Do 2. marca sme mali k dispozícii čiastočný zoznam ľudských proteínov, ktoré koronavírus potrebuje, aby prosperoval. Toto boli prvé indície, ktoré sme mohli použiť. Člen tímu poslal našej skupine správu: 'Prvá iterácia, len 3 návnady... prichádza ďalších 5 návnad.' Boj prebiehal.

Protiútok

Keď sme mali tento zoznam molekulárnych cieľov, ktoré vírus potrebuje na prežitie, členovia tímu sa pretekali v identifikácii známych zlúčenín, ktoré by sa mohli viazať na tieto ciele a zabrániť vírusu v ich použití na replikáciu.

Ak zlúčenina môže zabrániť tomu, aby sa vírus skopíroval v tele človeka, infekcia sa zastaví. Ale nemôžete jednoducho zasahovať do bunkových procesov podľa vlastného uváženia bez potenciálneho poškodenia tela.

Náš tím si musel byť istý, že zlúčeniny, ktoré sme identifikovali, budú pre ľudí bezpečné a netoxické.

Tradičný spôsob, ako to urobiť, by zahŕňal rokov predklinických štúdií a klinických skúšok, ktoré stoja milióny dolárov . Existuje však rýchly a v podstate voľný spôsob, ako to obísť: pozerať sa na 20 000 liekov schválených FDA, ktoré už boli testované na bezpečnosť . Možno je v tomto veľkom zozname liek, ktorý môže bojovať proti koronavírusu.

náš chemici použili rozsiahlu databázu na porovnanie schválených liekov a proteínov, s ktorými interagujú, s proteínmi na našom zozname. Minulý týždeň našli 10 kandidátskych liekov.

Napríklad jeden z hitov bol a rakovina liek s názvom JQ1. Aj keď nemôžeme predpovedať, ako môže tento liek ovplyvniť vírus, má dobrú šancu niečo urobiť. Prostredníctvom testovania budeme vedieť, či to niečo pacientom pomáha.

Tvárou v tvár hrozba uzavretia globálnych hraníc , okamžite sme odoslali krabice týchto 10 liekov do troch z mála laboratórií na svete, ktoré pracujú so živými vzorkami koronavírusov: dve na a Pasteurov inštitút v Paríži a Mount Sinai v New Yorku .

Do 13. marca boli lieky testované v bunkách, aby sa zistilo, či bránia množeniu vírusu.

Depeše z bojiska

Náš tím sa čoskoro dozvie od našich spolupracovníkov z Mt. Sinai a Pasteurovho inštitútu, či niektorý z týchto prvých 10 liekov pôsobí proti infekciám SARS-CoV-2.

Medzitým tím pokračoval v rybolove pomocou vírusových návnad a našiel stovky ďalších ľudských proteínov, ktoré koronavírus kooptuje. Výsledky čoskoro zverejníme v online úložisku BioRxiv.

Dobrou správou je, že náš tím zatiaľ našiel 50 existujúcich liekov, ktoré viažu ľudské proteíny, ktoré sme identifikovali. Toto veľké číslo vo mne vyvoláva nádej, že sa nám podarí nájsť liek na liečbu COVID-19.

Ak nájdeme schválený liek, ktorý dokonca spomalí progresiu vírusu, lekári by mali byť schopní začať ho rýchlo dostávať k pacientom a zachraňovať životy.

Nevan Krogan , profesor a riaditeľ Inštitútu kvantitatívnych biologických vied, Kalifornská univerzita, San Francisco .

Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.