W 2009 r. Gigant farmaceutyczny GlaxoSmithKline opublikował artykuł w Antiviral Research opisujący obiecujący nowy lek, który badali jego naukowcy. Lek o nazwie GSK983 był środkiem przeciwwirusowym o szerokim spektrum działania - lekiem, który mógł zwalczać różne wirusy - który wydawał się być skuteczny przeciwko HPV, mononukleozie i innym. W artykule opisano syntezę i działanie związku, a następnie stwierdzono, że uzasadnia to dalsze badania. Ale, co dziwne, według badań naukowcy nie mieli pojęcia, jak działa ten związek.
Gigant farmaceutyczny włożył w lek wiele zasobów; odpowiedni artykuł pokazuje syntezę w skali kilogramów i przeprowadzono niektóre próby na zwierzętach. Następnie firma cicho zaprzestała eksperymentów. GSK983 został porzucony.
Minęły lata, ale lek nie został zapomniany. Gdy nie ukazały się kolejne artykuły, grupa naukowców ze Stanford postanowiła samodzielnie rozwiązać problem. „Interesujące było to, że istniał dobry środek przeciwwirusowy, który przemysł pozostawił w spokoju, prawdopodobnie dlatego, że nie byli w stanie wyjaśnić sposobu działania tego leku”, mówi Jan Carette, który prowadzi laboratorium wirusologiczne w Stanford School of Medicine. Carette współpracował z kolegami z wydziałów genetyki i chemii przy badaniu, opublikowanym w Nature Chemical Biology w marcu, w którym zbadano mechanizm GSK983 i rozwiązano niektóre jego problemy.
Dzięki kilku nowym technikom GSK983 może w końcu mieć przyszłość - taką, która mogłaby pomóc lekarzom w walce z nowymi chorobami, takimi jak Zika, bez konieczności przechodzenia przez tak wiele biurokracji FDA. Ale GSK983 jest tylko jednym lekiem, stosowanym tylko do niektórych klas wirusów. Może być świetny lub może być po prostu jednym z szeregu związków w poszukiwaniu środków przeciwwirusowych o szerokim spektrum - a program podwójnych badań genetycznych zapoczątkowany w tym badaniu może być potężnym narzędziem, które przyspieszy cały proces.
Jeśli masz infekcję bakteryjną, idziesz do lekarza, który przepisuje antybiotyk. Niektóre są bardziej skuteczne niż inne, a niektóre lepiej nadają się do określonych infekcji, ale ogólnie, jeśli rzucisz antybiotyk w bakterię, usunie infekcję. Nie dotyczy to wirusów, z których większość wymaga własnych leków lub szczepionek. Proces opracowywania takich metod leczenia może trwać dekadę lub dłużej, do tego czasu wirus często ewoluował i zmieniał się.
Właśnie dlatego przeciwwirusowy o szerokim spektrum działania może być tak silny. Posiadanie jednego leku (lub niewielkiej liczby leków), które mają zastosowanie w nowych epidemiach, takich jak Zika, a także rzadkich chorób, które nie przyciągają wystarczającej uwagi do uzasadnienia określonych leków, byłoby niezwykle ważne zarówno dla firm farmaceutycznych, jak i organizacji zdrowia publicznego, przyspieszenie globalnej reakcji na epidemię i ratowanie życia.
Ale zazwyczaj rozwój antywirusowy jest procesem boleśnie powolnym. W przeciwieństwie do bakterii, które są podatne na ogólne antybiotyki, wyzwaniem jest stworzenie związków, które będą atakowały wiele wirusów, ponieważ sposób replikacji wirusów jest tak zróżnicowany i ponieważ są one aktywne w komórkach gospodarza, wyjaśnia Johan Nyets, profesor wirusologii w University of Leuven, Belgia, który od dziesięcioleci opowiada się za badaniami o szerokim spektrum.
Tempo opracowywania leków może być kluczowe w minimalizowaniu skali epidemii. „Jeśli pojawia się nowy patogen, tak jak w przypadku Ziki, i musisz zacząć opracowywać leki w momencie pojawienia się tego nowego patogenu, spóźniasz się, ponieważ potrzeba średnio 8-10 lat, zanim pojawi się związek opracowany w laboratorium do użytku klinicznego ”, mówi Nyets. Gdy Kongres debatuje, jak (i ile) sfinansować badania Zika, jesteśmy coraz bardziej w tyle.
GSK983 atakuje klasę wirusów, które porywają RNA komórki gospodarza i wykorzystują ten mechanizm replikacji do tworzenia większej liczby wirusów. Zakłócenie tego procesu (technika znana jako celowanie na gospodarza) jest jednym ze sposobów ataku na infekcję, ale ponieważ enzymy wykorzystywane przez wirusa do przejęcia komórki gospodarza są ważne dla samego gospodarza, skutki uboczne często obejmują zabijanie lub zahamowanie samych komórek, które „ próbuję chronić.
Załoga Stanforda podejrzewała, że to mogło powstrzymywać GSK983. W oryginalnym artykule autorzy wspomnieli, że komórki gospodarza czasami umierają lub przestają się namnażać po podaniu leku. „Wyzwanie polega na oddzieleniu działania przeciwwirusowego i hamowania wzrostu”, napisali autorzy. GlaxoSmithKline potwierdził, że lek nigdy nie przejął badań na ludziach z powodu toksyczności.
„Naprawdę nie mamy pojęcia, jakie były plany GSK dotyczące tego leku, jakie są ich wewnętrzne odkrycia”, mówi Michael Bassik, adiunkt, którego laboratorium przeprowadziło badania genetyczne na potrzeby badania Stanforda. Bassik musiał dokładnie ustalić, na jakie geny celował lek, aby dowiedzieć się, co zabija komórki. Aby to zrobić, zastosował zupełnie nową technikę - lub dwie równoległe techniki: CRISPR i interferencję RNA.
CRISPR to najnowsza technologia edycji genów, wykorzystująca białko do łączenia, aw tym przypadku wycinania informacji genetycznej. Nie jest to tak proste, jak przełączanie przełącznika, ale proces skutecznie wyłącza geny pojedynczo, aby zobaczyć, które zmieniają zachowanie leku.
Z drugiej strony interferencja RNA wprowadza fragment danych RNA, który po transkrypcji tłumi działanie genów, zamiast całkowicie je wyłączać. Ponieważ modyfikuje to funkcję genów, zamiast je niszczyć, zachowują część swoich działań. Zatem technika generuje dane na temat niezbędnych genów, które, gdyby zostały całkowicie wyeliminowane, zabiłyby komórkę.
Każda technika znajduje inny zestaw genów; poprzez odniesienie do nich zespół Stanford był w stanie wyizolować prawdopodobne cele - to znaczy geny (i wytwarzane przez nie enzymy), na które wpływa lek.
„Celem tego artykułu jest stwierdzenie, że poprzez wykonanie tych dwóch strategii równolegle uzyskuje się o wiele bardziej kompleksowy obraz biologii systemu, aw tym przypadku biologii sposobu działania tego konkretnego leku”, mówi Bassik.
Wykazało to: GSK983 działa jako interferon - blokuje enzym zwany DHODH, który jest wykorzystywany w replikacji. (Tak zresztą zgadywał GlaxoSmithKline.) Bez tego enzymu ani wirus oparty na RNA, ani komórka oparta na DNA nie mogą się replikować. Ten wgląd pozwala badaczom lepiej zrozumieć, jak wykorzystać związek do zwalczania tego rodzaju wirusów bez zabijania komórek, które próbują uratować.
To wciąż pozostawia problem toksyczności. Ale wiedząc, który enzym został zablokowany, zespół Stanforda był w stanie przywrócić jedynie replikację DNA poprzez dodanie związku o nazwie deoksycytydyna, odwracając w ten sposób toksyczność, ale nie aktywność przeciwwirusową. Wykazali skuteczność dengi, mówi Carette, a kolejne kroki obejmują przetestowanie jej na Zika.
Wskazano na Bassika, że zostało to przetestowane tylko w badaniach in vitro, a testy in vivo są w toku. Sugeruje przyszły potencjał GSK983, ale być może, co ważniejsze, pokazuje, że podwójny ekran CRISPR / RNA może być przydatny przeciwko jednemu z głównych bloków natknięcia się na odkrycie leku. „Masz szereg cząsteczek, nie wiesz, jaki jest ich cel” - mówi Bassik. „[Jeśli] możemy wejść z tą technologią i zidentyfikować rzeczywisty cel, to naprawdę powinno ułatwić rozwój tych leków.”
GlaxoSmithKline ze swojej strony słucha. „Ponowne zainteresowanie zmotywowało nas do ponownego spojrzenia na to, jak możemy opublikować te dane i udostępnić informacje społeczności naukowej” - mówi rzeczniczka Kathleen Cuca.
