V roce 2009 publikoval farmaceutický gigant GlaxoSmithKline článek v Antiviral Research, který popisuje slibnou novou drogu, kterou vědci zkoumali. Droga, zvaná GSK983, byla širokospektrální antivirová látka - droga, která by mohla bojovat s různými viry - která se zdála být účinná proti HPV, mononukleóze a dalším. Článek popisuje syntézu a účinky sloučeniny a pokračoval k závěru, že to vyžaduje další studium. Ale kupodivu, podle studie, vědci neměli ponětí, jak sloučenina funguje.
Farmaceutický gigant vložil do drogy hodně zdrojů; odpovídající článek ukazuje syntézu na stupnici kilogramů a byly provedeny některé pokusy na zvířatech. Poté společnost potichu přestala experimentovat. GSK983 byl opuštěn.
Uplynuly roky, ale na lék se nezapomnělo. Když vyšly žádné další články, skupina vědců ve Stanfordu se rozhodla tento problém vyřešit sama. "Bylo zajímavé, že existoval dobrý antivirový systém, který v oboru zůstal sám, pravděpodobně proto, že nedokázal vysvětlit způsob účinku této drogy, " říká Jan Carette, který provozuje virologickou laboratoř na Stanfordově lékařské fakultě. Carette spolupracovala s kolegy z oddělení genetiky a chemie na studii zveřejněné v březnu Nature Chemical Biology, která prozkoumala mechanismus GSK983 a vyřešila některé jeho problémy.
Díky několika novým technikám může mít GSK983 konečně budoucnost - takovou, která by mohla pomoci lékařům bojovat proti nově se objevujícím nemocem, jako je Zika, aniž by musela projít tolik byrokracie FDA. GSK983 je však pouze jeden lék, který lze použít pouze pro určité třídy virů. Mohlo by to být skvělé, nebo to může být jen jedna z řady sloučenin při hledání širokospektrálních antivirotik - a program duálního genetického screeningu propagovaný v této studii by mohl být účinným nástrojem, který celý proces urychlí.
Pokud máte bakteriální infekci, jděte k lékaři, který předepisuje antibiotikum. Některé jsou účinnější než jiné a jiné jsou vhodnější pro konkrétní infekce, ale obecně, pokud hodíte antibiotikem na bakterii, infekci to vyčistí. Není tomu tak u virů, z nichž většina vyžaduje vlastní cílené léky nebo vakcíny. Proces vývoje takových léčebných postupů může trvat i deset let nebo déle, v době, kdy se virus často vyvinul a změnil.
To je důvod, proč by mohl být širokospektrální antivirus tak silný. Mít jeden lék (nebo malý počet léků), který je použitelný v nově se objevujících epidemiích, jako je Zika, a vzácná onemocnění, která nepřitahují dostatečnou pozornost, aby si vyžádaly specifické léky, by byly nesmírně důležité jak pro farmaceutické společnosti, tak pro organizace veřejného zdraví, urychlení globální epidemické reakce a záchrany životů.
Ale antivirový vývoj je obvykle bolestivě pomalý proces. Na rozdíl od bakterií, které jsou citlivé na obecná antibiotika, je výzvou vytvořit sloučeniny, které budou cílit na více virů, protože způsob, jakým se viry replikují, je tak rozmanitý a protože jsou aktivní v hostitelských buňkách, vysvětluje Johan Nyets, profesor virologie na University of Leuven, Belgium, která obhajuje širokopásmový výzkum po celá desetiletí.
Tempo vývoje léků může být klíčem k minimalizaci rozsahu ohniska. "Pokud se objevuje nový patogen, jako tomu bylo v případě Ziky, a vy musíte začít vyvíjet léky v době, kdy se tento nový patogen objeví, jste příliš pozdě, protože to trvá průměrně 8 až 10 let, než budete mít sloučeninu vyvinutý v laboratoři pro klinické použití, “říká Nyets. Když Kongres diskutuje o tom, jak (a kolik) má financovat výzkum Zika, zaostáváme dále a dále.
GSK983 se zaměřuje na třídu virů, které unesou RNA hostitelské buňky, a tento mechanismus replikace používá k vytvoření více virů. Přerušení tohoto procesu (technika známá jako cílení na hostitele) je jedním ze způsobů napadení infekce, ale protože enzymy, které virus používá k únosu hostitelské buňky, jsou důležité pro samotného hostitele, vedlejší účinky často zahrnují zabíjení nebo zakrývání samotných buněk, znovu se snažím chránit.
Posádka Stanfordu měla podezření, že to může být to, co zadržovalo GSK983. V původním článku autoři zmínili, že hostitelské buňky by při podávání léčiva někdy zemřely nebo se přestaly množit. "Výzvou je oddělit antivirové a inhibiční účinky na růst, " napsali autoři. GlaxoSmithKline potvrdil, že lék nikdy neprošel do lidských pokusů kvůli toxicitě.
"Opravdu nevíme, jaké plány GSK na tuto drogu byly, jaké jsou jejich skutečné nálezy, interně, " říká Michael Bassik, odborný asistent, jehož laboratoř provozovala genetické testy pro studii Stanford. Bassik potřeboval zjistit přesně, na které geny se lék zaměřil, aby mohli zjistit, co zabíjí buňky. K tomu použil zcela novou techniku - nebo ve skutečnosti dvě paralelní techniky: interference CRISPR a RNA.
CRISPR je nejnovější technologie pro editaci genů, která používá protein ke spojování nebo v tomto případě k vyříznutí genetických informací. Není to tak jednoduché, jako přepnout přepínač, ale proces efektivně vypíná geny jeden po druhém, aby zjistil, které mění chování drogy.
RNA interference, na druhé straně, zavádí část RNA dat, která, když je přepsána, potlačuje genovou akci, spíše než je úplně vypne. Protože to modifikuje funkci genů a ne je ničí, zachovávají si některé své činnosti. Tato technika tedy generuje data o esenciálních genech, které, pokud by byly úplně vyřazeny, by zabily buňku.
Každá technika najde jinou sadu genů; křížovým odkazem na ně byl Stanfordský tým schopen izolovat pravděpodobné cíle - tj. geny (a enzymy, které produkují), na které lék působí.
"Smyslem této práce je říci, že paralelním provedením těchto dvou strategií získáte mnohem komplexnější obrázek o biologii systému a v tomto případě o biologii způsobu, jakým tento konkrétní lék funguje, " říká Bassik.
Ukázalo se to takto: GSK983 funguje jako interferon - blokuje enzym zvaný DHODH, který se používá v replikaci. (To byl ve skutečnosti také odhad GlaxoSmithKline.) Bez tohoto enzymu se nemůže replikovat ani virus na bázi RNA ani buňka na bázi DNA. Tento vhled poskytuje vědcům lepší pochopení toho, jak využít směs k boji s těmito druhy virů, aniž by zabil buňky, které se snaží zachránit.
To stále zůstává problémem toxicity. Ale tím, že věděl, jaký enzym byl blokován, byl tým Stanford schopen obnovit pouze replikaci DNA přidáním sloučeniny zvané deoxycytidin, čímž se zvrátila toxicita, ale nikoli antivirová aktivita. Předvedli svou účinnost s dengue, říká Carette, a další kroky zahrnují testování na Ziku.
To bylo ve studii testováno pouze in vitro, poukazuje na Bassika a probíhají testy in vivo. Navrhuje budoucí potenciál pro GSK983, ale možná ještě důležitější je, že ukazuje, že duální obrazovka CRISPR / RNA by mohla být užitečná proti jednomu z hlavních kamenů úrazu při objevování léků. "Máte řadu molekul, nevíte, jaký je jejich cíl, " říká Bassik. "[Pokud] můžeme přijít s touto technologií a určit skutečný cíl, mělo by to opravdu usnadnit vývoj těchto léků."
GlaxoSmithKline je poslouchá. „Obnovený zájem nás motivoval, abychom se znovu podívali na to, jak můžeme tato data zveřejnit a zpřístupnit informace vědecké komunitě, “ říká mluvčí Kathleen Cuca.
